JP2017004901A - 蓄電モジュール - Google Patents

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恭兵 森田
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達哉 角田
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Abstract

【課題】部品点数が削減された蓄電モジュールを提供する。
【解決手段】第1安全弁39を有する第1蓄電素子11を備えた第1ユニット12と、第2安全弁53を有する第2蓄電素子13を備えた第2ユニット14と、第1安全弁39及び第2安全弁53に接続されて、第1安全弁39及び第2安全弁53の少なくとも一方から放出されたガスを流通させるダクト部材84と、を備えた蓄電モジュール10であって、第1ユニット12は、第1蓄電素子11の第1安全弁39が第2ユニット14に対向するように配されており、第2ユニット14は、第2蓄電素子13の第2安全弁53が第1ユニット12に対向するように配されており、ダクト部材84が第1ユニット12と第2ユニット14との間に配置されている蓄電モジュール。
【選択図】図7

Description

本明細書に開示された技術は、複数の蓄電素子を備えた蓄電モジュールに関する。
従来、蓄電モジュールとして特許文献1に記載のものが知られている。この蓄電モジュールは、複数の蓄電素子を並べてなる蓄電ユニットを、3段に重ねてなる。
各蓄電ユニットの上面には、蓄電素子の安全弁から排出されるガスを外部に排出するためのダクトが形成されている。
特開2011−108653号公報
上記の構成によれば、複数の蓄電ユニットの数に応じて、複数のダクトが必要とされるので、部品点数が増大するという問題がある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、部品点数が削減された蓄電モジュールを提供することを目的とする。
本明細書に記載された蓄電モジュールは、第1安全弁を有する第1蓄電素子を備えた第1ユニットと、第2安全弁を有する第2蓄電素子を備えた第2ユニットと、前記第1安全弁及び前記第2安全弁に接続されて、前記第1安全弁及び前記第2安全弁の少なくとも一方から放出されたガスを流通させるダクト部材と、を備え、前記第1蓄電素子の前記第1安全弁が前記第2ユニットに対向して配されており、前記第2蓄電素子の前記第2安全弁が前記第1ユニットに対向して配されており、前記ダクト部材が前記第1ユニットと前記第2ユニットとの間に配置されている。
本明細書に記載された技術によれば、第1安全弁から排出されるガスを流通させるためのダクトと、第2安全弁から排出されるガスを流通させるためのダクトとを、1つのダクト部材で兼ねることができるので、部品点数を削減することができる。
また、本明細書に記載された技術によれば、第1ユニットと第2ユニットとを組み付けるという作業によって、ダクト部材は、第1ユニットに押圧されると共に、第2ユニットにも押圧される。詳細に説明すると、第1ユニットと第2ユニットとの間に配されたダクト部材は、第1ユニット側に押圧されると共に、第2ユニット側にも押圧される。これにより、ダクト部材は、第1ユニットの第1安全弁に対して確実に接続されると共に、第2ユニットの第2安全弁に対しても確実に接続される。この結果、第1ユニットと第2ユニットとを組み付けるという1つの作業によって、ダクト部材は、第1ユニット及び第2ユニットの双方に対して確実に接続されるようになっているので、蓄電モジュールの製造効率を向上させることができる。
更に、ダクト部材を、第1ユニット及び第2ユニットのそれぞれに対して押圧するための部材が不要になるので、部品点数を削減することができる。
本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記ダクト部材は、前記第1安全弁と前記第2安全弁との間に、保護壁を有することが好ましい。
上記の態様によれば、第1安全弁、又は第2安全弁が破断した場合において、第1安全弁及び第2安全弁の一方が、他方を損傷することを抑制することができる。
前記ダクト部材は、前記第1ユニットと係止する第1係止部を有すると共に、前記第2ユニットと係止する第2係止部を有することが好ましい。
上記の態様によれば、ダクト部材を介して、第1ユニットと第2ユニットとを仮組みすることができる。これにより、蓄電モジュールの組み付け工程を効率化することができる。
前記第1蓄電素子は第1電極を有し、前記第2蓄電素子は第2電極を有しており、前記ダクト部材は、絶縁体からなると共に、前記第1電極と前記第2電極との間に配置されていることが好ましい。
上記の態様によれば、ダクト部材によって、第1電極と第2電極との間の絶縁を確実に図ることができる。この結果、第1電極と第2電極とを絶縁する部材を別途、用意する必要がないので部品点数を削減することができる。
本発明によれば、蓄電モジュールの部品点数を削減することができる。
実施形態1に係る蓄電モジュールを示す分解斜視図 蓄電モジュールを示す平面図 図2におけるP−P線断面図 図2におけるQ−Q線断面図 図2におけるR−R線断面図 図2におけるS−S線断面図 図2におけるT−T線断面図 第1ユニットを示す斜視図 第1ユニットを示す底面図 第2ユニットを示す平面図 第2ユニットを示す斜視図 第1蓄電素子を示す斜視図 第1導体を示す斜視図 第1分割体を示す斜視図 第2分割体を示す斜視図 第1外部導体を示す斜視図 第2外部導体を示す斜視図 蓄電モジュールを示す側面図 図18におけるU−U線断面図 図18におけるV−V線断面図 ダクト部材を示す分解斜視図 第1ダクト部材を示す斜視図 第2ダクト部材を示す斜視図
<実施形態1>
本発明の実施形態1を、図1ないし図23を参照しつつ、説明する。本実施形態に係る蓄電モジュール10は、車両(図示せず)に配されて、車両に配設された電子部品(図示せず)又は電気部品(図示せず)に電力を供給するものである。なお、以下の説明においては、図1に示すZ方向を上方とし、Y方向を前方とし、X方向を右方として説明する。また、複数の同一部材については、一部の部材にのみ符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。
(蓄電モジュール10)
蓄電モジュール10は、複数(本実施形態では2つ)の第1蓄電素子11を有する第1ユニット12と、複数(本実施形態では2つ)の第2蓄電素子13を有する第2ユニット14と、第1蓄電素子11又は第2蓄電素子13から放出されたガスを流通させるダクト部材84と、を備える。
(第1ユニット12)
第1ユニット12には、前方に開口する第1開口部26を有する合成樹脂製の第1ケース27内に、2つの第1蓄電素子11が上下方向に積層された状態で収容されている。第1ケース27は、上下方向について扁平な略直方体形状をなしている。第1ケース27の第1開口部26には、第1開口部26の形状に倣った形状をなす第1カバー28が内嵌されている。第1ケース27のロック部29と、第1カバー28とのロック受け部30とが弾性的に係合することにより、第1ケース27と第1カバー28とは一体に組み付けられている。
第1ケース27の左右両端部には、左右方向の外方に突出する第1右固定部31、及び第1左固定部32が形成されている。第1右固定部31、及び第1左固定部32には、前後方向にボルト33が挿通されるボルト挿通孔34が上下に並んで形成されている。
第1蓄電素子11は、扁平な略直方体形状をなしている。第1蓄電素子11の内部には図示しない蓄電要素が収容されると共に、図示しない電解質が注入されている。
第1蓄電素子11の前面には、正極37(第1電極)と、負極38(第1電極)とが、左右両端部寄りの位置から前方に突出されている。正極及37及び負極38は表面にねじ山が形成されたボルト状をなしている。第1蓄電素子11の前面には、正極37と、負極38との間であって、左右方向について略中央位置に、第1安全弁39が設けられている。この第1安全弁39は、例えば第1蓄電素子11に異常が発生して第1蓄電素子11の内圧が上昇した場合に、第1安全弁39が破断することによって、第1蓄電素子11の内圧を減少させるようになっている。第1安全弁39は前方から見て略円形状に形成されている
第1カバー28には、下側に配された第1蓄電素子11の正極37に接続された第1外部導体22が配設されている。また、第1カバー28には、下側に配された第1蓄電素子11の負極38と、上側に配された第1蓄電素子11の正極37とを接続する第1導体40が配設されている。また、第1カバー28には、上側に配された第1蓄電素子11の負極38に接続されて、後述する第2蓄電素子13の正極51と接続される第3導体41が配設されている。第1カバー28は絶縁性の合成樹脂製である。これにより、第1外部導体22、第1導体40、及び第3導体41は電気的に絶縁されている。
第1カバー28には、第1安全弁39に対応する位置に、前方から見て円筒形状をなす第1枠部42が形成されている。第1枠部42の内径寸法は、第1安全弁39の外形寸法と略同じか、又はやや大きく設定されている。
(第2ユニット14)
第2ユニット14には、後方に開口する第2開口部43を有する合成樹脂製の第2ケース44内に、2つの第2蓄電素子13が上下方向に積層された状態で収容されている。第2ケース44は、上下方向について扁平な略直方体形状をなしている。第2ケース44の第2開口部43には、第2開口部43の形状に倣った形状をなす第2カバー45が内嵌されている。第2ケース44のロック部46と、第2カバー45とのロック受け部47とが弾性的に係合することにより、第2ケース44と第2カバー45とは一体に組み付けられている。
第2ケース44の左右両端部には、左右方向の外方に突出する第2右固定部48、及び第2左固定部49が形成されている。第2右固定部48、及び第2左固定部49には、ボルト33が螺合されるナット50が上下に並んでインサート成形されている。
ボルト33が、第1ケース27のボルト挿通孔34に挿通されると共に、第2ケース44のナット50に螺合されることにより、第1ケース27と第2ケース44とが一体に組み付けられるようになっている。
第2蓄電素子13は、扁平な略直方体形状をなしている。第2蓄電素子13の内部には図示しない蓄電要素が収容されると共に、図示しない電解質が注入されている。
第2蓄電素子13の後面には、正極51(第2電極)と、負極52(第2電極)とが、左右両端部寄りの位置から後方に突出されている。正極51及び負極52は、表面にねじ山が形成されたボルト状をなしている。第2蓄電素子13の後面には、正極51と、負極52と間であって、左右方向について略中央位置に、第2安全弁53が設けられている。この第2安全弁53は、例えば第1蓄電素子11に異常が発生して第2蓄電素子13の内圧が上昇した場合に、第2安全弁53が破断することによって、第2蓄電素子13の内圧を減少させるようになっている。第2安全弁53は後方から見て略円形状に形成されている。
第2カバー45には、下側に配された第2蓄電素子13の負極52に接続された第2外部導体24が配設されている。また、第2カバー45には、下側に配された第2蓄電素子13の正極51と、上側に配された第2蓄電素子13の負極52とを接続する第2導体54が配設されている。また、第2カバー45には、上側に配された第2蓄電素子13の正極51に接続されて、前述した第1蓄電素子11の負極38と接続される第3導体41が配設されている。第2カバー45は絶縁性の合成樹脂製である。これにより、第2外部導体24、第2導体54、及び第3導体41は電気的に絶縁されている。
第2カバー45には、第2安全弁53に対応する位置に、前方から見て円筒形状をなす第2枠部55が形成されている。第2枠部55の内径寸法は、第2安全弁53の外形寸法と略同じか、又はやや大きく設定されている。
(第1ユニット12と第2ユニット14との組み付け構造)
第1ユニット12と第2ユニット14とがボルト33によって固定された状態では、第1ユニット12は、第1蓄電素子11の第1安全弁39が前側に位置する姿勢で配されている。このとき、第2ユニット14は、第2蓄電素子13の第2安全弁53が後側に位置する姿勢で配されている。換言すると、第1ユニット12と第2ユニット14とが固定された状態では、第1蓄電素子11の第1安全弁39は第2ユニット14に対向する姿勢で配されており、第2蓄電素子13の第2安全弁53は第1ユニット12に対向する姿勢で配されるようになっている。
(ダクト部材84)
ダクト部材84は、絶縁体からなり、本実施形態においては絶縁性の合成樹脂からなる。ダクト部材84は、第1ユニット12側に配される第1ダクト部材85と、第2ユニット14側に配される第2ダクト部材86と、第1ダクト部材85と第2ダクト部材86の間に配される保護壁87と、を備える。
第1ダクト部材85と、第2ダクト部材86とは、図示しない接着剤層を介して接着されていてもよい。また、第1ダクト部材85と、第2ダクト部材86とは、図示しないロック手段によって弾性的に組み付けられる構成としてもよいし、第1ダクト部材85と、第2ダクト部材86とは、溶着されていてもよい。更に、第1ダクト部材85と、第2ダクト部材86と、保護壁87とが、一体に成形されていてもよい。
第1ダクト部材85は、略長方形状をなす第1板部88を備える。第1板部88には、後方に陥没する第1凹部89が形成されている。第1凹部89の後端部には、上下に並ぶ第1安全弁39に対応する位置に、上下に並ぶ2つの第1嵌合筒部90が形成されている。各第1嵌合筒部90には、第1ゴムリング91が外嵌されている。第1ゴムリング91は、第1カバー28の第1枠部42に内嵌するようになっている。なお、第1ゴムリング91は、第1ダクト部材85と一体に成形されていてもよい。
第1ダクト部材85の右端部には、右方に突出する筒状をなすパイプ部35が形成されている。パイプ部35の内部は、第1凹部89に連通している。パイプ部35の端部には、図示しないチューブが接続されている。このチューブを介して、パイプ部35の内部は車両の外部空間と連通している。
第1板部88の後面には、後方に突出する複数(本実施形態では4つ)の第1嵌合板部92が形成されている。第1嵌合板部92の後端部には、第1カバー28と係止する第1係止部93が形成されている。第1カバー28には、第1係止部93に対応する位置に、第1被係止部94が形成されている。第1係止部93と第1被係止部94とが弾性的に係止することにより、第1カバー28と第1ダクト部材85とが仮係止されるようになっている。
第2ダクト部材86は、略長方形状をなす第2板部95を備える。第2板部95には、前方に陥没する第2凹部96が形成されている。第2凹部96の前端部には、上下に並ぶ第2安全弁53に対応する位置に、上下に並ぶ2つの第2嵌合筒部97が形成されている。各第2嵌合筒部97には、第2ゴムリング98が外嵌されている。第2ゴムリング98は、第2カバー45の第2枠部55に内嵌するようになっている。なお、第2ゴムリング98は、第2ダクト部材86と一体に成形されていてもよい。
第2板部95の前面には、前方に突出する複数(本実施形態では4つ)の第2嵌合板部99が形成されている。第2嵌合板部99の前端部には、第2カバー45と係止する第2係止部100が形成されている。第2カバー45には、第2係止部100に対応する位置に、第2被係止部101が形成されている。第2係止部100と第2被係止部101とが弾性的に係止することにより、第2カバー45と第2ダクト部材86とが仮係止されるようになっている。
第1ダクト部材85と、第2ダクト部材86とが組み付けられた状態で、第1ダクト部材85の第1凹部89と、第2ダクト部材86の第2凹部96とによって、第1蓄電素子11の第1安全弁39から放出されたガス、又は、第2蓄電素子13の第2安全弁53から放出されたガスがためられるようになっている。第1ダクト部材85と、第2ダクト部材86とが組み付けられた状態で、第1凹部89と第2凹部96とは、接着剤層や、パッキン等の公知の手法によって、気密に形成されている。
第1ダクト部材85と、第2ダクト部材86との間には、略長方形状をなす保護壁87が、第1ダクト部材85と第2ダクト部材86とに挟持されている。保護壁87は、ダクト部材84が第1ユニット12及び第2ユニット14に組み付けられた状態で、第1安全弁39の前方に位置して第1安全弁39と対向するとともに、第2安全弁53の後方に位置して第2安全弁53と対向するようになっている。
また、ダクト部材84が、第1ユニット12及び第2ユニット14に組み付けられた状態で、ダクト部材84は、第1蓄電素子11の正極37と、第2蓄電素子13の負極52との間に配置されていると共に、第1蓄電素子11の負極38と、第2蓄電素子13の正極51との間に配置されている。
また、第1ユニット12と第2ユニット14とが組み付けられた状態で、ダクト部材84は第1ユニット12と第2ユニット14との間に挟み付けられている。
(第1ユニット12と第2ユニット14との組み付け工程)
続いて、第1ユニット12と、第2ユニット14との組み付け工程の一例を説明する。なお、第1ユニット12と、第2ユニット14との組み付け工程は以下の記載に限定されない。
第1ケース27の第1開口部26から第1蓄電素子11を第1ケース27内に収容する。第1開口部26内に、第1カバー28を取り付ける。正極37、及び負極38に対して、第1導体40、第3導体41、及び第1外部導体22を、ナット102を螺合することにより接続する。
第2ケース44の第2開口部43から第2蓄電素子13を第1ケース27内に収容する。第2開口部43内に、第2カバー45を取り付ける。正極51、及び負極52に対して、第2導体54、第3導体41、及び第2外部導体を、ナット102を螺合することにより接続する。
第1ダクト部材85と、第2ダクト部材86との間に、保護壁87が挟まれた状態で、第1ダクト部材85と、第2ダクト部材86とを、例えば接着材によって接着することにより、気密に組み付ける。
ダクト部材84の第1係止部93と、第1ユニット12の第1被係止部94とを弾性的に係止する。また、ダクト部材84の第2係止部100と、第2ユニット14の第2被係止部101とを弾性的に係止する。これにより、ダクト部材84に対して、第1ユニット12と第2ユニット14とが仮組みされる。
第1右固定部31、及び第1左固定部32の第1挿通孔にボルト33を挿通させると共に、第2右固定部48、及び第2左固定部49のナット50にこのボルト33を螺合させる。これにより、第1ユニット12と第2ユニット14とを一体に固定する。
(本実施形態の作用、効果)
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態に係る蓄電モジュール10は、第1安全弁39を有する第1蓄電素子11を備えた第1ユニット12と、第2安全弁53を有する第2蓄電素子13を備えた第2ユニット14と、第1安全弁39及び第2安全弁53に接続されて、第1安全弁39及び第2安全弁53の少なくとも一方から放出されたガスを流通させるダクト部材84と、を備え、第1蓄電素子11の第1安全弁39が第2ユニット14に対向して配されており、第2蓄電素子13の第2安全弁53が第1ユニット12に対向して配されており、ダクト部材84が第1ユニット12と第2ユニット14との間に配置されている。
これにより、第1安全弁39から排出されるガスを流通させるためのダクトと、第2安全弁53から排出されるガスを流通させるためのダクトとを、1つのダクト部材84で兼ねることができるので、部品点数を削減することができる。
また、本実施形態によれば、第1ユニット12と第2ユニット14とが組み付けられた状態で、ダクト部材84は第1ユニット12と第2ユニット14との間に配置されている。これにより、第1ユニット12と第2ユニット14とを組み付けるという作業によって、ダクト部材84は、第1ユニット12に押圧されると共に、第2ユニット14にも押圧される。具体的には、第1ユニット12の前部と、第2ユニット14の後部とを突き合わせて、第1ユニット12のボルト挿通孔34にボルト33を挿通し、第2ユニット14のナット50にボルト33を螺合する。これにより、第1ユニット12と第2ユニット14との間に配されたダクト部材84は、第1ユニット12側に押圧されると共に、第2ユニット14側にも押圧される。すると、第1ユニット12の第1ゴムリング91は、第1カバー28の第1枠部42内に押圧されて、第1ゴムリング91が第1枠部42と密着する。また、第2ユニット14の第2ゴムリング98は、第2カバー45の第2枠部55内に押圧されて、第2ゴムリング98が第2枠部55と密着する。
このように、ダクト部材84は、第1ユニット12の第1安全弁39に対して確実に接続されると共に、第2ユニット14の第2安全弁53に対しても確実に接続される。このように、本実施形態によれば、第1ユニット12と第2ユニット14とを組み付けるという1つの作業によって、ダクト部材84は、第1ユニット12及び第2ユニット14の双方に対して確実に接続されるようになっているので、蓄電モジュール10の製造効率を向上させることができる。
更に、ダクト部材84を、第1ユニット12及び第2ユニット14のそれぞれに対して押圧するための部材が不要になるので、部品点数を削減することができる。
また、本実施形態によれば、ダクト部材84は、第1安全弁39と、第2安全弁53との間に、保護壁87を有する。これにより、第1安全弁39、又は第2安全弁53が破断した場合において、第1安全弁39及び第2安全弁53の一方が、他方を損傷することを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、ダクト部材84は、第1ユニット12と係止する第1係止部93を有すると共に、第2ユニット14と係止する第2係止部100を有する。これにより、ダクト部材84を介して、第1ユニット12と第2ユニット14とを仮組みすることができる。これにより、蓄電モジュール10の組み付け工程を効率化することができる。
また、本実施形態によれば、第1蓄電素子11は正極37、及び負極38を有し、第2蓄電素子13は正極51、及び負極52を有しており、ダクト部材84は、絶縁体からなると共に、正極37と負極52との間、及び負極38と正極51との間に配置されている。これにより、ダクト部材84によって、正極37と負極52との間、及び負極38と正極51との間の絶縁を確実に図ることができる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)第1蓄電素子11、及び第2蓄電素子13は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等の二次電池としてもよく、また、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ等の、キャパシタとしてもよい。
(2)本実施形態においては、ダクト部材84には保護壁87が備えられる構成としたが、これに限られず、保護壁87は省略してもよい。
(3)本実施形態においては、ダクト部材84には第1係止部93、及び第2係止部100が形成される構成としたが、これに限られず、第1係止部93、及び第2係止部100は省略してもよい。
(4)本実施形態においては、ダクト部材84は絶縁性の合成樹脂からなる構成としたが、これに限られず、ダクト部材84は、金属等の導体からなるものとしてもよい。
(5)本実施形態においては、第1蓄電素子11、及び第2蓄電素子13は略直方体形状をなすものとしたが、これに限られず、円筒形状としてもよいし、任意の形状を適宜に選択できる。
10:蓄電モジュール
11:第1蓄電素子
12:第1ユニット
13:第2蓄電素子
14:第2ユニット
37:正極(第1電極)
38:負極(第1電極)
39:第1安全弁
51:正極(第2電極)
52:負極(第2電極)
53:第2安全弁
84:ダクト部材
87:保護壁
93:第1係止部
100:第2係止部

Claims (4)

  1. 第1安全弁を有する第1蓄電素子を備えた第1ユニットと、
    第2安全弁を有する第2蓄電素子を備えた第2ユニットと、
    前記第1安全弁及び前記第2安全弁に接続されて、前記第1安全弁及び前記第2安全弁の少なくとも一方から放出されたガスを流通させるダクト部材と、を備え、
    前記第1蓄電素子の前記第1安全弁が前記第2ユニットに対向して配されており、
    前記第2蓄電素子の前記第2安全弁が前記第1ユニットに対向して配されており、
    前記ダクト部材が前記第1ユニットと前記第2ユニットとの間に配置されている蓄電モジュール。
  2. 前記ダクト部材は、前記第1安全弁と前記第2安全弁との間に、保護壁を有する、請求項1に記載の蓄電モジュール。
  3. 前記ダクト部材は、前記第1ユニットと係止する第1係止部を有すると共に、前記第2ユニットと係止する第2係止部を有する、請求項1または請求項2に記載の蓄電モジュール。
  4. 前記第1蓄電素子は第1電極を有し、前記第2蓄電素子は第2電極を有しており、
    前記ダクト部材は、絶縁体からなると共に、前記第1電極と前記第2電極との間に配置されている、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
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