JP6086315B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池セル（単電池）やキャパシタなどの蓄電素子と、該蓄電素子を個別に監視する監視回路などの回路とを備える蓄電装置に関する。

この種の蓄電装置として、第一方向に整列される複数の蓄電素子と、該複数の蓄電素子を保持するフレームと、第一方向における複数の蓄電素子の片側に配置される監視回路モジュールとを備えたものが知られている（特許文献１）。

ところで、蓄電装置は、単位体積あたりの蓄電容量を高めるため、限られた配置空間においてできるだけ無駄なスペースを無くして密に配置する必要がある。この観点で見ると、特許文献１に記載された蓄電装置では、蓄電装置を横に並べて配置する際、蓄電能力を持たない監視回路モジュールの存在が単位体積あたりの蓄電容量を引き下げてしまうという問題がある。

特開２０１２−６４３５６号公報

そこで、本発明は、できるだけ密に配置することで、空間効率を高めることができる蓄電装置を提供することを課題とする。

本発明に係る蓄電装置は、
第一方向に整列され且つそれぞれが第一方向と直交する方向に電極端子を有する複数の蓄電素子と、
該複数の蓄電素子を保持する保持体と、
内部に回路を収容した回路ケースとを備え、
保持体は、開口部を有し、
回路ケースは、該開口部に対応した大きさに形成され、該開口部を塞いでいる。

かかる構成によれば、回路ケースは、蓄電装置が並べられる方向と直交する方向に配置されている。すなわち、蓄電装置の並び方向においては、回路ケースは存在していない。そのため、蓄電能力を持たない回路ケースの存在が単位体積あたりの蓄電容量を引き下げることを好適に防止することができ、その分、空間効率を高めることができる。

また、回路は、回路ケースで覆われ、回路ケースによって保護されている。そのため、回路に異物が触れたり、異物が堆積することによる回路の動作不良や損傷を好適に防止することができる。また、回路ケースを分解して回路を取り出すことができるため、例えば回路が損傷するなどして交換する必要がある場合に、回路ケースは再利用することができる。

さらに、保持体の開口部は、回路ケースによって覆われることになる。これにより、保持体と回路ケースとの隙間から異物が侵入することを好適に防止することができる。

ここで、本発明に係る蓄電装置の一態様として、
保持体は、第一方向において複数の蓄電素子を挟み込む一対の終端部材と、該一対の終端部材の側部同士をそれぞれ連結する一対の連結部材とを備え、
一対の終端部材及び一対の連結部材のそれぞれ第一方向と直交する方向における端縁によって開口部が形成されている
ようにすることができる。

かかる構成によれば、一対の終端部材及び一対の連結部材のそれぞれ第一方向と直交する方向における端縁によって形成される保持体の開口部は、回路ケースによって覆われることになる。これにより、保持体と回路ケースとの隙間から異物が侵入することを好適に防止することができる。

この場合、
回路ケースがある面が第一面、一対の終端部材のそれぞれがある一対の平行な面が第二面及び第三面、一対の連結部材のそれぞれがある一対の平行な面が第四面及び第五面、複数の蓄電素子の電極端子とは反対側がある面が第六面、の直方体形状を有している
ようにすることができる。

かかる構成によれば、蓄電装置をさらに密に配置することができるとともに、隣り合う蓄電装置間に無駄なスペースが生じることはない。そのため、さらに空間効率を高めることができる。

また、本発明に係る蓄電装置の他態様として、
開口部は、複数の蓄電素子の電極端子面を開放している
ようにすることができる。

かかる構成によれば、保持体の開口部は、回路ケースによって覆われ、そのため、保持体の開口部内に位置している複数の蓄電素子の電極端子面は、回路ケースによって覆われることになる。これにより、保持体と回路ケースとの隙間から異物が侵入することを好適に防止することができる。

また、本発明に係る蓄電装置の別の態様として、
開口部は、該開口部の端縁から第一方向と直交する方向に延出する延出部を備えている
ようにすることができる。

かかる構成によれば、回路ケースを保持体の上に置くに際して、回路ケースが保持体の開口部の延出部に沿わせるようにすればよい。このように、延出部は、回路ケースを保持体の上に置く際のガイド手段として機能する。

また、回路ケースが保持体の上に置かれると、回路ケースの横方向への動きは延出部によって拘束される。このように、延出部は、回路ケースが保持体の上に置かれた後の位置決め手段として機能する。

そして、延出部は、該延出部が形成された箇所における保持体と回路ケースとの隙間を塞ぐ効果もある。そのため、当該箇所における異物侵入を防止することができる。

この場合、
延出部は、開口部の端縁の複数箇所から延出している
ようにすることができる。

かかる構成によれば、回路ケースを保持体の上に置くに際して、回路ケースが保持体の開口部の複数の延出部で囲まれる領域内に挿入されるようにすればよい。このように、複数の延出部は、回路ケースを保持体の上に置く際のガイド手段として機能する。

また、回路ケースが保持体の上に置かれると、回路ケースの横方向への動きは複数の延出部によって拘束される。このように、複数の延出部は、回路ケースが保持体の上に置かれた後の位置決め手段として機能する。

また、本発明に係る蓄電装置のさらに別の態様として、
隣り合う蓄電素子間に配置されるスペーサを備え、
該スペーサは、
スペーサ本体と、
該スペーサ本体から回路ケース内に延出する延出部とを備え、
該延出部は、回路ケースと開口部との境界を内側から覆っている
ようにすることができる。

かかる構成によれば、仮に回路ケースと開口部との境界を異物がすり抜けたとしても、異物のさらなる侵攻をスペーサの延出部によって阻止することができる。

以上のように、本発明によれば、蓄電装置をできるだけ密に配置することで、空間効率を高めることができるという優れた効果を奏し得る。

図１は、本発明に係る蓄電装置の一実施形態である電池モジュールの斜視図を示す。 図２は、同電池モジュールの正面図を示す。 図３は、同電池モジュールの側面図を示す。 図４は、同電池モジュールの平面図を示す。 図５は、同電池モジュールの分解斜視図を示す。 図６は、同電池モジュールにおけるフレームの終端部材及びセル監視回路モジュールの分解斜視図を示す。 図７は、同電池モジュールであって、セル監視回路モジュールの蓋体を取り外した状態の斜視図を示す。 図８（ａ）は、フレームの一方の終端部材とセル監視回路モジュールのケース本体との接合部におけるＸＺ平面に沿った要部拡大断面図、図８（ｂ）は、フレームの他方の終端部材とセル監視回路モジュールのケース本体との接合部におけるＸＺ平面に沿った要部拡大断面図、を示す。 図９（ａ）は、フレームの一方の連結部材とセル監視回路モジュールのケース本体との接合部におけるＹＺ平面に沿った要部拡大断面図、図９（ｂ）は、フレームの他方の連結部材とセル監視回路モジュールのケース本体との接合部におけるＹＺ平面に沿った要部拡大断面図、を示す。

以下、本発明に係る蓄電装置の一実施形態である電池モジュールについて、図面を参酌しつつ説明する。

図１〜図５に示すように、電池モジュール１は、第一方向に整列される複数の電池セル３と、隣り合う電池セル３間及び第一方向における複数の電池セル３の両側にそれぞれ配置される複数のスペーサ５と、複数の電池セル３及び複数のスペーサ５を保持してパッケージ化する保持体としてのフレーム７と、複数の電池セル３の電圧、電流又は温度の少なくとも一つを電池セル３毎に監視するセル監視回路（ＣＭＵ：Cell Monitor Unit）モジュール９とを備えている。

なお、以下においては、便宜上、第一方向をＸ方向（各図に示された直交軸のうちのＸ軸方向）といい、第一方向と直交する第二方向をＹ方向（各図に示された直交軸のうちのＹ軸方向）といい、第一方向及び第二方向と直交する第三方向をＺ方向（各図に示された直交軸のうちのＺ軸方向）という。各図においては、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれ一方側に対し、Ｘ、Ｙ、Ｚの記号を付している。なお、Ｚ方向が鉛直方向に置かれた場合、Ｚ方向は上下方向となり、Ｙ方向は左右方向、Ｘ方向は前後方向となる。

電池セル３は、開口部を有するケース本体３１と、該ケース本体３１の開口部を塞いで密閉する蓋体３２とで構成されるケース３０を備えている。ケース３０内には、互いに絶縁された正極板と負極板とを含む電極体（図示せず）が収容されている。電池セル３は、Ｘ方向に扁平な角形電池である。

電池セル３は、正負極一対の電極端子３３を備えている。隣り合う電池セル３は、極性が反対となるように配置され、隣り合う電池セル３の電極端子３３にはバスバー３４が取り付けられる。その上で、電極端子３３にはナット（図示しない）が螺合される。これにより、複数の電池セル３は、電気的に接続され、一つの電池を構成する。なお、複数の電池セル３のうち、Ｘ方向において両端に位置する二つの電池セル３のうち、一方の電池セル３（以下、「一端にある電池セル」という）の一方の電極端子（正極の電極端子）３３には、正極の外部端子３５が取り付けられ、他方の電池セル３（以下、「他端にある電池セル」という）の一方の電極端子（負極の電極端子）３３には、負極の外部端子３５が取り付けられている。

スペーサ５は、合成樹脂製であり、絶縁性を有している。スペーサ５は、スペーサ本体５０と、該スペーサ本体５０からＸ方向に延出し、Ｘ方向において該スペーサ本体５０と対向する電池セル３の外周端部を保持する保持部５１とを備えている。スペーサ本体５０は、電池セル３のケース３０がＸ方向から見て矩形状であるのに対応して、矩形状に形成されている。保持部５１は、スペーサ本体５０の四つの角部のそれぞれに形成された角部保持部５２と、スペーサ本体５０の三辺のそれぞれ中央部に形成された角部間保持部５３とを備えている。

なお、本実施形態に係る電池モジュールでは、電池セル３の冷却方式として、内部に（パイプを介して）水などの冷却媒体が流通する冷却プレート（ヒートシンク）に（例えば熱伝導性のゲルを介して）電池セル３が接触することで電池セル３が冷却される、いわゆる水冷式が採用されている。電池セル３間に隙間が形成されてこの隙間に空気が流通することで電池セル３が冷却される、いわゆる空冷式ではない。空冷式のスペーサであれば、空気の流路を確保するために、例えば矩形波形状の断面形状を有するスペーサ本体が用いられるが、水冷式のスペーサではその必要がないため、そして、複数の電池セル３をできるだけ密に配置して冷却プレート上により多くの電池セル３を載せるため、本実施形態では、平坦な板状のスペーサ本体５０が用いられる。これにより、スペーサ５は、隣り合う電池セル３の一方の電池セル３のケース３０のＸ方向における面がスペーサ本体５０の一方の面に当接し、且つ、隣り合う電池セル３の他方の電池セル３のケース３０のＸ方向における面がスペーサ本体５０の他方の面に当接するようにして、隣り合う電池セル３間に配置される。

フレーム７は、Ｘ方向における複数の電池セル３の両側に配置され且つＸ方向において複数の電池セル３及び複数のスペーサ５を挟み込む一対の終端部材７０（いわゆるエンドプレート）と、該一対の終端部材７０同士を連結し、複数の電池セル３及び複数のスペーサ５を一体に緊締する連結部材７５とを備えている。

終端部材７０は、例えば鋳造によって形成された、例えばアルミなどの金属製である。終端部材７０は、終端部材本体７１と、該終端部材本体７１の下部からＸ方向外方に突出する脚部７２とを備えている。終端部材本体７１は、スペーサ本体５０と同様、電池セル３のケース３０がＸ方向から見て矩形状であるのに対応して、矩形状に形成されている。終端部材７１は、矩形状の枠部と、該枠部内に形成された格子形状のリブとで構成され、Ｘ方向にある程度の厚みを有しながらも、軽量であり、剛性を有している。

終端部材本体７１の側部には、後述するボルト（締結部材）８５のネジ部が螺入される雌ネジ７１０がＹ方向に沿って形成されている。雌ネジ７１０は、終端部材本体７１のＹ方向における一方の側部及び他方の側部（以下、単に「一側部」、「他側部」という）のそれぞれにおいて、Ｚ方向に互いに間隔を有して一対設けられている。

一側部における一対の雌ネジ７１０は、Ｚ方向における終端部材本体７１の中心線を基準として、互いに非対称的な位置に形成されている。すなわち、一側部において、一方の雌ネジ７１０は、一側部のＺ方向における一端側に形成され、他方の雌ネジ７１０は、一側部のＺ方向における他端からＺ方向中心側に寄った位置に形成されている。より詳しくは、一側部において、一方の雌ネジ７１０は、一側部のＺ方向における一端側に配置され、他方の雌ネジ７１０は、一方の雌ネジ７１０との間に、ボルト８５の頭部のＺ方向における幅寸法よりも大きな間隔が形成されるよう、且つ、一側部のＺ方向における他端との間に、ボルト８５の頭部のＺ方向における幅寸法よりも大きな間隔が形成されるよう、配置されている。

また、他側部における一対の雌ネジ７１０は、Ｚ方向における終端部材本体７１の中心線を基準として、互いに非対称的な位置に形成されている。すなわち、他側部において、一方の雌ネジ７１０は、他側部のＺ方向における他端側に形成され、他方の雌ネジ７１０は、他側部のＺ方向における一端からＺ方向中心側に寄った位置に形成されている。より詳しくは、他側部において、一方の雌ネジ７１０は、他側部のＺ方向における他端側に配置され、他方の雌ネジ７１０は、一方の雌ネジ７１０との間に、ボルト８５の頭部のＺ方向における幅寸法よりも大きな間隔が形成されるよう、且つ、他側部のＺ方向における一端との間に、ボルト８５の頭部のＺ方向における幅寸法よりも大きな間隔が形成されるよう、配置されている。

さらには、一側部における一対の雌ネジ７１０と、他側部における一対の雌ネジ７１０とは、Ｙ方向及びＺ方向における終端部材本体７１の中心点を基準として、点対称位置に形成されている。

脚部７２は、後述するボルト（締結部材）８７によって後述するベースプレートＡに取り付けられた状態で、Ｘ方向及びＹ方向への倒れに対し、十分な強度を有するよう、ある程度の厚みを有して終端部材本体７１と一体形成されている。脚部７２には、ボルト８７のネジ部を通すための貫通孔７２０がＺ方向に沿って形成されている。脚部７２の先端部は、半円弧状に形成されている。脚部７２は、Ｙ方向に互いに間隔を有して一対設けられている。

一対の脚部７２は、Ｙ方向における終端部材本体７１の中心線を基準として、互いに非対称的な位置に形成されている。すなわち、一方の脚部７２は、終端部材本体７１の下部のＹ方向における一端側に形成され、他方の脚部７２は、終端部材本体７１の下部のＹ方向における他端からＹ方向中心側に寄った位置に形成されている。より詳しくは、一方の脚部７２は、終端部材本体７１の下部のＹ方向における一端側に配置され、他方の脚部７２は、一方の脚部７２との間に、脚部７２のＹ方向における幅寸法よりも大きな間隔が形成されるよう、且つ、終端部材本体７１の下部のＹ方向における他端との間に、脚部７２のＹ方向における幅寸法よりも大きな間隔が形成されるよう、配置されている。

本実施形態では、同じ二つの終端部材７０が一対の終端部材７０に使用されている。すなわち、本実施形態では、同じ向きに並ぶ同じ二つの終端部材７０の一方の終端部材７０が１８０度ひっくり返され（Ｚ軸を中心として回転させられ）、互いに内面が対向した状態で、同じ二つの終端部材７０が使用されている。

なお、終端部材７０と電池セル３との間に配置されるスペーサ５は、隣り合う電池セル３間に配置されるスペーサ５と同じものが使用される。したがって、終端部材７０と電池セル３との間に配置されるスペーサ５は、電池セル３のケース３０のＸ方向における面がスペーサ本体５０の一方の面に当接し、且つ、終端部材７０のＸ方向における内面がスペーサ本体５０の他方の面に当接するようにして、配置される。

連結部材７５は、Ｙ方向における複数の電池セル３の両側に一対設けられている。すなわち、連結部材７５は、Ｙ方向の一方側から複数の電池セル３に対向配置される連結部材７５と、Ｙ方向の他方側から複数の電池セル３に対向配置される連結部材７５とを備えている。

連結部材７５は、Ｘ方向に沿って延びて互いに間隔を有して平行する一対の横梁部７６と、該一対の横梁部７６のＸ方向における一端部同士及び他端部同士を連結する一対の縦梁部７７とを備え、全体として、矩形の枠形状を呈している。一対の横梁部７６の一方の横梁部７６は、複数の電池セル３の底部に回り込む折り曲げ部７６０を備えている。一対の縦梁部７７のそれぞれは、一端及び他端にある電池セル３のＸ方向における面に回り込む折り曲げ部７７０を備えている。これにより、一対の連結部材７５は、折り曲げ部７６０，７７０によって剛性が高められるとともに、複数の電池セル３及び複数のスペーサ５の、Ｚ方向を折り曲げ部７６０によって拘束し、Ｘ方向を一対の折り曲げ部７７０によって拘束し、Ｙ方向を一対の横梁部７６及び一対の縦梁部７７によって拘束する。また、連結部材７５は、一対の横梁部７６及び一対の縦梁部７７によって枠形状に形成されることで、特にＸ方向の断面モーメントを向上させているため、複数の電池セル３の積層方向における剛性が非常に強くなっている。

連結部材７５の一対の縦梁部７７には、ボルト８５のネジ部を通すための貫通孔７７１がＹ方向に沿って形成されている。貫通孔７７１は、連結部材７５のＸ方向における一端部及び他端部（以下、単に「一端部」、「他端部」という）のそれぞれにおいて、Ｚ方向に互いに間隔を有して一対設けられている。

一端部における一対の貫通孔７７１は、Ｚ方向における連結部材７５の中心線を基準として、互いに非対称的な位置に形成されている。すなわち、一端部において、一方の貫通孔７７１は、一端部のＺ方向における一端側に形成され、他方の貫通孔７７１は、一端部のＺ方向における他端からＺ方向中心側に寄った位置に形成されている。より詳しくは、一端部において、一方の貫通孔７７１は、一端部のＺ方向における一端側に配置され、他方の貫通孔７７１は、一方の貫通孔７７１との間に、ボルト８５の頭部のＺ方向における幅寸法よりも大きな間隔が形成されるよう、且つ、一端部のＺ方向における他端との間に、ボルト８５の頭部のＺ方向における幅寸法よりも大きな間隔が形成されるよう、配置されている。

また、他端部における一対の貫通孔７７１は、Ｚ方向における連結部材７５の中心線を基準として、互いに非対称的な位置に形成されている。すなわち、他端部において、一方の貫通孔７７１は、他端部のＺ方向における他端側に形成され、他方の貫通孔７７１は、他端部のＺ方向における一端からＺ方向中心側に寄った位置に形成されている。より詳しくは、他端部において、一方の貫通孔７７１は、他端部のＺ方向における他端側に配置され、他方の貫通孔７７１は、一方の貫通孔７７１との間に、ボルト８５の頭部のＺ方向における幅寸法よりも大きな間隔が形成されるよう、且つ、他端部のＺ方向における一端との間に、ボルト８５の頭部のＺ方向における幅寸法よりも大きな間隔が形成されるよう、配置されている。

さらには、一端部における一対の貫通孔７７１と、他端部における一対の貫通孔７７１とは、Ｙ方向及びＺ方向における連結部材７５の中心点を基準として、点対称位置に形成されている。

本実施形態では、同じ二つの連結部材７５が一対の連結部材７５に使用されている。すなわち、本実施形態では、同じ向きに並ぶ同じ二つの連結部材７５の一方の連結部材７５が１８０度ひっくり返され（Ｚ軸を中心として回転させられ）、互いに内面が対向した状態で、同じ二つの連結部材７５が使用されている。

セル監視回路モジュール９は、セル監視回路（図示しない）を回路ケース９０に収容したものである。回路ケース９０は、開口部を有するケース本体９１と、該ケース本体９１の開口部を塞いで密閉する蓋体９２とを備えている。

ケース本体９１は、図６及び図７に示す如く、底板部９１０と、該底板部９１０の周縁から立設された周壁部９１１とを備えている。ケース本体９１は、フレーム７がＺ方向に形成する開口部の形状がＺ方向から見て矩形状であるのに対応して、矩形状に形成されている。より詳しくは、ケース本体９１は、フレーム７がＺ方向に形成する開口部の形状がＺ方向から見てＸ方向に長い長方形状であるのに対応して、Ｘ方向に長い長方形状に形成されている。ケース本体９１の長辺の長さ（Ｘ方向の長さ）は、一対の終端部材７０のＸ方向における外面同士の間隔と同じ乃至略同じである。したがって、ケース本体９１のＸ方向における周壁部９１１の外面と終端部材７０の外面とは、面一乃至略面一となっている。また、ケース本体９１の短辺の長さ（Ｙ方向の長さ）は、電池セル３の幅（Ｙ方向の長さ）にスペーサ５のＹ方向に位置する一対の角部保持部５２のそれぞれ厚みを加えた幅と同じ乃至略同じである。したがって、ケース本体９１のＹ方向における周壁部９１１の外面とスペーサ５の角部保持部５２のＹ方向における外面とは、面一乃至略面一となっている。

ここで、図６及び図８に示す如く、終端部材７０の終端部材本体７１のＺ方向における頂部７１１には、凸条７１２が形成されている。凸条７１２は、Ｘ方向に所定幅を有し、Ｙ方向に沿って且つ終端部材本体７１のＹ方向における一端から他端にかけて形成されている。凸条７１２は、終端部材本体７１のＸ方向における外面と面一に形成されているが、これは、ケース本体９１の周壁部９１１に対応した位置である。したがって、ケース本体９１が一対の終端部材７０上に置かれると、凸条７１２とケース本体９１の周壁部９１１とは当接乃至近接し、その間に実質的な隙間が形成されていない状態となる。

なお、ケース本体９１の少なくとも角部は、終端部材７０側に突出している。また、連結部材７５の縦梁部７７及びその折り曲げ部７７０は、終端部材７０よりもＺ方向に延出している。より詳しくは、連結部材７５の縦梁部７７及びその折り曲げ部７７０は、終端部材７０の凸部よりもＺ方向に突出している。したがって、ケース本体９１が一対の終端部材７０上に置かれると、ケース本体９１の四つの角部のそれぞれは、連結部材７５の縦梁部７７及びその折り曲げ部７７０によってＸ方向外方からとＹ方向外方から包囲される形態となる。そのため、ケース本体９１が一対の終端部材７０上に置かれると、ケース本体９１は、Ｘ方向とＹ方向の直交平面上で不要な動きが規制される。

また、ケース本体９１が一対の終端部材７０上に置かれると、Ｙ方向においては、図９に示す如く、連結部材７５の横梁部７６とケース本体９１の周壁部９１１とは、（互いにＹ方向にずれているものの）当接乃至近接し、その間に実質的な隙間が形成されていない状態となる。

なお、スペーサ５の角部保持部５２は、連結部材７５の横梁部７６よりもＺ方向に突出している。したがって、ケース本体９１が一対の終端部材７０上に置かれると、スペーサ５の角部保持部５２は、ケース本体９１内に延出し、周壁部９１１の内面に近接した状態となる。すなわち、スペーサ本体５０から延出する延出部としての角部保持部５２は、連結部材７５の横梁部７６とケース本体９１の周壁部９１１との境界を内側から覆う部材として機能する。

図６及び図７に戻り、ケース本体９１は、底板部９１０のＹ方向における端部に、Ｘ方向に沿って複数の開口部９１２を備えている。開口部９１２は、複数の電池セル３のそれぞれ電極端子３３をケース本体９１内に臨出させるためのものである。開口部９１２は、隣り合う電池セル３の電極端子３３に対応して、すなわち、隣り合う電池セル３の二つの電極端子３３が入るように、形成されている。また、開口部９１２は、バスバー３４が入る大きさに形成されている。

セル監視回路９３は、ケース本体９１の底板部９１０のＹ方向における中央部、すなわち、Ｙ方向に間隔を有して二列に並ぶ開口部９１２の列間に、配置されている。セル監視回路９３は、入力コネクタ部９３０と出力コネクタ部９３１とを備えている。入力コネクタ部９３０には、複数のハーネス線を結束したハーネス（図示しない）の一端に形成された出力コネクタ部（図示しない）が結合される。それぞれハーネス線は、他端に接続端子（図示しない）を備えている。接続端子は、電池セル３の電極端子３３又はバスバー３４に接続される。出力コネクタ部９３１には、電池監視回路（ＢＭＵ：Battery Management Unit、図示しない）に接続されるハーネス（図示しない）の入力コネクタ部（図示しない）が結合される。なお、出力コネクタ部９３１は、回路ケース９０の外部から入力コネクタ部が結合される都合上、回路ケース９０の外部に開放されている必要がある。そのため、ケース本体９１の周壁部９１１のうち、出力コネクタ部９３１に対応する箇所は、切り欠かれて開口されている。

ここで、終端部材７０の頂部７１１には、座７１３がＺ方向に突出して形成されている。座７１３は、終端部材７０の頂部７１１の両端箇所に形成されている。座７１３は、ケース本体９１が一対の終端部材７０上に置かれたときにケース本体９１（の底板部９１０）を受けるために設けられている。座７１３には、ボルト（締結部材）９４のネジ部が螺入される雌ネジ７１４がＺ方向に沿って形成されている。一方、ケース本体９１の底板部９１０のうち、座７１３に対応する箇所には、ボルト９４のネジ部を通すための貫通孔９１３がＺ方向に沿って形成されている。そして、ケース本体９１の各貫通孔９１３に挿通されたボルト９４のネジ部が終端部材７０の各雌ネジ７１４に螺入されることにより、セル監視回路モジュール９は、フレーム７に取り付け固定される。

蓋体９２は、ケース本体９１の周壁部９１１がＺ方向に形成する開口部を塞ぐために、該周壁部９１１の開口部に着脱自在に嵌合される。なお、図１〜図５に示す如く、蓋体９２は、一対の外部端子３５の配置に対向した箇所には、外部端子３５を露出させるための開口部９２０を備えるとともに、通常は外部端子３５が露出しないよう、開口部９２０を開閉自在に閉鎖するキャップ９２１を備えている。

以上の構成からなる電池モジュール１は、間にスペーサ５が配置されつつ複数の電池セル３が積層され、一端及び他端にある電池セル３の外側にもスペーサ５が配置され、さらにその両側に一対の終端部材７０が配置され、一対の終端部材７０間にＸ方向の圧縮力が掛けられた状態で、一対の連結部材７５が複数の電池セル３にＹ方向から配置されるとともに、連結部材７５の各貫通孔７７１に挿通されたボルト８５のネジ部が終端部材７０の各雌ネジ７１０に螺入され、複数の電池セル３及び複数のスペーサ５がフレーム７とともに一体化された後、セル監視回路モジュール９が複数の電池セル３にＺ方向から配置されて取り付けられることによって、完成する。

そして、以上の構成からなる電池モジュール１では、セル監視回路モジュール９は、電池モジュール１が並べられる方向と直交する方向に配置されている。すなわち、電池モジュール１の並び方向においては、セル監視回路モジュール９は存在していない。そのため、蓄電能力を持たないセル監視回路モジュール９の存在が単位体積あたりの蓄電容量を引き下げることを好適に防止することができ、その分、空間効率を高めることができる。

また、以上の構成からなる電池モジュール１では、セル監視回路９３は、回路ケース９０で覆われ、回路ケース９０によって保護されている。そのため、セル監視回路９３に異物が触れたり、異物が堆積することによるセル監視回路９３の動作不良や損傷を好適に防止することができる。また、回路ケース９０を分解してセル監視回路９３を取り出すことができるため、例えばセル監視回路９３が損傷するなどして交換する必要がある場合に、回路ケース９０は再利用することができる。

また、以上の構成からなる電池モジュール１では、セル監視回路モジュール９がフレーム７の上に置かれると、フレーム７がＺ方向に形成する開口部の端縁（フレーム７のＸ方向における一対の終端部材７０のそれぞれ頂部７１１の凸条７１２及びフレーム７のＹ方向における一対の連結部材７５のそれぞれ縦梁部７７）にセル監視回路モジュール９の回路ケース９０の外周が重なるようになっている。すなわち、フレーム７の開口部は、回路ケース９０によって覆われ、そのため、フレーム７の開口部内に位置している複数の電池セル３の電極端子３３面は、回路ケース９０によって覆われることになる。これにより、フレーム７とセル監視回路モジュール９との隙間から異物が侵入することで電池セル３のケース３０と電極端子３３とに異物が跨って短絡するといった事故を好適に防止することができる。すなわち、回路ケース９０は、フレーム７の開口部を塞ぐ蓋体として機能している。そして、別途、蓋体を設ける必要がなくなり、部品点数を削減することができる。

特に、セル監視回路モジュール９がフレーム７の上に置かれると、セル監視回路モジュール９の回路ケース９０の四つの角部のそれぞれは、フレーム７の開口部の一部（角部）の端縁（フレーム７のＹ方向における一対の連結部材７５のそれぞれ縦梁部７７及びその折り曲げ部７７０）によってＸ方向外方からとＹ方向外方から包囲された状態となる。そのため、当該箇所においては、より高い異物侵入防止効果を期待することができる。

また、スペーサ５の角部保持部５２は、上述したとおり、連結部材７５の横梁部７６とケース本体９１の周壁部９１１との境界を内側から覆っている（図９参照）。そのため、仮に横梁部７６と周壁部９１１との間を異物がすり抜けたとしても、異物のさらなる侵攻を角部保持部５２によって阻止することができる。

ところで、整列された複数の電池セルが一対の終端部材及び該一対の終端部材を連結する連結部材を備えたフレームによって緊締保持される、いわゆるスタック型の電池モジュールでは、一般的に、電池セルに圧が加わるため、隣り合う電池セル間の距離が縮まる可能性が高い。そのため、フレームが組み付けられる際に、予め複数の電池セルを覆うような構成が設けられていると、その構造のサイズが一対の終端部材間の距離が合わなくなる可能性がある。その結果、その構造が一対の終端部材に挟まれて潰れる可能性もある。一方、複数の電池セルを覆うようにフレーム要素（例えば連結部材）を大面積化するという方法も考えられるが、重量増及びコスト増となってしまう。よって、スタック型の電池モジュールであれば、上記構成からなる電池モジュール１のように、電池セル３をフレーム７で緊締（拘束）した後に、フレーム７とは別の構成で複数の電池セル３を覆うようにすることで、より適切に電池セル３への異物侵入を防止することができる。

なお、スタック型の電池モジュールを電池パック内に収めることで、外部からの異物侵入を防止することができる。しかしながら、上記構成からなる電池モジュール１によれば、電池パックを別途設ける必要がないため、スペース効率が高くなる。

また、以上の構成からなる電池モジュール１では、セル監視回路モジュール９がフレーム７の上に置かれた状態で、セル監視回路モジュール９の回路ケース９０は、電池セル３とは接触していない。そのため、電池セル３が発熱しても、熱が回路ケース９０並びにその内部のセル監視回路９３に伝わりにくい。これにより、セル監視回路９３が熱損傷を受けたり、熱の影響で誤作動するといった不具合が生じるのを好適に防止することができる。しかも、電池セル３のケース３０の内部圧力異常時の対策として、開裂によりケース３０の内部圧力を開放させる安全弁が、ケース３０（主として、電極端子３３面となる蓋体３２）に設けられることが多いが、以上の構成からなる電池モジュール１によれば、回路ケース９０と電池セル３（の電極端子３３面側）とが接触せず、離間しているため、回路ケース９０がガス排出の妨げになることはない。

また、以上の構成からなる電池モジュール１では、セル監視回路モジュール９がフレーム７の上に置かれると、セル監視回路モジュール９の回路ケース９０の角部は、フレーム７の開口部の一部（角部）の端縁（フレーム７のＹ方向における一対の連結部材７５のそれぞれ縦梁部７７及びその折り曲げ部７７０）によってＸ方向とＹ方向の直交平面上で不要な動きが規制されるようになっている。そのため、フレーム７に組み付けられたセル監視回路モジュール９が強い外力を受けて位置ずれを起こすのを好適に防止することができる。

しかも、セル監視回路モジュール９をフレーム７の上に置くに際しては、ケース本体９１がフレーム７の開口部の一部（角部）の端縁内に挿入されるようにすればよい。これにより、ケース本体９１をフレーム７に対して簡単に位置決めすることができる。すなわち、フレーム７の開口部の一部（角部）の端縁は、ケース本体９１をフレーム７の上に置く際のガイド手段として、また、ケース本体９１がフレーム７の上に置かれた後の位置決め手段として機能している。

また、上記構成からなる電池モジュール１は、セル監視回路モジュール９がある面が第一面、フレーム７の一対の終端部材７０のそれぞれがある一対の平行な面が第二面及び第三面、フレーム７の一対の連結部材７５のそれぞれがある一対の平行な面が第四面及び第五面、複数の電池セル３の底部がある面が第六面、の六面体（直方体）を呈している。すなわち、上記構成からなる電池モジュール１は、脚部７２及びボルト８５の頭部を除き、無視できない程度に凸となる部分を部分的に有していない。しかも、Ｘ方向で隣り合う電池モジュール１の一方の電池モジュール１の脚部７２と他方の電池モジュール１の脚部７２とは、Ｙ方向において異なる位置に位置しているため、脚部７２同士が干渉することはなく、また、Ｙ方向で隣り合う電池モジュール１の一方の電池モジュール１のボルト８５の頭部と他方の電池モジュール１のボルト８５の頭部とは、Ｚ方向において異なる位置に位置しているため、ボルト８５の頭部同士が干渉することはない。そのため、縦横両方向で電池モジュール１を接近させて密に配置することができる。これにより、単位体積あたりの蓄電容量を増やしつつ、電池モジュールユニットを小型化することができる。

尚、本発明に係る蓄電装置は、上記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で種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、フレーム７がＺ方向に形成するもう一方の開口部、すなわち、複数の電池セル３の底部が露出する開口部に対しては、特に言及しなかったが、この開口部を、もう一つのセル監視回路モジュール９によって、あるいは別のカバーによって塞ぐようにしてもよい。複数の電池モジュール１が横並び、縦並び又は縦横両方向に並ぶ電池モジュールを構成する場合は、ベースプレートの上に載置される。ベースプレートは、内部に（パイプを介して）水などの冷却媒体が流通する冷却プレート（ヒートシンク）であってもよい。

また、上記実施形態においては、一つの電池モジュール１に一つのセル監視回路モジュール９が設けられている。しかしながら、これに限定されるものではない。一つの電池モジュールに例えば二つのセル監視回路モジュールがＸ方向又はＹ方向に並べて配置される、といったように、一つの電池モジュールに複数のセル監視回路モジュールが設けられてもよい。具体的には、上記実施形態のセル監視回路モジュール９がＸ方向で例えば二つに分割された大きさの二つのセル監視回路モジュールがＸ方向に並べて配置されたり、上記実施形態のセル監視回路モジュール９がＹ方向で例えば二つに分割された大きさの二つのセル監視回路モジュールがＹ方向に並べて配置されるものであってもよい。

また、上記実施形態においては、セル監視回路モジュール９について説明した。しかしながら、本発明が対象とする回路モジュールは、セル監視回路モジュール９に限定されるものではなく、これ以外の回路モジュールも含む。

また、上記実施形態においては、セル監視回路モジュール９の回路ケース９０は分割式である。しかしながら、これに限定されるものではない。回路ケース９０は、分割式ではなく、セル監視回路９３をインモールドして成型したものであってもよい。但し、上述のように、セル監視回路９３だけを交換できる点、回路ケース９０は分割式であるのが好ましい。

また、上記実施形態においては、保持体として、一対の終端部材７０及び一対の連結部材７５を備えたフレーム７が用いられ、積層された電池セル３がフレーム７によって緊締保持されるようになっている。しかしながら、これに限定されるものではない。保持体は、例えば、複数の電池セル３を密に配置して又は間にある程度の隙間を有して収容するケース状（箱状）の筐体であってもよい。

また、上記実施形態においては、各スペーサ５の角部保持部５２が連結部材７５の横梁部７６とケース本体９１の周壁部９１１との境界を内側から覆っている。これにより、上述したとおり、仮に横梁部７６と周壁部９１１との間を異物がすり抜けたとしても、異物のさらなる侵攻を角部保持部５２によって阻止することができる。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、全てのスペーサ５において、角部保持部５２が連結部材７５の横梁部７６とケース本体９１の周壁部９１１との境界を内側から覆っていることは、好ましくはあるが、必須ではない。一部のスペーサ５のみにおいて、角部保持部５２が連結部材７５の横梁部７６とケース本体９１の周壁部９１１との境界を内側から覆っているようになっていてもよい。

また、上記実施形態においては、リチウムイオン二次電池について説明した。しかしながら、電池の種類や大きさ（容量）は任意である。

また、本発明は、リチウムイオン二次電池に限定されるものではない。本発明は、種々の二次電池、その他、一次電池や、電気二重層キャパシタ等のキャパシタにも適用可能である。

１…電池モジュール、３…電池セル、３０…ケース、３１…ケース本体、３２…蓋体、３３…電極端子、３４…バスバー、３５…外部端子、５…スペーサ、５０…スペーサ本体、５１…保持部、５２…角部保持部、５３…角部間保持部、７…フレーム、７０…終端部材、７１…終端部材本体、７１０…雌ネジ、７１１…頂部、７１２…凸条、７１３…座、７１４…雌ネジ、７２…脚部、７２０…貫通孔、７５…連結部材、７６…横梁部、７６０…折り曲げ部、７７…縦梁部、７７０…折り曲げ部、７７１…貫通孔、８５…ボルト、９…セル監視回路（ＣＭＵ）モジュール、９０…回路ケース、９１…ケース本体、９１０…底板部、９１１…周壁部、９１２…開口部、９１３…貫通孔、９２…蓋体、９２０…開口部、９２１…キャップ、９３…セル監視回路、９３０…入力コネクタ部、９３１…出力コネクタ部、９４…ボルト

Claims (4)

1. 第一方向に整列され且つそれぞれが第一方向と直交する方向に電極端子を有する複数の蓄電素子と、
   該複数の蓄電素子を保持する保持体と、
   内部に回路を収容した回路ケースと、
   隣り合う蓄電素子間に配置されるスペーサと、を備え、
   前記保持体は、開口部を有し、
   前記回路ケースは、該開口部に対応した大きさに形成され、該開口部を塞ぎ、
   前記スペーサは、
   スペーサ本体と、
   該スペーサ本体から前記回路ケース内に延出する延出部と、を備え、
   該延出部は、前記回路ケースと前記開口部との境界を内側から覆っている
   蓄電装置。
2. 前記保持体は、前記第一方向において前記複数の蓄電素子を挟み込む一対の終端部材と、該一対の終端部材の側部同士をそれぞれ連結する一対の連結部材とを備え、
   前記一対の終端部材及び前記一対の連結部材のそれぞれ前記第一方向と直交する方向における端縁によって前記開口部が形成されている
   請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記回路ケースがある面が第一面、前記一対の終端部材のそれぞれがある一対の平行な面が第二面及び第三面、前記一対の連結部材のそれぞれがある一対の平行な面が第四面及び第五面、前記複数の蓄電素子の前記電極端子とは反対側がある面が第六面、の直方体形状を有している
   請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記開口部は、前記複数の蓄電素子の電極端子面を開放している
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の蓄電装置。

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