JP2023001749A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】剛性を向上させた蓄電装置を提供する。【解決手段】第一方向Ｘに並ぶ複数の蓄電素子１と、それぞれが前記第一方向に延びて該第一方向と直交する前記第二方向Ｙの両側から前記複数の蓄電素子１を挟み込む一対の延伸部材３１と、前記複数の蓄電素子１のうち隣り合う蓄電素子１の間に配置され、前記一対の延伸部材３１に固定される隣接部材２と、を備え、前記隣接部材２は、前記隣り合う蓄電素子１の間で広がる本体部材５と、前記一対の延伸部材３１のうち一方の延伸部材３１から前記一対の延伸部材３１のうち他方の延伸部材３１まで延びて前記本体部材５を貫通すると共に、前記一対の延伸部材３１同士を接続する金属製の接続部材６と、を備える、ことを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、所定方向に並ぶ複数の蓄電素子と、蓄電素子の並び方向と直交する方向において複数の蓄電素子を挟む延伸部材と、蓄電素子間に配置され且つ延伸部材に固定された隣接部材とを備えた蓄電装置に関する。

従来、第一方向に並んだ複数の蓄電素子と該複数の蓄電素子に沿って配置された連結バー（延伸部材）とを備えたバッテリシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的に、このバッテリシステムは、図５に示すように、積層された複数の電池セル１０２と、複数の電池セル１０２の両端に配置された一対のエンドプレート１４０と、複数の電池セル１０２の両側面に配置された連結バー１４３と、を備える。連結バー１４３は、帯状であり、連結バー１４３の所定方向における両端を内側に折曲して設けた折曲片をエンドプレート１４０に固定している。これにより、複数の電池セル１０２が積層状態に固定される。

ところで、近年、蓄電装置の高エネルギー化により、蓄電装置に配置される蓄電素子の数は多くなり、蓄電装置における蓄電素子の積層方向の寸法が大きくなる傾向がある。そのため、蓄電装置の剛性をより向上させる必要があった。

特開２００９－１７０２５８号公報

そこで、本実施形態では、剛性を向上させた蓄電装置を提供することを目的とする。

本実施形態の蓄電装置は、
第一方向に並ぶ複数の蓄電素子と、
それぞれが前記第一方向に延びて該第一方向と直交する第二方向の両側から前記複数の蓄電素子を挟み込む一対の延伸部材と、
前記複数の蓄電素子のうち隣り合う蓄電素子の間に配置され、前記一対の延伸部材に固定される隣接部材と、を備え、
前記隣接部材は、前記隣り合う蓄電素子の間で広がる本体部材と、前記一対の延伸部材のうち一方の延伸部材から前記一対の延伸部材のうち他方の延伸部材まで延びて前記本体部材を貫通すると共に、前記一対の延伸部材同士を接続する金属製の接続部材と、を備える。

かかる構成によれば、第一方向の途中位置において、一方の延伸部材から他方の延伸部材まで延びる金属製の接続部材が一対の延伸部材同士を接続することで、蓄電装置の剛性を向上できる。

前記蓄電装置では、
前記蓄電素子は、前記第一方向及び前記第二方向の両方と直交する第三方向における端部に位置する外部端子を備えてもよい。

前記蓄電装置では、
前記接続部材の剛性は、前記本体部材の剛性より高くてもよい。

かかる構成によれば、剛性の高い接続部材が本体部材の中を通っているため、隣接部材の剛性を確保しつつ隣接部材を薄くすることができる。

前記蓄電装置では、
前記一対の延伸部材は、それぞれ、前記複数の蓄電素子の前記第一方向及び前記第二方向の両方と直交する第三方向における一方の端部と対応する位置で、前記第一方向に延びる第一接続部と、前記複数の蓄電素子の前記第三方向における他方の端部と対応する位置で、前記第一方向に延びる第二接続部と、第三方向に延びて前記第一接続部と前記第二接続部とを繋ぐ複数の補強部と、を有し、
前記複数の補強部は、前記第一方向に間隔をあけて配置されてもよい。

このように、延伸部材をハシゴ状とすることで、該延伸部材の剛性を確保しつつ軽量化も図ることができる。

本実施形態の蓄電装置によれば、剛性を向上させた蓄電装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電装置の斜視図である。 図２は、同実施形態に係る蓄電装置に係る蓄電素子の斜視図である。 図３は、同実施形態に係る蓄電装置の分解斜視図である。 図４は、図１の要部拡大断面図である。 図５は、従来の蓄電装置を説明するための斜視図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１～図４を参照しつつ説明する。尚、本実施形態の各構成部材（各構成要素）の名称は、本実施形態におけるものであり、背景技術における各構成部材（各構成要素）の名称と異なる場合がある。

蓄電装置は、図１に示すように、第一方向に並ぶ複数の蓄電素子１と、それぞれが第一方向に延びて該第一方向と直交する第二方向の両側から複数の蓄電素子１を挟み込む一対の延伸部材３１と、第一方向において蓄電素子１０と隣接する隣接部材２と、を備える。

さらに、この蓄電装置は、蓄電素子１及び隣接部材２をひとまとめに保持する保持部材３を備え、延伸部材３１は、この保持部材３の一部である。保持部材３は、導電材料により成形される。また、蓄電装置は、蓄電素子１と保持部材３との間に配置されるインシュレータ４を備える。

なお、以下の説明において、便宜上、各方向についてＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向を含む直交座標系を用いて記載する。蓄電素子１の整列する方向（第一方向）をＸ軸方向という。また、蓄電素子１の整列する方向（Ｘ軸方向）と直交する二軸方向のうちの一つの方向（第二方向）をＹ軸方向といい、残りの一つの方向（第三方向）をＺ軸方向ということとする。これに伴い、各図面には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のそれぞれに対応する直交三軸（座標軸）が補助的に図示されている。

蓄電素子１は、図２に示すように、Ｚ軸方向における端部に位置する外部端子１１を備える。具体的に、蓄電素子１は、正極及び負極を含む電極体と、電極体を収容するケース１０と、ケース１０の外面上に配置された一対の外部端子１１とを備える。蓄電素子１は、角型形状を有する。

ケース１０は、開口を有するケース本体１００と、ケース本体１００の開口を閉じる蓋板１０１であって、外面上に一対の外部端子１１が配置される蓋板１０１とを有する。

ケース本体１００は、閉塞部１００ａと、該閉塞部１００ａを取り囲むように、該閉塞部１００ａの周縁に接続された筒状の胴部１００ｂとを備える。本実施形態の胴部１００ｂは、扁平角筒状である。

胴部１００ｂは、間隔をあけて互いに対向する一対の第一壁１００ｃと、一対の第一壁１００ｃを挟んで互いに対向する一対の第二壁１００ｄとを備える。

第一壁１００ｃ及び第二壁１００ｄのそれぞれは、矩形状に形成される。胴部１００ｂは、角筒状に形成されている。胴部１００ｂの一端は、閉塞部１００ａによって閉塞されている。これに対し、胴部１００ｂの他端は、開口し、蓋板１０１によって閉塞される。

複数の蓄電素子１のそれぞれは、一方向に整列する（図１参照）。本実施形態において、複数の蓄電素子１のそれぞれは、ケース１０の第一壁１００ｃを一方向に向けて整列している。蓄電装置は、隣り合う二つの蓄電素子１の外部端子１１同士を電気的に接続するバスバーを備える。

隣接部材２は、絶縁性を有し、Ｘ軸方向に並ぶ蓄電素子１間、又は蓄電素子１と該蓄電素子１に対してＸ軸方向に並ぶ部材（本実施形態の例では、保持部材３の一部）との間に配置される。本実施形態の隣接部材２は、絶縁性を有する樹脂製である。

蓄電装置は、複数の隣接部材２を有する。本実施形態では、複数の蓄電素子１と複数の隣接部材２とは、Ｘ軸方向に交互に配置され、隣接する蓄電素子１と隣接部材２との間に温度調整用流体が流通可能な流路が形成されている。

この隣接部材２は、複数種の隣接部材を含み、本実施形態の隣接部材２は、蓄電素子１間に配置される第一の隣接部材２１と、蓄電素子１間に配置され且つ一対の延伸部材３１に固定される第二の隣接部材２２と、Ｘ軸方向において最も端にある蓄電素子１の外側で該蓄電素子１と隣接する第三の隣接部材２３と、を含む（図３参照）。即ち、蓄電装置は、隣接部材２として、第一の隣接部材２１と、第二の隣接部材２２と、第三の隣接部材２３と、を備える。本実施形態の蓄電装置は、複数の第一の隣接部材２１と、一つの第二の隣接部材２２と、二つ（一対）の第三の隣接部材２３と、を備える。これら複数の第一の隣接部材２１のそれぞれは、第二の隣接部材２２が配置されている蓄電素子１間を除いた各蓄電素子１間に配置されている。

第二の隣接部材２２は、複数の蓄電素子１のうち隣り合う蓄電素子１の間に配置され、一対の延伸部材３１に固定される。また、第二の隣接部材２２は、隣り合う蓄電素子１の間で広がる本体部材５と、一対の延伸部材３１同士を接続する金属製の接続部材６と、を備える。さらに、本実施形態の第二の隣接部材２２は、蓄電装置において、Ｘ軸方向の中央位置に配置されている。

本体部材５は、蓄電素子１のケース１０の第一壁１００ｃと一部を当接させた状態で対向する部材である。本体部材５の材質は、例えば、ポリプロピレン等の樹脂である。

具体的に本体部材５は、Ｘ軸方向から見て隣接する蓄電素子１と対応する大きさの矩形状であり、例えば、矩形板状である。

より具体的に、本体部材５は、Ｘ軸方向の一方側の端部と他方側の端部とのそれぞれにおいてＸ軸方向と直交する方向に広がり且つ隣り合う蓄電素子１（ケース１０の第一壁１００ｃ）と対向する二つの対向面と、各対向面から突出する複数の凸条と、を有する。これにより、本体部材５は、隣接する蓄電素子１と共同して該蓄電素子１との間に温度調整用流体が流通可能な流路を形成する。

また、本体部材５は、Ｙ軸方向の各端面５０に本体部材５を延伸部材３１に固定するための固定部５１をそれぞれ有する。本実施形態の本体部材５は、Ｙ軸方向の各端面５０に複数の固定部５１をそれぞれ有する。

複数の固定部５１は、本体部材５のＹ軸方向の端面５０においてＺ軸方向に間隔をあけて並んでいる。本実施形態の本体部材５には、二つの固定部５１がＺ軸方向に間隔をあけて配置されている。本実施形態の各固定部５１は、本体部材５のＹ軸方向の各端面５０間をＹ軸方向に延びる貫通孔である。

接続部材６は、一対の延伸部材３１同士を締結、溶接等により接続する部材である。また、接続部材６は、一対の延伸部材３１のうち一方の延伸部材３１Ａから一対の延伸部材３１のうち他方の延伸部材３１Ｂまで延びて本体部材５を貫通する。本実施形態では、接続部材６は、Ｙ軸方向に延びている。さらに、本実施形態では、接続部材６は、本体部材５内をＹ軸方向に延びる第一部材６１と、第一部材６１を一対の延伸部材３１に固定する第二部材６２と、を備える。

なお、接続部材６の剛性は、本体部材５の剛性よりも高い。

本実施形態の接続部材６は、第一部材６１を二つ備える。また、この接続部材６は、第二部材６２を二つ備える。

二つの第一部材６１は、例えば、本体部材５のＺ軸方向における両端部に配置される。より具体的に、各第一部材６１は、本体部材５に設けられた各貫通孔（固定部５１）に挿通される。

第一部材６１は、例えば、Ｙ軸方向における寸法が、少なくとも本体部材５のＹ軸方向における寸法よりも長いボルトである（図４参照）。具体的に第一部材６１は、ボルトの軸部の長さが長いボルト、所謂ロングボルトである。より具体的に、第一部材６１は、金属製のボルトである。また、このボルト６１の頭部の外径は、軸部の外径よりも大きい。

第二部材６２は、本体部材５とともに他方の延伸部材３１Ｂを挟む位置に配置されている。第二部材６２は、例えば、第一部材６１であるボルト６１のねじ先端部（ボルト６１の頭部と反対側の端部）を延伸部材３１に固定するナットである。本実施形態では、一対の延伸部材３１を貫通した状態の第一部材６１（ボルト６１）が該第二部材６２（ナット６２）に係合する（螺合する）ことで本体部材５が保持部材３に固定される。また、ナット６２の内径は、ボルト６１の軸部の外径よりも大きい。

本実施形態では、第一部材６１であるボルト６１の頭部と本体部材５の一方の端部とで一方の延伸部材３１Ａが挟み込まれ、本体部材５の他方の端部と第二部材６２であるナット６２とで他方の延伸部材３１Ｂが挟み込まれている。換言すると、ボルト６１が各延伸部材３１及び本体部材５に挿通されることで、該ボルト６１の軸部が各延伸部材３１の貫通孔３１４ａを規定する孔周縁部と本体部材５の貫通孔３１４ａを規定する内周面とによってＹ軸方向と直交する各方向への移動が規制された状態で、ボルト６１の頭部とボルト６１の先端部と係合しているナット６２との間に、一方の延伸部材３１Ａ、本体部材５、及び、他方の延伸部材３１Ｂの三つの部材が挟み込まれている。

複数の第一の隣接部材２１のそれぞれは、Ｘ軸方向に隣り合う蓄電素子１間においてＸ軸方向と直交する方向に広がる第一本体部と、第一本体部と隣り合う蓄電素子１の該第一本体部に対する移動を規制する少なくとも一つの第一規制部と、を有する（図３参照）。また、複数の第一の隣接部材２１のそれぞれは、隣り合う蓄電素子１との間に温度調整用流体が流通可能な少なくとも一つの流路を形成する。なお、第一の隣接部材２１の第一本体部のＸ軸方向における厚みは、例えば、第二の隣接部材２２の本体部材５のＸ軸方向における厚みよりも薄い。

二つの第三の隣接部材２３のそれぞれは、Ｘ軸方向に隣り合う蓄電素子１と保持部材３（詳しくは、終端部材３０）との間においてＸ軸方向と直交する方向に広がる第三本体部と、第三本体部と隣り合う蓄電素子１の該第三本体部に対する移動を規制する少なくとも一つの第三規制部と、を有する。また、二つの第三の隣接部材２３のそれぞれは、隣り合う蓄電素子１との間に温度調整用流体が流通可能な少なくとも一つの流路を形成する。

本実施形態において、保持部材３は、金属製である。保持部材３は、各第三の隣接部材２３と隣り合う位置のそれぞれに配置される一対の終端部材３０と、該一対の終端部材３０のそれぞれを接続する一対の延伸部材３１とを備える。

一対の終端部材３０のそれぞれは、第三の隣接部材２３と対向する第一面と、該第一面とは反対側の第二面とを有する。一対の終端部材３０のそれぞれは、第三の隣接部材２３に当接する。

終端部材３０は、金属製である。また、終端部材３０は、Ｘ軸方向から見て、蓄電素子１と対応する形状を有する。

各延伸部材３１は、一対の終端部材３０間に亘って延びる接続部３１０、３１１を有する。本実施形態では、一対の延伸部材３１は、それぞれ、複数の蓄電素子１のＺ軸方向における一方の端部と対応する位置で、Ｘ軸方向に延びる第一接続部３１０と、複数の蓄電素子１のＺ軸方向における他方の端部と対応する位置で、Ｘ軸方向に延びる第二接続部３１１と、Ｚ軸方向に延びて第一接続部３１０と第二接続部３１１とを繋ぐ複数の補強部３１２と、を有する。

第一接続部３１０及び第二接続部３１１は、Ｚ軸方向に間隔をあけて配置される。第一接続部３１０及び第二接続部３１１のそれぞれは、長手をなす方向に第一端と該第一端とは反対側の第二端とを有する。

また、第一接続部３１０及び第二接続部３１１のそれぞれは、長手をなす方向に沿って屈曲している。第一接続部３１０のそれぞれにおいて、屈曲部分を境とする一方の部分は、蓄電素子１の蓋板１０１又は閉塞部１００ａと対応する位置に配置される。第一接続部３１０及び第二接続部３１１のそれぞれにおいて、屈曲部分を境とする他方は、蓄電素子１の第二壁１００ｄと対応する位置に配置される。

複数の補強部３１２は、Ｘ軸方向に間隔をあけて配置されている。本実施形態では、複数の補強部３１２は、Ｚ軸方向に間隔をあけて配置される第一接続部３１０及び第二接続部３１１のＸ軸方向における端部同士を接続する一対の第一補強部３１３と、Ｚ軸方向に間隔をあけて配置される第一接続部３１０及び第二接続部３１１のＸ軸方向における端部を除く領域を接続する複数（本実施形態の例では、７本）の第二補強部３１４と、を含む。

第一補強部３１３は、終端部材３０と連結される。

第二補強部３１４には、接続部材６が挿通される貫通孔３１４ａが設けられている。本実施形態では、第一接続部３１０及び第二接続部３１１のＸ軸方向における中央位置に配置された第二補強部３１４に、貫通孔３１４ａが設けられている。貫通孔３１４ａは、一対設けられ、Ｚ軸方向における各端部に配置されている。貫通孔３１４ａの径は、本体部材５の固定部５１である貫通孔の径と略同じである。また、貫通孔３１４ａの径は、接続部材６のボルト６１の頭部の大きさよりも小さい。さらに、貫通孔３１４ａの径は、接続部材６のナット６２の内径の大きさと略同じである。

インシュレータ４は、各延伸部材３１に対応する形状を有する。また、インシュレータ４は、各延伸部材３１と複数の蓄電素子１との間に配置されて互いの絶縁を図っている。

以上の蓄電装置によれば、Ｘ軸方向の途中位置において、一方の延伸部材３１Ａから他方の延伸部材３１Ｂまで延びる接続部材６が一対の延伸部材３１同士を接続することで、蓄電装置の剛性を向上できる。

本実施形態の蓄電装置では、剛性の高い接続部材６が本体部材５の中を通っているため、第二の隣接部材２２の剛性を確保しつつ第二の隣接部材２２を薄くすることができる。また、第二の隣接部材２２が薄くなることにより、Ｘ軸方向において蓄電装置を小型化できる、又は、Ｘ軸方向における蓄電装置の寸法を維持して蓄電素子１間の流路を大きくできる。

また、本実施形態の蓄電装置では、延伸部材３１をハシゴ状とすることで、延伸部材３１の剛性を確保しつつ軽量化も図ることができる。

なお、本発明に係る蓄電装置は、上記一実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を行うことは勿論である。

例えば、接続部材６は、上記実施形態の構成に限られない。

接続部材６は、一対の延伸部材３１間に延びる第一部材６１のみで構成されてもよい。この場合、第一部材６１がボルトであれば、ボルトの頭部とねじ先端部とをそれぞれ一対の延伸部材３１に溶接して固定してもよい。

第一部材６１は、一方の延伸部材３１Ａから他方の延伸部材３１Ｂまで延びて本体部材５を貫通していればよく、例えば、Ｙ軸方向に延びる帯状の部材であってもよい。

また、第二部材６２がナットである場合、本体部材５と一対の延伸部材３１との間に配置されていてもよい。

例えば、第二の隣接部材２２は、接続部材６を一つ備えてもよいし、三つ以上備えてもよい。

また、第二の隣接部材２２は、蓄電装置のＸ軸方向における中間位置以外の位置に配置されてもよい。さらに、蓄電装置は、第二の隣接部材２２を複数備えていてもよい。

１…蓄電素子、２…隣接部材、３…保持部材、４…インシュレータ、５…本体部材、６…接続部材、１０…ケース、１１…外部端子、２１…第一の隣接部材、２２…第二の隣接部材、２３…第三の隣接部材、３０…終端部材、３１…延伸部材、３１Ａ…一方の延伸部材、３１Ｂ…他方の延伸部材、５０…端面、５１…固定部、６１…第一部材（ボルト）、６２…第二部材（ナット）、１００…ケース本体、１００ａ…閉塞部、１００ｂ…胴部、１００ｃ…第一壁、１００ｄ…第二壁、１０１…蓋板、１０２…電池セル、１４０…エンドプレート、１４３…連結バー、３１０…第一接続部（接続部）、３１１…第二接続部（接続部）、３１２…補強部、３１３…第一補強部、３１４…第二補強部、３１４ａ…貫通孔

Claims (4)

1. 第一方向に並ぶ複数の蓄電素子と、
   それぞれが前記第一方向に延びて該第一方向と直交する第二方向の両側から前記複数の蓄電素子を挟み込む一対の延伸部材と、
   前記複数の蓄電素子のうち隣り合う蓄電素子の間に配置され、前記一対の延伸部材に固定される隣接部材と、を備え、
   前記隣接部材は、前記隣り合う蓄電素子の間で広がる本体部材と、前記一対の延伸部材のうち一方の延伸部材から前記一対の延伸部材のうち他方の延伸部材まで延びて前記本体部材を貫通すると共に、前記一対の延伸部材同士を接続する金属製の接続部材と、を備える、ことを特徴とする蓄電装置。
2. 前記蓄電素子は、前記第一方向及び前記第二方向の両方と直交する第三方向における端部に位置する外部端子を備える、ことを特徴とする請求項１記載の蓄電装置。
3. 前記接続部材の剛性は、前記本体部材の剛性よりも高い、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記一対の延伸部材は、それぞれ、前記複数の蓄電素子の前記第一方向及び前記第二方向の両方と直交する第三方向における一方の端部と対応する位置で、前記第一方向に延びる第一接続部と、前記複数の蓄電素子の前記第三方向における他方の端部と対応する位置で、前記第一方向に延びる第二接続部と、前記第三方向に延びて前記第一接続部と前記第二接続部とを繋ぐ複数の補強部と、を有し、
   前記複数の補強部は、前記第一方向に間隔をあけて配置されている、ことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の蓄電装置。

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