JP2023001749A - 蓄電装置 - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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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