JP2008251263A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池が異常な状態になると確実に動作させて、異常電池に集中して異常発熱低減剤を供給して安全性を著しく向上させる。
【解決手段】電源装置は、隙間１９を有する状態で積層してなる複数の電池１１と、複数の電池１１の間の隙間１９に配管３０、４０を介して連結してなる消火剤又は冷却剤からなる異常発熱低減剤を充填してなる密閉タンク２０とを備える。配管３０、４０は、設定温度以上に加熱されると溶融される熱溶融部３１、４１を介して電池１１の間の隙間１９に連結している。この電源装置は、設定温度よりも高くなる過熱電池の隙間に連結してなる熱溶融部３１、４１が溶融されて、密閉タンク２０に充填している異常発熱低減剤を電池の隙間１９に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電池を備える電源装置に関し、とくに電池の熱暴走を防止して安全性を向上できる電源装置に関する。

二次電池は、内部ショートや過充電等の種々の原因で他のセルに波及し連鎖的に熱暴走することがある。とくに、リチウムイオン二次電池が熱暴走すると、電池の温度が著しく上昇して、３００℃〜４００℃以上となることもある。多数の電池を備える車両用の電源装置は、複数の電池が熱暴走を起こすと熱暴走のエネルギーが極めて大きくなって、さらに危険な状態となる。

電池の過熱による危険な状態を解消するために、密閉されたケース内に不活性ガス等の不活性な物質を充填し、あるいは、ケース内に不活性ガス発生物質や消火器を内蔵する装置が開発されている。（特許文献１ないし３参照）
特開平１０−２４７５２７号公報 特開平１０−５５８２２号公報 特開２００１−３３２２３７号公報

特許文献１に記載される電源装置は、複数の電池と消火器をケースに一緒に収納している。この電源装置は、電池が異常発熱し、ケース内の温度が許容値を超えた場合、消火器等の異常発熱低減手段の起動操作手段であるレバーを押し下げ、あるいは、このことを電気的に検出して、自動的にレバーを押し下げ、二酸化炭素のガス圧で炭酸水素ナトリウムを主成分とする粉末を筐体内に放出させる。炭酸水素ナトリウムは、高温に加熱されると吸熱して、二酸化炭素と水蒸気を発生し、筐体内の温度を下げるとともに、不活性雰囲気に保ち、火災の発生を防止したり、燃焼反応を終了させる。

また、特許文献２の公報には、複数の電池をケースに収納すると共に、このケース内に窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン、二酸化炭素等の不活性ガス、あるいは不燃性の非水溶媒、あるいは、液状またはゲル状または固形状の高分子を満たして、かつ、ケースを密閉している電源装置が記載される。この構造の電源装置は、電池が異常な状態となってケース内にガスが噴射されても、電池の周囲を不活性な物質で囲んでいるので、電源装置が危険な状態となるのを緩和できる特長がある。

さらに、特許文献３に記載される電源装置は、複数の電池をケースに収納すると共に、このケース内に熱分解で不活性ガスを発生させる物質を収納している。この電源装置は、ケースに収納している電池が異常発熱すると、不活性ガス発生物質が熱分解されてケース内に不活性ガスを発生させる。したがって、電池が過熱されるときに、電池の周囲に不活性ガスを満たして、電源装置が危険な状態となるのを緩和できる。

しかしながら、これらの電源装置は、温度が上昇する特定の電池を効率よく冷却できない。また、電池の異常温度を検出する機構が故障すると、電池の発熱を確実に阻止できなくなる欠点がある。

本発明は、さらにこのような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電池が異常な状態になると確実に動作し、異常電池に集中して異常発熱低減剤を供給して安全性を著しく向上できる電源装置を提供することにある。

本発明の請求項１の電源装置は、隙間１９を有する状態で積層してなる複数の電池１１と、複数の電池１１の間の隙間１９に配管３０、４０を介して連結してなる消火剤又は冷却剤からなる異常発熱低減剤を充填してなる密閉タンク２０とを備える。配管３０、４０は、設定温度以上に加熱されると溶融される熱溶融部３１、４１を介して電池１１の間の隙間１９に連結している。この電源装置は、設定温度よりも高くなる過熱電池の隙間に連結してなる熱溶融部３１、４１が溶融されて、密閉タンク２０に充填している異常発熱低減剤を電池の隙間１９に供給する。

本発明の請求項２の電源装置は、配管４０を、設定温度以上に加熱されると溶融される熱溶融材で成形して熱溶融部４１を設けている。この電源装置は、この配管４０を蛇行する形状に成形して、隣接する複数の電池間に熱溶融部４１を配設している。

本発明の請求項３の電源装置は、複数の電池１１と、各々の電池１１に配管７０を介して連結してなる消火剤又は冷却剤からなる異常発熱低減剤を充填してなる密閉タンク２０とを備える。配管７０は、設定温度以上に加熱されると溶融される熱溶融部７１を介して各々の電池１１に連結している。この電源装置は、設定温度よりも高くなる過熱電池に連結される熱溶融部７１が溶融されて、密閉タンク２０に充填している異常発熱低減剤を過熱電池に供給する。

本発明の請求項４の電源装置は、配管７０を、熱溶融部７１を介して各々の電池１１の注液孔１６に連結している。

本発明の請求項５の電源装置は、配管３０と密閉タンク２０との間にタンク内の圧力と配管内の圧力との差圧で開弁する開閉弁８０を連結している。この電源装置は、熱溶融部３１が溶融されると配管３０内の圧力変化で開閉弁８０が開弁し、開弁する開閉弁８０が、密閉タンク２０の異常発熱低減剤を電池間の隙間１９または電池に供給する。

本発明の電源装置は、電池が異常な状態になると確実に動作すると共に、異常電池に集中して異常発熱低減剤を供給して安全性を著しく向上できる特徴がある。それは、本発明の電源装置が、異常発熱低減剤を充填している密閉タンクに連結してなる配管を、熱溶融部を介して複数の電池間の隙間に連結し、あるいは、各々の電池に連結し、電池が加熱されて熱溶融部が熱溶融されると、密閉タンクに充填している異常発熱低減剤が過熱電池の隙間に供給され、あるいは過熱電池に供給されるからである。

とくに、本発明の請求項２の電源装置は、請求項１の構成に加えて、設定温度以上に加熱されると溶融される熱溶融材で配管を成形して熱溶融部を設けており、この配管を蛇行する形状に成形して、隣接する電池間の隙間に熱溶融部を配設している。この構造によると、一本の配管を複数の電池間の隙間に配設できる。このため、配管の構造を簡単にして製造コストを低減できる。

また、本発明の請求項４の電源装置は、請求項３の構成に加えて、各々の電池の注液孔に熱溶融部を介して配管を連結している。この構成によると、特定の電池が過熱されると、この過熱電池には、注液孔から電池内に異常発熱低減剤が供給される。このため、過熱電池を効率よく消火剤や冷却剤で安全な状態にできる。

さらにまた、本発明の請求項５の電源装置は、請求項１または３の構成に加えて、配管と密閉タンクとの間にタンク内の圧力と配管内の圧力との差圧で開弁する開閉弁を連結している。この電源装置は、熱溶融部が溶融されて配管内の圧力が変化すると開閉弁が開弁される。開弁する開閉弁は、密閉タンクの異常発熱低減剤を、溶融した熱溶融部を介して連結している電池間の隙間又は電池に供給する。この構造によると、密閉タンクに高圧に加圧された異常発熱低減剤を充填できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１ないし図１２に示す電源装置は、複数の充電できる電池１１を互いに接近して平行な姿勢で積層して電池組立１０、５０としている。さらに、電源装置は、加熱された電池１１を強制的に冷却することに加えて、内部ショート等で電池１１の温度が急激に上昇して熱暴走するのを防止し、あるいは最悪の場合に、いずれかの電池１１が熱暴走を起こしても、熱暴走した電池１１の発熱で隣の電池１１が熱暴走するのを防止するために独特の構成を備えている。このことを実現するために、電源装置は、電池１１が異常な状態となると、電池組立１０、５０に消火剤または冷却剤からなる異常発熱低減剤を供給する密閉タンク２０を、配管３０、４０、６０を介して電池組立１０、５０に連結している。

図１ないし図８は、電池１１が過熱されると、異常発熱低減剤を電池間の隙間１９に供給する実施例の電源装置を示し、図９ないし図１２は、電池１１が過熱されると、異常発熱低減剤を電池１１に供給する、具体的には、電池１１の注液孔１６から電池１１の内部に異常発熱低減剤を供給する実施例の電源装置を示している。これらの電源装置は、電池１１が過熱され、あるいは発火すると、消火剤である異常発熱低減剤を電池間の隙間１９や電池１１に供給して、加熱した電池を強制冷却し、あるいは発火した電池を消火して強制的に冷却する。また、冷却剤である異常発熱低減剤を電池間の隙間１９や電池１１に供給し、過熱電池を強制冷却させる。

電池組立１０、５０は、互いに平行な姿勢で積層される複数の電池１１と、これらの電池１１を、所定の配列で積層させる電池ホルダー１２、５２と、積層される複数の電池１１の左右の両端面を被覆するエンドプレート１３、５３と、左右のエンドプレート１３、５３を連結する連結具１４とを備える。以上の電池組立１０、５０は、図示しないが、外装ケースに収納される。これらの図の電池組立１０、５０は、８個の電池１１を積層している。ただ、本発明の電源装置は、電池組立の電池を８個には特定しない。たとえば、ハイブリッドカーや電気自動車の電源に使用される電源装置は、出力電圧を１００Ｖないし３００Ｖとする個数の電池を連結している。

電池１１は、角形の外装缶に被覆された略矩形の角形電池が利用される。角形電池は、円筒型電池と比較して効率よく配置でき、単位体積当たりのエネルギー密度を高くできる。特に、車載用途では省スペース化の要求が高く、好ましい。このような電池セルには、リチウムイオン二次電池等、角形の二次電池が利用できる。またニッケル電池等の他、一次電池としてもよい。複数の電池１１は、電極端子１５を介して、直列又は並列に結線される。さらに電池１１の端部で制御回路（図示せず）に接続され、制御回路によって各電池の電圧、電流、温度等を測定し、電池容量及び必要充放電量等を決定して、充放電等の制御が行われる。

電池１１は、図１３の斜視図に示すように、側面を面取りした角形の外装缶の上面から、正負の電極端子１５を突出させている。電極端子１５を突出させる位置は、正極と負極が外装缶の主面で、左右対称となる位置に設定される。これにより、電池１１を裏返して重ねると、正極と負極とを重ね合わせることができ、直列接続を容易に行える。電極端子１５は、それぞれ断面Ｌ字状に折曲され、さらに折曲した片（折曲面）には連結穴１５Ａを開口している。とくに、正負の電極端子１５は、図１３に示すように互いに逆方向に折曲されると共に、互いに隣接する電池同士では、正負の電極端子１５が交互に逆向きに折曲されている。これらの電極端子１５は、隣接する電池の間で、直接接続可能な大きさ及び形状に形成される。これにより、隣接する電池間で正極と負極を直接接続して、複数の電池を直列あるいは並列に接続することが容易となる。

図の電池組立１０、５０は、複数の電池１１を、隣接する電池間に所定の間隔の隙間１９ができるように配置している。図の電池組立１０、５０は、隣接する複数の電池間に隙間１９を設けるために、互いに平行に配置される複数の角形電池の上端部と下端部とを電池ホルダー１２、５２で定位置に配置している。複数の電池１１は、図に示すように、その上下の両面から電池ホルダー１２、５２で挟み込むようにして上下面が被覆される。電池ホルダー１２、５２は、互いに隣接する電池１１の上下両端部であって、互いに対向する端縁部を被覆する大きさと形状に構成され、電池１１を被覆した状態で電池１１の両側面を露出させる。具体的には、角形電池の上下の端部を電池ホルダー１２、５２で狭持し、角形電池の側面を露出させた状態で多段に積層する。電池ホルダー１２、５２は、隣接する電池１１を絶縁するために絶縁材でもって製作される。この電池ホルダー１２、５２には、軽量で安価な樹脂、例えばポリプロピレン、ポリウレタン等の合成樹脂が利用できる。これにより、電池ホルダー１２、５２で電池１１を保護すると共に、隣接する電池同士を絶縁し、なおかつ隣接する電池間に隙間１９を設ける。ただ、電池の注液孔に異常発熱低減剤を供給する電源装置は、必ずしも電池間に隙間を設ける必要はなく、電池間における熱伝導を制限するセパレータ等を、隣接する電池間に配設することもできる。

図に示す電池ホルダー１２、５２は、隣接する複数の電池１１の上端部を定位置に保持する上側ホルダー１２Ａ、５２Ａと、下端部を定位置に保持する下側ホルダー１２Ｂ、５２Ｂとを備える。図に示す上側ホルダー１２Ａ、５２Ａと下側ホルダー１２Ｂ、５２Ｂは、各電池間に配設される複数列のホルダーユニット１２ａ、１２ｂ、５２ａ、５２ｂに分割しており、各ホルダーユニット１２ａ、１２ｂ、５２ａ、５２ｂを隣接する電池間に配設して、複数の電池１１を定位置に保持している。この構造の電池ホルダー１２、５２は、連結する電池１１の個数に対応して、ホルダーユニットの数を種々に変更できる特徴がある。ただ、上側ホルダーと下側ホルダーは、必ずしもホルダーユニットに分割する必要はなく、所定の個数の電池を保持する形状に成形することもできる。

各々のホルダーユニット１２ａ、１２ｂ、５２ａ、５２ｂは、電池１１の上面又は下面に当接して、複数の電池１１の上面又は下面を同一平面とする水平プレート部２１、６１と、この水平プレート部２１、６１に沿って設けられて、垂直プレート部２１、６１の中央部から垂直に突出して、隣接する電池間に配設される狭着部２２、６２と、水平プレート部２１、６１と狭着部２２、６２の両端に連結されて、電池１１の側面に当接して、複数の電池１１の側面を同一平面とする垂直プレート部２３、６３とからなる。この構造のホルダーユニット１２ａ、１２ｂ、５２ａ、５２ｂは、水平プレート部２１、６１と狭着部２２、６２と垂直プレート部２３、６３とで、電池１１の上端部又は下端部の左右の半分を嵌入させる嵌入凹部２４、６４を形成している。図のホルダーユニット１２ａ、１２ｂ、５２ａ、５２ｂは、狭着部２２、６２の両側に嵌入凹部２４、６４を設けており、各々の嵌入凹部２４、６４に、隣接する電池１１の対向する端縁部を嵌入して、複数の電池１１を位置決めしながら積層している。互いに隣接する電池１１は、狭着部２２、６２を介して積層されて、隣接する電池間に隙間１９が設けられる。いいかえると、電池ホルダー１２は、電池間に挿入される狭着部２２、６２を電池１１の上下の端部で狭着して複数の電池間に所定の間隔の隙間１９を設けている。したがって、この電池ホルダー１２、５２は、狭着部２２、６２の厚みで電池間の隙間１９の幅を調整できる。

さらに、図に示す電池ホルダー１２、５２は、電池１１の上面に配置される上側ホルダー１２Ａ、５２Ａの中央部に、電池１１の安全弁の弁孔１７を表出させる開口部２５、６５５を設けると共に、両端部には、電極端子１５を案内するスリット２６、６６を設けている。図の上側ホルダー１２Ａ、５２Ａは、互いに隣接するホルダーユニット１２ａ、５２ａを連結する状態で、互いに連結される開口部２５、６５から電池１１の安全弁の弁孔１７を表出させると共に、互いに連結されるスリット２６、６６から電池１１の電極端子１５を表出させる。さらに、図９ないし図１２に示す上側ホルダー５２Ａは、開口部６５とスリット６６の間に、電池１１の注液孔１６を表出させる切欠部６７を開口している。この上側ホルダー５２Ａは、互いに隣接するホルダーユニット５２ａを連結する状態で、互いに連結される切欠部６７から電池１１の注液孔１６を表出させる。この注液孔１６には、後述する配管７０が連結される。

以上のようにして、複数の電池１１を上下の電池ホルダー１２、５２で所定の配置に積層した状態で、左右の両端面をエンドプレート１３、５３で被覆して固定する。エンドプレート１３、５３は、端面で露出する電池１１を被覆できる大きさに形成され、両側からこれを狭持する状態に固定する。このエンドプレート１３、５３も、好ましくは一体成形により成形可能な、金属製や樹脂製のものが使用できる。

さらに、左右のエンドプレート１３、５３は、連結具１４を介して連結されて、間に配置される電池１１を狭着する状態で固定する。図の連結具１４は、両端のエンドプレート１３、５３を緊締する連結ロッド１４Ａと、この連結ロッド１４Ａの両端に設けた雄ねじ部にねじ込まれる連結ナット１４Ｂからなる。左右のエンドプレート１３、５３は、側面から突出して設けた突出部１３Ａ、５３Ａに連結ロッド１４Ａを挿通させる貫通孔を設けている。この電池組立１０、５０は、積層される電池１１の側面に配設される連結ロッド１４Ａを通して、左右のエンドプレート１３、５３を螺合により固定している。

電極端子１５は、図１ないし図３、図５、図７、及び図９ないし図１１に示すように、正極及び負極を相互に逆向きに断面Ｌ字状に折曲すると共に、折曲させる位置を、正極及び負極で電極端子１５の厚さに相当する分だけオフセットさせている。これにより、図に示すように電池１１を積層する際に、電池１１の端面をほぼ同一平面に維持したまま、隣り合う電池１１の電極端子１５の折曲面を重ね合わせることができる。このようにして重ね合わされた電極端子１５は、固定具１８を用いて固定される。図に示す固定具１８は、ボルト１８Ａとナット１８Ｂである。この固定具１８は、電極端子１５の折曲面の上面側からボルト１８Ａを連結穴１５Ａに挿通し、下側にナット１８Ｂを配置して螺合する。ナット１８Ｂは、四角ナット、六角ナット等の角形ナットを使用することで螺合を容易にする。ただ、固定具は、ボルトとナットに特定せず、積層される電極端子を連結できる種々の部材、たとえば、リベット等も使用できる。

以上の構造の電池組立１０、５０は、配管３０、４０、７０を介して密閉タンク２０を連結している。密閉タンク２０は、消火剤や冷却剤からなる異常発熱低減剤を充填している。消火剤には、炭酸水素ナトリウムを主成分とする粉末状のものや、絶縁オイル等の不活性な液体が使用できる。消火剤を充填している密閉タンク２０は、例えば、内部に窒素ガスや炭酸ガス等の不活性ガスを充填しており、充填している不活性ガスのガス圧で消火剤を噴射する。ただ、本発明は、消火剤を、炭酸水素ナトリウムを主成分とする粉末や絶縁オイルには特定しない。消火剤には、電池から排出されるガス等の流体を消火し、あるいは電池から排出されるガス等の流体の発火を防止できる他の全てのものを使用できるからである。消火剤である異常発熱低減剤が電池に供給されると、発火した電池を消火し、あるいは過熱電池の発火を有効に防止する。また、冷却剤には、液体窒素等の液化された不活性ガスが使用できる。液体窒素を充填している密閉タンク２０は、気化した低温の窒素ガスを噴射して過熱された電池を強制冷却する。冷却剤である異常発熱低減剤が電池に供給されると、過熱電池は強制冷却される。

密閉タンク２０に充填される消火剤や冷却剤からなる異常発熱低減剤は、過熱電池の温度が上昇して設定温度以上になると、この過熱電池に供給されて電池を冷却する。電源装置は、過熱された特定の電池間の隙間や特定の電池内に異常発熱低減剤を供給するために、熱溶融部３１、４１、７１を有する配管３０、４０、７０を介して、密閉タンク２０を電池間の隙間１９や電池内に連結している。

熱溶融部３１、４１、７１は、設定温度以上に加熱されると溶融する熱溶融剤で成形している。この熱溶融剤には、例えば、熱溶融プラスチックや熱溶融金属が使用できる。熱溶融プラスチックには、溶融温度を８０℃〜２００℃、好ましくは９０℃〜１２０℃とするプラスチックが使用できる。このようなプラスチックとして、たとえば、ポリエチレンやＰＥＴが使用できる。ただし、熱溶融プラスチックには、電池の異常温度で溶融されるすべてのプラスチック、たとえばポリエチレン以外の熱可塑性プラスチック等も使用できる。また、熱溶融金属には、好適には低融点の金属または合金、具体的には２００℃〜３００℃程度で溶融する金属、例えば、半田等が使用できる。ただ、本明細書において、熱溶融剤とは、設定温度になると溶け出して固体から液体状に変化する他、気化する状態も含む。このような熱溶融剤としては、高温で昇華性を持つパラジウム、白金、銅のアセチルアセトナート錯体など昇華性金属化合物が挙げられる。以上の熱溶融剤からなる熱溶融部３１、４１、７１は、電池温度が設定温度以上になると、溶融されて配管３０、４０、７０を部分的に開口し、この開口部分から異常発熱低減剤を排出する。

図１ないし図４、及び図７ないし図１２に示す配管３０、７０は、密閉タンク２０に連結される主管３０Ａ、７０Ａと、この主管３０Ａ、７０Ａから複数に分割された側管３０Ｂ、７０Ｂとを備える。図１ないし図４、図７及び図８に示す配管３０は、複数の分解された側管３０Ｂを、各電池間の隙間１９に連結している。これらの図に示す配管３０は、電池組立１０の側面に配設しており、各電池間に側管３０Ｂの先端部を挿入して、側管３０Ｂを電池間の隙間１９の定位置に配管している。図９ないし図１２に示す配管７０は、複数の分解された側管７０Ｂを、各電池１１の注液孔１６に連結している。これらの図に示す配管７０は、電池組立５０の上面に配設しており、各々の側管７０Ｂの先端を各電池１１の注液孔１６に挿入して、側管７０Ｂを電池１１に連結している。以上の配管３０、７０は、側管３０Ｂ、７０Ｂの先端部を、たとえば、接着剤７２で接着して、あるいは圧入して電池１１の定位置に固定することができる。

これらの図に示す配管３０、７０は、主管３０Ａ、７０Ａと側管３０Ｂ、７０Ｂとを、過熱電池の熱では溶融されないプラスチックや金属で製造しており、過熱電池が設定温度以上になると、配管３０、７０を部分的に開口する熱溶融部３１、７１を側管３０Ｂ、７０Ｂの先端部に設けている。図の配管３０、７０は、各々の側管３０Ｂ、７０Ｂの先端に異常発熱低減剤を排出する排出口３３、７３を開口しており、この排出口３３、７３を熱溶融剤で閉塞して熱溶融部３１、７１としている。これらの配管３０、７０は、電池温度が正常な時、すなわち設定温度未満では、排出口３３、７３が熱溶融剤で閉塞されており、配管全体が密閉状態に保持されている。さらに、これらの配管３０、７０は、電池１１が設定温度以上に過熱すると、熱溶融部３１、７１の熱溶融剤が溶融されて排出口３３、７３を開放し、ここから異常発熱低減剤が排出される。

図１ないし図３、図７及び図８に示す電源装置は、電池１１が過熱されて設定温度以上になると、配管３０の熱溶融部３１が溶融されて排出口３３が開放され、図４の矢印で示すように、密閉タンク２０に充填している異常発熱低減剤が過熱された電池間の隙間１９に供給される。電池間に供給される異常発熱低減剤は、過熱した電池を強制冷却し、あるいは発火した電池を消火して強制的に冷却する。

また、図９ないし図１２に示すように電池１１の注液孔１６に配管７０を連結する電源装置は、電池１１が過熱されて設定温度以上になると、配管７０の熱溶融部７１が溶融されて排出口７３が開放され、密閉タンク２０に充填している異常発熱低減剤が、過熱電池の注入孔１６に供給される。注液孔１６に供給される異常発熱低減剤は、電池１１の内部に供給され、あるいは、電池上部に供給されて、電池内の発熱要素を速やかに消火し、あるいは電池上部を消化して冷却する。

以上の構造の電源装置は、側管３０Ｂ、７０Ｂの先端部を熱溶融部３１、７１としているので、この熱溶融部３１、７１を電池１１の所定の位置に配置することにより、異常発熱低減剤の供給位置を特定できる特長がある。したがって、過熱された電池を効果的に冷却できる特長がある。

さらに、図５と図６に示す配管４０は、設定温度以上に加熱されると溶融される熱溶融材で配管を成形して熱溶融部４１を設けている。すなわち、この配管４０は、管全体、あるいは電池１１に沿って配設する部分を、熱溶融剤である熱溶融プラスチックや熱溶融金属で成形して熱溶融部４１としている。図の配管４０は、主管と側管とで構成することなく、全体を一本の管として、一端を密閉タンク２０に連結し、他端を閉塞している。さらに、この配管４０は、全体を蛇行する形状に成形して、隣接する複数の電池間に配設している。この配管４０も、接着剤で接着して、あるいは隣接する電池１１で狭着して定位置に固定することができる。この構造の配管４０は、複数の電池１１の表面に沿って配設しているので、電池１１に接触する部分全体を熱溶融部４１とすることができる。いいかえると、配管４０の任意の部分を異常発熱低減剤の排出部とすることができる。この配管４０は、いずれかの電池が設定温度以上に過熱されると、この電池に接触する部分が速やかに溶融されて配管４０を開口し、この開口部分から異常発熱低減剤を排出する。したがって、電池の過熱部分に効果的に異常発熱低減剤を供給できる特長がある。また、この構造によると、一本の配管４０を複数の電池間の隙間１９に配設できるので、配管の構造を簡単にして製造コストを低減できる特長もある。

さらに、図７に示す電源装置は、配管３０と密閉タンク２０との間にタンク内の圧力と配管内の圧力との差で開弁する開閉弁８０を連結している。この開閉弁８０は、配管３０の熱溶融部３１が溶融されるときの圧力変化で開弁されて、密閉タンク２０の異常発熱低減剤を電池間の隙間１９に供給する。この開閉弁８０の一例を図８に示す。

図８の開閉弁８０は、一端を密閉タンク２０に、他端を配管３０に連結する本体筒８１と、この本体筒８１の内部をタンク側通路８１Ａと配管側通路８１Ｂとに区画する区画壁８２と、この区画壁８２に開口した弁孔８３を開閉する弁体８４と、この弁体８４を往復移動させる往復移動機構８５とを備える。図に示す配管３０は、主管３０Ａと複数の側管３０Ｂとからなる構造としており、主管３０Ａを本体筒８１の配管側通路８１Ｂに連結している。区画壁８２は、異常発熱低減剤を通過させる貫通孔を開口して弁孔８３としている。弁体８４は、往復移動して、区画壁８２に開口された弁孔８３を開閉できるように配設している。往復移動機構８５は、本体筒８１から外部に突出する突出筒８６と、この突出筒８６の内部に配設されて突出筒８６の内面に沿って往復運動すると共に、連結ロッド８８を介して本体筒８１内の弁体８４に連結されているピストン８７と、このピストン８７と本体筒８１の間に配設されて、ピストン８７を所定の圧力で押圧する弾性体８９とを備える。この構造の往復移動機構８５は、ピストン８７が大気圧で本体筒８１側に押圧されると、弁体８４が弁孔８３を閉塞して開閉弁８０を閉弁状態とし、ピストン８７が弾性体８９で本体筒８１と反対方向に押圧されると、弁体８４が弁孔８３を開口して開閉弁８０を開弁状態とする。したがって、弾性体８９の付勢力は、ピストン８７が大気圧で押圧される力よりも小さいが、ピストン８７が大気圧で押圧されないときには、ピストン８７を移動できる大きさに調整している。さらに、図の開閉弁８０は、配管３０内の圧力差で開弁するために、本体筒８１の配管側通路８１Ｂを連結筒９０を介して突出筒８６に連結している。連結筒９０と突出筒８６との連結部は、突出筒８６内のピストン８７よりも本体筒８１側としている。

以上の構造の開閉弁８０は、以下のようにして配管３０の圧力差で開弁される。配管３０の内部を減圧して真空状態とする。配管３０は、側管３０Ｂの先端部に設けた熱溶融部３１が閉塞されているので、内部が減圧状態に保持される。このとき、開閉弁８０は、ピストン８７が大気圧に押圧されて弁体８４を弁孔８３に移動させ、弁孔８３が弁体８４で閉塞されて閉弁状態に保持される。電池１１が設定温度以上に過熱されて配管３０の熱溶融部３１が開放されると、配管３０内の減圧状態が解除されて、連結筒９０を介して連結される突出筒８６の内部が大気圧となる。この状態で、開閉弁８０は、ピストン８７が弾性体８９に押圧されて弁体８４を弁孔８３から離れる方向に移動させ、弁孔８３が開口されて開弁状態となる。開閉弁８０が開弁されると密閉タンク２０から異常発熱低減剤が配管３０内に供給される。配管３０内に供給される異常発熱低減剤は、連結筒９０を介して突出筒８６内のピストン８７を外側に押圧するので、開閉弁８０はさらに開弁状態に保持される。

以上のように、開閉弁８０を介して密閉タンク２０を配管３０に連結する電源装置は、通常時には配管３０内を真空状態とし、電池１１が過熱された状態で配管３０に異常発熱低減剤が供給される。このため、密閉タンク２０に高圧に加圧された異常発熱低減剤を充填できる。とくに、密閉タンク２０に液体窒素等の冷却剤を充填する電源装置においては、通常時に、冷却剤を配管３０の内部に充満させることなく、熱溶融部３１が溶融されたときにのみ冷却剤を配管３０に供給できる。したがって、電池温度が正常な状態において、配管３０の内部に低温の気体を充満することなく、いいかえると冷却剤で冷却される配管を介して正常な温度の電池が過冷却されて低温になるのを防止できる。

本発明は、複数の電池を備える電源装置であって、とくに電池の熱暴走を防止する安全性が要求される電源装置、たとえば、電気自動車やハイブリッド自動車等の電源装置として好適に適用できる。

本発明の一実施例にかかる電源装置の斜視図である。 図１に示す電源装置の平面図である。 図１に示す電源装置の一部拡大側面図である。 図３に示す電源装置のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の他の実施例にかかる電源装置の斜視図である。 図５に示す電源装置の密閉タンクと配管を示す斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる電源装置の斜視図である。 図７に示す電源装置の開閉弁の一例を示す拡大断面図である。 本発明の他の実施例にかかる電源装置の斜視図である。 図９に示す電源装置の分解斜視図である。 図９に示す電源装置の平面図である。 図２に示す電源装置のＡ−Ａ線断面図である。 電池の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１０、５０…電池組立
１１…電池
１２、５２…電池ホルダー
１２Ａ、５２Ａ…上側ホルダー
１２ａ、５２ａ…ホルダーユニット
１２Ｂ、５２Ｂ…下側ホルダー
１２ｂ、５２ｂ…ホルダーユニット
１３、５３…エンドプレート
１３Ａ、５３Ａ…突出部
１４…連結具
１４Ａ…連結ロッド
１４Ｂ…ナット
１５…電極端子
１５Ａ…連結穴
１６…注液孔
１７…弁孔
１８…固定具
１８Ａ…ボルト
１８Ｂ…ナット
１９…隙間
２０…密閉タンク
２１、６１…水平プレート部
２２、６２…狭着部
２３、６３…垂直プレート部
２４、６４…嵌入凹部
２５、６５…開口部
２６、６６…スリット
６７…切欠部
３０、４０、７０…配管
３０Ａ、７０Ａ…主管
３０Ｂ、７０Ｂ…側管
３１、４１、７１…熱溶融部
７２…接着剤
３３、７３…排出口
８０…開閉弁
８１…本体筒
８１Ａ…タンク側通路
８１Ｂ…配管側通路
８２…区画壁
８３…弁孔
８４…弁体
８５…往復移動機構
８６…突出筒
８７…ピストン
８８…連結ロッド
８９…弾性体
９０…連結筒

Claims (5)

1. 隙間を有する状態で積層してなる複数の電池と、複数の電池の間の隙間に配管を介して連結してなる消火剤又は冷却剤からなる異常発熱低減剤を充填してなる密閉タンクとを備え、
   前記配管は、設定温度以上に加熱されると溶融される熱溶融部を介して電池間の隙間に連結され、設定温度よりも高くなる過熱電池の隙間に連結してなる熱溶融部が溶融されて、前記密閉タンクに充填している異常発熱低減剤が電池間の隙間に供給されるようにしてなる電源装置。
2. 配管が、設定温度以上に加熱されると溶融される熱溶融材で成形されて熱溶融部を設けており、この配管が蛇行する形状に成形されて、隣接する複数の電池間に熱溶融部を配設してなる請求項１に記載される電源装置。
3. 複数の電池と、各々の電池に配管を介して連結してなる消火剤又は冷却剤からなる異常発熱低減剤を充填してなる密閉タンクとを備え、
   前記配管は、設定温度以上に加熱されると溶融される熱溶融部を介して各々の電池に連結され、設定温度よりも高くなる過熱電池に連結される熱溶融部が溶融されて、前記密閉タンクに充填している異常発熱低減剤を過熱電池に供給するようにしてなる電源装置。
4. 配管が熱溶融部を介して各々の電池の注液孔に連結してなる請求項３に記載される電源装置。
5. 配管と密閉タンクとの間にタンク内の圧力と配管内の圧力との差圧で開弁する開閉弁を連結しており、熱溶融部が溶融される配管内の圧力変化で開閉弁が開弁され、開弁する開閉弁が、密閉タンクの異常発熱低減剤を電池間の隙間又は電池に供給するようにしてなる請求項１又は３に記載される電源装置。

Images