JP7099008B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の蓄電素子を備える蓄電装置に関する。

従来、複数の蓄電素子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、扁平角形の電池セルを複数積層して構成された積層体と、積層体の積層方向の両端に配置された一対のエンドプレートとを備える二次電池が開示されている。この二次電池では、積層体の一方端の電池セルに対向するエンドプレートに、エンドプレートの歪みを検出する第１の歪センサが配置される。また、当該電池セルには、当該電池セルの歪みを検出する第２の歪センサが配置される。制御装置は、第１の歪センサの検出値が第１の閾値以上であって、かつ、第２の歪センサの検出値が第２の閾値以上である場合に、スイッチをオンすることにより、外部抵抗を用いて当該電池セルを放電させる。

特開２０１６－７６３３５号公報

上記従来の二次電池では、複数の電池セルで構成される積層体において、外部の衝撃を受けやすい端部に電池セルについて、２つのセンサの検出結果に応じて当該電池セルの放電を行うよう構成されている。しかしながら、複数の蓄電素子を備える蓄電装置において、過大な衝撃等に起因して、例えば１つの蓄電素子が不安定な状態になった場合、他の蓄電素子も不安全な状態になる可能性がある。従って、蓄電装置に対し過大な衝撃が与えられる等の事象が発生した場合、蓄電装置が備える複数の蓄電素子を速やかに安全な状態に移行させることが望まれる。また、例えば使用期間が所定の長さを超えたことを理由に、蓄電装置の使用を終了すべき場合、その後の誤使用を防ぐために、複数の蓄電素子の全てを人為的に放電させることが望ましい。また、通常の使用時では、例えば、蓄電装置の性能を十分に発揮させるために、複数の蓄電素子の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を均一化することが望ましい。

このように、複数の蓄電素子を備える蓄電装置では、通常時における個々の蓄電素子の制御に加えて、非常時等における、安全かつ速やかな低エネルギー状態への移行制御を行う必要があり、そのための構成を構築することは容易ではない。

本発明は、上記従来の課題を考慮し、複数の蓄電素子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。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電装置は、複数の蓄電素子を備える蓄電装置であって、前記複数の蓄電素子のそれぞれに対応して設けられた通常放電回路及び急速放電回路を備え、前記通常放電回路及び前記急速放電回路は、対応する蓄電素子の正極端子と負極端子とに接続されており、前記急速放電回路は、前記通常放電回路よりも低抵抗な状態で前記正極端子と前記負極端子とを電気的に接続可能であり、前記急速放電回路は、所定の信号を受信した場合、前記正極端子と前記負極端子とを電気的に接続する。

この構成によれば、複数の蓄電素子のそれぞれに対して、通常放電回路及び急速放電回路の両方が配置されている。そのため、例えば、複数の蓄電素子のうちの選択した蓄電素子について、正極と負極とを通常放電回路で接続することで、通常時における蓄電素子の蓄電状態の制御を行うことができる。また、急速放電回路は、所定の信号として、例えば、衝撃等を検出したことを示す信号、または、ユーザからの放電の指示を示す信号を受信した場合、その急速放電回路が接続された蓄電素子を速やかに安全な状態に移行させることができる。具体的には、複数の蓄電素子のそれぞれにおいて、正極端子と負極端子とが比較的に抵抗が小さい急速放電回路で接続される。従って、複数の蓄電素子のそれぞれでは、他の蓄電素子の電圧の大きさ等の影響を受けずに、安全に放電が行われる。このように、本態様の蓄電装置は、安全性が向上された蓄電装置である。

また、本発明の一態様に係る蓄電装置において、前記通常放電回路は、前記蓄電素子の正極端子と負極端子との間の導通及び非導通を切替可能な第一スイッチ、及び、前記正極端子または前記負極端子と前記第一スイッチとの間に配置された抵抗素子を含み、前記急速放電回路は、前記蓄電素子の正極端子と負極端子との間の導通及び非導通を切替可能な第二スイッチ、及び、前記正極端子または前記負極端子と前記第二スイッチとの間に配置された、前記抵抗素子よりも抵抗が小さな導電部材を含み、前記急速放電回路は、前記所定の信号を受信した場合、前記第二スイッチを非導通から導通に切り替える、としてもよい。

この構成によれば、例えば、スイッチと抵抗体とが直列に接続された２つの回路であって、互いに抵抗値が異なる抵抗体をそれぞれが有する２つの回路を並列に接続する、という簡易な構成で、通常用及び急速用の放電回路が実現される。

また、本発明の一態様に係る蓄電装置は、さらに、前記正極端子と前記負極端子との間の接続状態を、前記通常放電回路を介して導通させる第一状態、前記急速放電回路を介して導通させる第二状態、及び、非導通な状態である第三状態のうちの１つの状態から他の状態に切替可能な切替スイッチを備え、前記通常放電回路は、前記第一状態において前記正極端子と前記負極端子との間の導通路の一部を形成する抵抗素子を含み、前記急速放電回路は、前記第二状態において前記導通路の一部を形成する、前記抵抗素子よりも抵抗が小さな導電部材を含み、前記急速放電回路は、前記所定の信号を受信した場合、前記切替スイッチを、前記第一状態または前記第三状態から、前記第二状態に切り替える、としてもよい。

この構成によれば、例えば、蓄電素子の正極端子および負極端子の一方に並列に接続された２つの抵抗体（抵抗素子、または単なる銅線など）と、正極端子および負極端子の他方と接続されたスイッチとで、通常時及び緊急時に対応した放電用の回路が実現される。つまり、簡易な構成で通常用及び急速用の放電回路を実現することができる。

また、本発明の一態様に係る蓄電装置において、前記急速放電回路は、前記複数の蓄電素子それぞれに対応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、例えば、複数の急速放電回路が、各蓄電素子を短絡させる状態となり、その結果、熱を発する状態となった場合であっても、これら複数の急速放電回路の位置が分散されているため、各急速放電回路の放熱が、他の急速放電回路に妨げられ難い。また、例えば、蓄電装置に対して所定の方向から衝撃が与えられた場合に、複数の急速放電回路の位置が分散されていることで、複数の急速放電回路の全てが損傷を受ける可能性が低減される。

本発明によれば、複数の蓄電素子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ができる。

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の、複数の蓄電素子の放電のための構成概要を示す図である。 実施の形態に係る蓄電素子、第一回路及び第二回路の接続関係を示す回路図である。 実施の形態の変形例に係る蓄電素子、第一回路及び第二回路の接続関係を示す回路図である。 複数の蓄電装置に対して１つの第二回路を備える蓄電装置の構成概要を示す図である。 ２つの導電板が壁部に埋設された外装体本体の部分断面を示す図である。

以下、本発明の実施の形態及びその変形例について、図面を参照しながら説明する。以下で説明する実施の形態及びその変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及びその変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、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。また、以下の実施の形態及びその変形例における構成要素のうち、最上位概念を示す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。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。

また、以下の説明及び図面中において、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。また、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。また、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。また、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）
まず、蓄電装置１０の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１０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１０の分解斜視図である。図３は、実施の形態に係る蓄電装置１０の、複数の蓄電素子３００の放電のための構成概要を示す図である。なお、図２では、蓄電素子３００の配列方向等を明確に示すために、図３に示す第一回路５０及び第二回路７０等の図示は省略されている。

蓄電装置１０は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる装置である。蓄電装置１０は、電力貯蔵用途や電源用途などに使用される電池モジュールである。具体的には、蓄電装置１０は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）またはプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車、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、建設機械などの移動体の駆動用またはエンジン始動用のバッテリ等として用いられる。また、蓄電装置１０は、電力系統の周波数変動調整、家庭用蓄電池設備、及び非常用電源などにも用いられる。

図１及び図２に示すように、蓄電装置１０は、複数の蓄電素子３００を含む蓄電素子ユニット３５０と、蓄電素子ユニット３５０を覆う外装体１１とを備える。本実施の形態では、蓄電素子ユニット３５０に含まれる複数の蓄電素子３００は、バスバー４００によって直列に接続されており、Ｘ軸方向の最もプラス側の蓄電素子３００の正極端子３２０が、蓄電素子ユニット３５０の正極端子３５１として扱われる。また、Ｘ軸方向の最もマイナス側の蓄電素子３００の負極端子３３０が、蓄電素子ユニット３５０の負極端子３５２として機能する。つまり、正極端子３５１は、蓄電素子ユニット３５０の総プラス端子であり、負極端子３５２は、蓄電素子ユニット３５０の総マイナス端子である。

外装体１１は、蓄電装置１０の外装体を構成する矩形状（箱状）の容器（モジュールケース）である。外装体１１は、蓄電素子ユニット３５０を覆い、蓄電素子３００等を衝撃などから保護することができる。外装体１１は、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）またはＡＢＳ樹脂等の絶縁性の樹脂材料により構成されている。なお、外装体本体１００と蓋体２００とは、同じ材質の部材で形成されていてもよいし、異なる材質の部材で形成されていてもかまわない。

外装体１１は、蓄電素子ユニット３５０を収容する外装体本体１００と、外装体本体１００の開口を塞ぐ蓋体２００とを有している。外装体本体１００は、外装体１１の本体部を構成する部材であり、具体的には、上部に開口が形成された有底矩形筒状のハウジングである。

蓋体２００は、外装体本体１００の開口を閉塞する扁平な矩形状のカバー部材である。また、蓋体２００には、正極外部端子２１０と負極外部端子２２０とが設けられている。蓄電装置１０は、この正極外部端子２１０と負極外部端子２２０とを介して、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電する。

具体的には、図２に示すように、蓄電素子ユニット３５０の正極端子３５１に接合された正極リード板４１０と正極外部端子２１０とがバスバー等の導電部材（図２では点線で概念的に図示）によって電気的に接続される。また、蓄電素子ユニット３５０の負極端子３５２に接合された負極リード板４２０と負極外部端子２２０とがバスバー等の導電部材（図２では２点鎖線で概念的に図示）によって接続される。

蓄電素子３００は、電気を充電し、また、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３００は、扁平な角形の形状を有しており、本実施の形態では、外装体１１内に８個の蓄電素子３００がＸ軸方向に並べられて収容されている。

蓄電素子３００は、容器３１０と、正極端子３２０と、負極端子３３０とを備えている。なお、容器３１０の内方には、電極体（蓄電要素）、正極集電体、負極集電体等が配置され、また、電解液（非水電解質）が封入されている。

容器３１０は、Ｘ軸方向両側の側面に長側面部を有し、Ｙ軸方向両側の側面に短側面部を有する直方体形状（角形）の容器である。具体的には、容器３１０は、電極体及び電解液等を収容する容器本体と、容器本体の開口を塞ぐ蓋板とを有する。つまり、容器３１０は、電極体等を容器本体の内方に収容後、容器本体と蓋板とが溶接等されることにより、内部を密封することができる構造を有している。

また、容器３１０に収容される電極体は、負極と正極とセパレータとが巻き回されて形成された巻回型形状であってもよいし、平板状極板を積層した形状でもよい。また、例えば、長尺帯状の極板を山折りと谷折りとの繰り返しによって蛇腹状に積層した構造を有する電極体であってもよい。また、電極体が巻回型形状である場合、巻回軸はＹ軸方向に平行であってもよく、Ｚ軸方向に平行であってもよい。電極体に用いられる正極活物質または負極活物質としては、蓄電素子３００の性能を損なうものでなければ適宜公知の材料を使用できる。また、容器３１０に封入される電解液としても、蓄電素子３００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することができる。

正極端子３２０は、正極集電体を介して、電極体の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子３３０は、負極集電体を介して、電極体の負極に電気的に接続された電極端子であり、いずれも絶縁部材を介して蓋板に固定されている。

なお、蓄電素子３００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（例えば、ニッケル・カドミウム電池、及び、ニッケル水素電池など）であってもよいし、キャパシタであってもよい。更に、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。また、蓄電素子３００は、固体電解質を用いた電池であってもよい。また、蓄電素子３００の形状は、角形には限定されず、円柱形状、長円柱形状または直方体以外の多角柱形状等であってもよい。

また、蓄電装置１０が備える蓄電素子３００の数は８には限定されず、例えば蓄電装置１０に求められる出力電圧に応じて、蓄電素子３００の数を調整することも可能である。

バスバー４００は、複数の蓄電素子３００の上方に配置され、複数の蓄電素子３００同士を電気的に接続する金属などの導電性の板状部材である。具体的には、バスバー４００は、隣接する蓄電素子３００において、一の蓄電素子３００の正極端子３２０と、他の蓄電素子３００の負極端子３３０とを接続する。本実施の形態では、７つのバスバー４００によって、８個の蓄電素子３００が直列に接続されることで、８個の蓄電素子３００を含む蓄電素子ユニット３５０が構成されている。

なお、蓄電素子ユニット３５０における複数の蓄電素子３００の電気的な接続の態様は直列には限定されない。例えば、並列に接続された２個の蓄電素子３００をサブユニットとした場合、４つのサブユニットを直列に接続することで、１つの蓄電素子ユニット３５０が構成されていてもよい。

上記のように構成された蓄電装置１０はさらに、複数の蓄電素子３００のそれぞれに対応して設けられた通常放電回路及び急速放電回路を備えている。具体的には、図３に示すように、蓄電装置１０は、通常放電回路として第一回路５０を備え、急速放電回路として第二回路７０を備えている。第一回路５０及び第二回路７０は、対応する蓄電素子３００の正極端子３２０と負極端子３３０とに接続されている。

第一回路５０は、蓄電装置１０の通常の使用時において、複数の蓄電素子３００の充電状態を均一化するために、複数の蓄電素子３００のそれぞれに接続された放電用回路である。つまり、本実施の形態では、８個の蓄電素子３００に対応する８個の第一回路５０が、蓄電装置１０に備えられている。なお、８個の第一回路５０は、例えば、蓄電装置１０が備える制御基板４０に配置されている。制御基板４０は、例えば、蓄電素子ユニット３５０の上方の、蓋体２００内の空間に収容されている。

第二回路７０は、例えば過大な衝撃または振動等に起因して蓄電装置１０が不安定な状態になった場合または不安定な状態になりそうな場合に、対応する蓄電素子３００を急速放電させるための放電用回路である。また、第二回路７０は、例えば蓄電装置１０の使用の終了時において、蓄電素子３００を放電させる場合にも使用される。本実施の形態では、図３に示すように、第二回路７０は、複数の蓄電素子３００それぞれに対応する位置に配置されている。より詳細には、本実施の形態において、蓄電装置１０に備えられた８個の蓄電素子３００それぞれの上方の位置に、当該蓄電素子３００の正極端子３２０と負極端子３３０とに接続された１つの第二回路７０が配置されている。

これら複数の第一回路５０及び第二回路７０は、制御部５５０から送信される制御信号に応じて動作する。制御部５５０は、蓄電素子ユニット３５０に含まれる複数の蓄電素子３００の充放電を制御する装置である。制御部５５０は、例えば、各蓄電素子３００の充電状態を監視し、その監視結果に基づき、１以上の第一回路５０の動作を制御することで、複数の蓄電素子３００の充電状態を均一化する。

また、制御部５５０は、例えば、検出部５００から受信する検出結果に基づいて、蓄電装置１０が備える複数の第二回路７０の動作を制御することで、蓄電装置１０が備える複数の蓄電素子３００を急速に放電させる。

検出部５００は、蓄電装置１０の状態の変化を検出する検出部の一例であり、本実施の形態では、蓄電装置１０の少なくとも一部の形状の変化を検出する。より詳細には、検出部５００には、外装体１１の内部において、蓄電素子ユニット３５０を２重に囲むように配置された２枚の導電板５１０及び５２０が接続されている。なお、図２等には表されていないが、２枚の導電板５１０及び５２０のうちの内側の導電板５２０と、蓄電素子ユニット３５０とは絶縁フィルム等で、電気的に絶縁されるよう構成されている。

これら導電板５１０及び５２０は、蓄電装置１０の状態が変化したことを検出するための部材である。本実施の形態では、例えば、蓄電装置１０に圧力または衝撃が加えられることで外装体１１が変形または損傷した場合に、導電板５１０及び５２０が接触することで、蓄電装置１０の状態が変化したことが検出される。具体的には、検出部５００は、導電板５１０と導電板５２０とが接触することで、導電板５１０及び５２０を含む回路に電流が流れたこと（抵抗値が所定の値以下になったこと）を検出する。これにより、検出部５００は、導電板５１０と導電板５２０とが接触したことを検出する。

検出部５００による検出結果は、制御部５５０に通知され、制御部５５０は、８個の蓄電素子３００に対応する８個の第二回路７０の動作を制御する。これにより、８個の蓄電素子３００のそれぞれは、急速に放電される状態となる。

なお、制御部５５０による上記の制御機能は、例えば、蓄電装置１０が搭載された自動車等の機器が備える制御装置によって実現される。また、上記の制御機能は、外装体１１に収容された電子回路によって実現されてもよい。また、複数の第一回路５０を制御する機能と、複数の第二回路７０を制御する機能とは、互いに別体の電子回路によって実現されてもよい。この場合、複数の第一回路５０を制御する機能は、例えば、制御基板４０に形成された電子回路によって実現されてもよい。

上記の、第一回路５０による通常の放電動作、及び、第二回路７０による急速な放電動作について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態に係る蓄電素子３００、第一回路５０、及び第二回路７０の接続関係を示す回路図である。なお、図４では、蓄電装置１０が備える複数の蓄電素子３００と外部との間で電気の充放電を行うための主回路の図示は省略されている。このことは、後述する図５に示す回路図についても同じである。

図４に示すように、複数の蓄電素子３００のそれぞれに対して、並列に第一回路５０及び第二回路７０が接続されている。本実施の形態では、第一回路５０は、蓄電素子３００の正極端子３２０と負極端子３３０との間において、直列に接続された第一スイッチ５１及び抵抗素子５２を含む。つまり、第一スイッチ５１は、蓄電素子３００の正極端子３２０と負極端子３３０との間の導通及び非導通を切り替えるスイッチである。なお、図４では、抵抗素子５２は、負極端子３３０と第一スイッチ５１との間に配置されているが、抵抗素子５２は、正極端子３２０と第一スイッチ５１との間に配置されてもよい。

本実施の形態において、第二回路７０は、蓄電素子３００の正極端子３２０と負極端子３３０との間において、直列に接続された第二スイッチ７１及び導電部材７２を含む。導電部材７２は、第一回路５０の抵抗素子５２よりも抵抗が小さな部材であり、例えば、所定の線径及び長さの銅線によって実現される。また、導電部材７２としての線材の材料は銅には限定されず、例えば、ステンレス鋼材（ＳＵＳ）またはニクロムであってもよい。なお、導電部材７２は、抵抗素子５２よりも抵抗値が小さい抵抗素子であってもよい。

上記のように構成された第一回路５０に対し、制御部５５０は、例えば、各蓄電素子３００の電圧の検出結果を取得し、放電させるべき蓄電素子３００に対応する第一回路５０の第一スイッチ５１をオフからオンに切り替える。これにより、当該蓄電素子３００は、抵抗素子５２及び第一スイッチ５１を介して短絡した状態となり、蓄電容量の消費（つまり放電）がなされる。その結果、複数の蓄電素子３００の充電状態の均一化が図られる。蓄電装置１０の通常の使用時では、このような、第一回路５０を用いた個々の蓄電素子３００の強制的な放電が行われる。

また、例えば、蓄電装置１０を搭載した自動車等の機器が衝突事故を起こした場合などにおいて、蓄電装置１０に過大な衝撃または振動が与えられた場合、蓄電装置１０の一部（本実施の形態では外装体１１）の形状が変化する。これにより、通常時において互いに離間して配置された、導電板５１０及び５２０（図２及び図３参照）が接触する。検出部５００は、導電板５１０及び５２０の接触を検出した場合、制御部５５０に、検出結果に対応する信号を送信する。制御部５５０は、当該信号を受信した場合、上記のように構成された第二回路７０に対し、所定の信号（制御信号）を送信する。具体的には、制御部５５０は、蓄電装置１０が備える８個の第二回路７０の全てに制御信号を送信する。これにより、８個の第二回路７０のそれぞれでは、第二スイッチ７１がオフからオンに切り替えられる。これにより、８個の蓄電素子３００のそれぞれは、低抵抗の回路によって短絡した状態となり、急速な蓄電容量の消費（つまり急速放電）がなされる。その結果、蓄電装置１０が備える全ての蓄電素子３００は、速やかに低エネルギー状態に移行し、発熱する等の不安全な事象が生じる可能性が低減される。なお、制御部５５０は、検出部５００からの検出結果に加えて、または換えて、例えば、ユーザからの指示に従って、複数の第二回路７０のそれぞれに、急速放電させるための制御信号を送信することもできる。つまり、衝突事故等の非常時ではなく、蓄電装置１０の使用が終了した場合などにおいて、ユーザ（作業者も含む）の意図によって、蓄電装置１０が備える複数の蓄電素子３００の全てを放電させることも可能である。すなわち、本実施の形態に係る蓄電装置１０によれば、使用の終了の時点まで、蓄電装置１０が備える複数の蓄電素子３００の充電状態を管理することが可能である。

以上説明したように、本実施の形態に係る蓄電装置１０は、複数の蓄電素子３００を備える蓄電装置１０であって、複数の蓄電素子３００のそれぞれに対応して設けられた、通常放電回路である第一回路５０、及び、急速放電回路である第二回路７０を備える。第一回路５０及び第二回路７０は、対応する蓄電素子３００の正極端子３２０と負極端子３３０とに接続されている。第二回路７０は、第一回路５０よりも低抵抗な状態で正極端子３２０と負極端子３３０とを電気的に接続可能である。第二回路７０は、所定の信号を受信した場合、正極端子３２０と負極端子３３０とを電気的に接続する。

このように、本実施の形態に係る蓄電装置１０では、複数の蓄電素子３００のそれぞれに対して、通常放電回路及び急速放電回路（第一回路５０及び第二回路７０）の両方が配置されている。そのため、例えば、複数の蓄電素子３００のうちの選択した蓄電素子について、正極と負極とを第一回路５０で接続することで、通常時における蓄電素子３００の充電状態の制御を行うことができる。また、急速放電回路である第二回路７０は、所定の信号として、例えば、衝撃等の検出、または、ユーザからの指示に基づく信号を受信した場合、第二回路７０が接続された蓄電素子３００を速やかに低エネルギー状態（つまり、安全な状態）に移行させることができる。具体的には、複数の蓄電素子３００のそれぞれにおいて、正極と負極とが比較的に抵抗が小さい第二回路７０で接続される。従って、複数の蓄電素子３００のそれぞれでは、他の蓄電素子３００の電圧の大きさ等の影響を受けずに、安全に放電が行われる。

また、第一回路５０及び第二回路７０のいずれかを選択するのみで、通常の放電を行うこと、または、不安全事象の発生時の急速放電を行うことができる。すなわち、簡易な構成で、通常時における蓄電装置１０の性能の維持または向上を図りながら、衝突事故等の非常時における、蓄電装置１０を安全性の確保が図られる。

また、例えば、蓄電装置１０の使用の終了時などにおいて、ユーザは、蓄電装置１０が備える全ての蓄電素子３００のそれぞれを、意図的に放電させることができる。そのため、例えば、使用すべきでない蓄電装置１０が、誤って、他の機器に転用されること（誤使用）が防止される。このように、本実施の形態に係る蓄電装置１０は、安全性が向上された蓄電装置である。

また、本実施の形態に係る蓄電装置１０において、第一回路５０は、蓄電素子３００の正極端子３２０と負極端子３３０との間の導通及び非導通を切替可能な第一スイッチ５１、及び、正極端子３２０または負極端子３３０と第一スイッチ５１との間に配置された抵抗素子５２を含む。第二回路７０は、蓄電素子３００の正極端子３２０と負極端子３３０との間の導通及び非導通を切替可能な第二スイッチ７１、及び、正極端子３２０または負極端子３３０と第二スイッチ７１との間に配置された、抵抗素子５２よりも抵抗が小さな導電部材７２を含む。第二回路は、所定の信号を受信した場合、第二スイッチ７１を非導通から導通に切り替える。

このように、本実施の形態では、例えば、スイッチと抵抗体とが直列に接続された２つの回路であって、互いに抵抗値が異なる抵抗体をそれぞれが有する２つの回路を並列に接続することで、第一回路５０及び第二回路７０が実現される。つまり、簡易な構成で、通常用及び急速用の放電回路である、第一回路５０及び第二回路７０が実現される。

また、本実施の形態に係る蓄電装置１０において、第二回路７０は、複数の蓄電素子３００それぞれに対応する位置に配置されている。具体的には、例えば図２に示すように、各蓄電素子３００の上方に、当該蓄電素子３００を急速放電させる第二回路７０が配置される。

この構成によれば、例えば、複数の第二回路７０が、各蓄電素子３００を短絡させる状態となり、その結果、熱を発する状態となった場合であっても、これら複数の第二回路７０の位置が分散されているため、各第二回路７０の放熱が、他の第二回路７０に妨げられ難い。また、複数の第二回路７０からの熱が集中することによる不具合も生じ難い。また、例えば、蓄電装置１０に対して所定の方向から衝撃が与えられた場合に、複数の第二回路７０の位置が分散されていることで、複数の第二回路７０の全てが損傷を受ける可能性が低減される。すなわち、衝突事故等の非常時において、蓄電装置１０が備える複数の蓄電素子３００についての急速放電機能の少なくとも一部が、衝撃等による損傷を免れる確率が高くなる。そのため、衝突事故等の非常時において、蓄電装置１０が、早期に安全な状態に移行する可能性が向上される。

以上、実施の形態に係る蓄電装置１０について説明したが、蓄電装置１０は、図２～図４に示す態様とは異なる態様の第一回路及び第二回路を備えてもよい。そこで、以下に、複数の蓄電素子３００の放電を行うための第一回路及び第二回路に関する変形例を、上記実施の形態との差分を中心に説明する。

（変形例）
図５は、実施の形態の変形例に係る蓄電素子３００、第一回路５０ａ、及び第二回路７０ａの接続関係を示す回路図である。

図５に示すように、本変形例に係る蓄電装置１０ａは、複数の蓄電素子３００のそれぞれに対応して設けられた、通常放電回路である第一回路５０ａ、及び、急速放電回路である第二回路７０ａを備える。本変形例では、第一回路５０ａ及び第二回路７０ａは、１つのスイッチによって、導通及び非導通の一方から他方への切り替えが行われる点で、上記実施の形態とは異なる。

具体的には、本変形例に係る蓄電装置１０ａは、正極端子３２０と負極端子３３０との間の接続状態を、第一回路５０ａを介して導通させる第一状態、第二回路７０ａを介して導通させる第二状態、及び、非導通な状態である第三状態のうちの１つの状態から他の状態に切替可能な切替スイッチ８１を備える。第一回路５０ａは、第一状態において正極端子３２０と負極端子３３０との間の導通路の一部を形成する抵抗素子５２を含む。第二回路７０ａは、第二状態において導通路の一部を形成する、抵抗素子５２よりも抵抗が小さな導電部材７２を含む。第二回路７０ａは、所定の信号を受信した場合、切替スイッチ８１を、第一状態または第三状態から、第二状態に切り替える。

つまり、制御部５５０が、検出部５００による検出結果、または、ユーザからの指示等に応じて、所定の信号（制御信号）を、第二回路７０ａに送信した場合、第二回路７０ａに接続された蓄電素子３００では、第二回路７０ａを介した低抵抗な状態での放電が生じる。

このように、本変形例に係る蓄電装置１０では、例えば、蓄電素子３００の正極端子３２０および負極端子３３０の一方に並列に接続された２つの抵抗体（本変形例では、抵抗素子５２及び導電部材７２）と、正極端子３２０および負極端子３３０の他方と接続された切替スイッチ８１とで、通常用及び急速用の放電回路が実現される。つまり、簡易な構成で通常放電回路である第一回路５０ａ及び急速放電回路である第二回路７０ａを実現することができる。

なお、蓄電装置１０ａの通常の使用時では、第一回路５０ａは、制御部５５０からの制御信号に応じて、切替スイッチ８１を第一状態と第三状態の一方から他方に切り替える。これにより、通常時における、複数の蓄電素子３００の充電状態の均一化が図られる。つまり、切替スイッチ８１は、第一回路５０ａを動作させる場合は第一回路５０ａの一部を構成し、かつ、第二回路７０ａを動作させる場合は第二回路７０ａの一部を構成する、と言うことができる。

（他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電装置１０について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。

例えば、実施の形態に係る第二回路７０が導通状態にされた場合（つまり、第二スイッチ７１がオフからオンに切り替えられた場合）、第一回路５０は、導通状態であってもよい。つまり、第二スイッチ７１がオフからオンに切り替えられた場合、第一スイッチ５１もオフからオンに切り替えられてもよく、また、オンの状態のまま維持されてもよい。つまり、制御部５５０からの制御信号に従って、第二回路７０を用いた急速放電を行うべき場合、第一回路５０が導通状態であっても、第二回路７０による急速放電は妨げられない。

また、蓄電装置１０が備える複数の蓄電素子３００を、強制的にかつ一括して放電させるための構成としては、複数の蓄電素子３００に対して１つの第二回路を備えることも考えられる。

図６は、複数の蓄電素子３００に対して１つの第二回路１７０を備える蓄電装置１０の構成概要を示す図である。

図６に示す蓄電装置１０では、直列に接続された第二スイッチ１７１及び導電部材１７２を含む第二回路１７０が、８個の蓄電素子３００からなる蓄電素子ユニット３５０に直列に接続されている。導電部材１７２は、第一回路５０の抵抗素子５２よりも抵抗が小さな部材である。この構成において、例えば、衝突事故等の非常時において、導電板５１０及び５２０が接触した場合、検出部５００は、導電板５１０及び５２０を含む回路に電流が流れたこと（抵抗値が所定の値以下になったこと）を検出する。この場合、制御部５５０は、第二回路１７０に所定の信号（制御信号）を送信する。第二回路１７０は、この制御信号に応じて、第二スイッチ１７１をオフからオンに切り替える。その結果、蓄電素子ユニット３５０を構成する複数（図６では８個）の蓄電素子３００は、一括してかつ強制的に放電状態となる。また、蓄電装置１０の使用の終了時などにおいて、ユーザの意図によって、第二スイッチ１７１をオフからオンに切り替えること、つまり、蓄電装置１０が備える複数の蓄電素子３００の全てを放電させることも可能である。

また、蓄電装置１０の状態の変化を検出するための部材である導電板５１０及び５２０は、例えば、外装体１１の壁部に埋設されていてもよい。図７は、導電板５１０及び５２０が壁部に埋設された外装体本体１０１の部分断面を示す図である。

図７に示すように、外装体本体１０１の壁部の内面１０１ａと外面１０１ｂとの間に、導電板５１０及び５２０を対向させかつ離間させて配置する。これにより、例えば、外装体本体１０１が衝撃を受けた場合等において、外装体本体１０１が変形したことを検出しやすくなる。また、導電板５１０及び５２０の全体が外装体本体１０１に保護される状態となるため、例えば、導電板５１０及び５２０の劣化が抑制される。また、例えば、導電性の異物が導電板５１０及び５２０の間に入ることによる誤検出も生じ難くなる。

なお、導電板５１０及び５２０を、外装体本体１０１の壁部に埋設する場合、例えば、樹脂材料と導電板５１０及び５２０とを用いたインサート成形によって、導電板５１０及び５２０を備える外装体本体１０１が作製されてもよい。また、外装体本体１０１を、内面１０１ａを形成する内箱と、外面１０１ｂを形成する外箱との２重構造にし、内箱と外箱との間に、導電板５１０及び５２０を対向させかつ離間させて配置してもよい。

また、蓄電装置１０の状態の変化を検出するための部材である導電板５１０及び５２０は、蓄電素子ユニット３５０の全周を覆うように配置される必要はない。例えば、蓄電装置１０の、設置場所または設置の際の姿勢等によって、予め、衝撃を受ける可能性が高い部分が分かっている場合、当該部分に対応する位置にのみ、導電板５１０及び５２０を対向させかつ離間させて配置してもよい。

また、蓄電装置１０の状態の変化を検出するための手法は、上記の２枚の導電板５１０及び５２０を用いた手法には限定されない。例えば、圧力センサ、接触センサ、または加速度センサ等を、蓄電装置１０のいずれかの位置に配置することで、蓄電装置１０に過大な衝撃または振動が加えられたこと、または、蓄電装置１０の少なくとも一部が変形したこと等を検出してもよい。

また、蓄電装置１０は、例えば、蓄電装置１０が搭載されている自動車等の機器から、衝撃または振動等に関する検出結果を取得し、取得した検出結果に応じて、複数の蓄電素子３００を急速放電してもよい。つまり、蓄電装置１０は、例えば、第二回路７０の動作を制御するためのセンサ等の検出部を有する必要はない。

また、複数の蓄電素子３００を保持する外装体１１は、複数の蓄電素子３００を収容するケース状の形状である必要はない。例えば、複数の蓄電素子３００の両端に配置された一対のエンド部材と、一対のエンド部材を連結する連結部材とによって、外装体が構成されてもよい。

また、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などの蓄電素子を複数備える蓄電装置等に適用できる。

１０、１０ａ 蓄電装置
５０、５０ａ 第一回路
５１ 第一スイッチ
５２ 抵抗素子
７０、７０ａ、１７０ 第二回路
７１、１７１ 第二スイッチ
７２、１７２ 導電部材
８１ 切替スイッチ
３００ 蓄電素子
３２０、３５１ 正極端子
３３０、３５２ 負極端子

Claims (4)

1. 複数の蓄電素子を備える蓄電装置であって、
   前記複数の蓄電素子のそれぞれに対応して設けられた通常放電回路及び急速放電回路を備え、
   前記通常放電回路及び前記急速放電回路は、対応する蓄電素子の正極端子と負極端子とに接続されており、
   前記急速放電回路は、前記通常放電回路よりも低抵抗な状態で前記正極端子と前記負極端子とを電気的に接続可能であり、
   前記急速放電回路は、前記蓄電装置の一部の形状の変化の検出に基づく信号を受信した場合、前記正極端子と前記負極端子とを電気的に接続する
   蓄電装置。
2. 前記通常放電回路は、前記蓄電素子の前記正極端子と前記負極端子との間の導通及び非導通を切替可能な第一スイッチ、及び、前記正極端子または前記負極端子と前記第一スイッチとの間に配置された抵抗素子を含み、
   前記急速放電回路は、前記蓄電素子の前記正極端子と前記負極端子との間の導通及び非導通を切替可能な第二スイッチ、及び、前記正極端子または前記負極端子と前記第二スイッチとの間に配置された、前記抵抗素子よりも抵抗が小さな導電部材を含み、
   前記急速放電回路は、前記信号を受信した場合、前記第二スイッチを非導通から導通に切り替える
   請求項１記載の蓄電装置。
3. さらに、前記正極端子と前記負極端子との間の接続状態を、前記通常放電回路を介して導通させる第一状態、前記急速放電回路を介して導通させる第二状態、及び、非導通な状態である第三状態のうちの１つの状態から他の状態に切替可能な切替スイッチを備え、
   前記通常放電回路は、前記第一状態において前記正極端子と前記負極端子との間の導通路の一部を形成する抵抗素子を含み、
   前記急速放電回路は、前記第二状態において前記導通路の一部を形成する、前記抵抗素子よりも抵抗が小さな導電部材を含み、
   前記急速放電回路は、前記信号を受信した場合、前記切替スイッチを、前記第一状態または前記第三状態から、前記第二状態に切り替える
   請求項１記載の蓄電装置。
4. 前記急速放電回路は、前記複数の蓄電素子それぞれに対応する位置に配置されている
   請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電装置。

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