JP6256246B2 - Power module - Google Patents
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Description
本発明は、例えば二次電池等の蓄電素子を用いた電源モジュールに関する。 The present invention relates to a power supply module using a power storage element such as a secondary battery.
二次電池は、一次電池の置きかえ用途はもとより、携帯電話、ＩＴ機器などの電子機器の電源として広く普及している。とりわけ、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、高エネルギー密度であることから、電気自動車などの電気機器へも応用されており、この場合、高出力化、大容量化を意図して電源モジュールとしての使用が一般的になっている。 Secondary batteries are widely used as power sources for electronic devices such as mobile phones and IT devices, as well as for replacing primary batteries. In particular, non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries are applied to electric devices such as electric vehicles because of their high energy density. In this case, higher output and higher capacity are required. Intended for use as a power supply module.
電源モジュールは、複数の二次電池を単電池として配列されてなるセルスタックから構成され、セルスタックにおいて単電池のそれぞれの電極端子が接続されることにより、高電圧、大容量の一個の電源として機能している（例えば特許文献１、図１等を参照）。
The power supply module is composed of a cell stack in which a plurality of secondary batteries are arranged as a single battery, and each electrode terminal of the single battery is connected to the cell stack as a single power source with a high voltage and a large capacity. It is functioning (see, for example,
しかしながら、上記特許文献１に示されるような従来の電源モジュールにおいては、以下のような課題があった。すなわち、電源モジュールのセルスタックは単電池の膨張や位置ずれを防ぐ等の理由から、両端を一対のエンドプレートで挟持し、当該エンドプレートを単電池の配列方向に沿って延伸するスタックバーにより締結することで一定形状を保つようにしているが、そのような構成はセルスタックの強度を十分に確保することができなかった。
However, the conventional power supply module as disclosed in
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、セルスタックの強度を高め、耐久性を向上させた電源モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power supply module having improved cell stack strength and improved durability.
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、
蓄電素子を複数含むセルスタックと、
前記セルスタックの両端にそれぞれ配置された一対のエンドプレートと、
前記エンドプレートと接続される締結部及び前記締結部同士を繋ぐ連結部とを有するスタックバーとを備え、
前記スタックバーの前記締結部は前記連結部よりも強度が大きい、
電源モジュールである。
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention provides:
A cell stack including a plurality of power storage elements;
A pair of end plates respectively disposed at both ends of the cell stack;
A stack bar having a fastening portion connected to the end plate and a connecting portion connecting the fastening portions;
The fastening portion of the stack bar is stronger than the connecting portion,
It is a power supply module.
本発明の第２の側面は、
前記強度は、前記締結部及び前記連結部それぞれの延伸方向に交差する面における断面性能である、
本発明の第１の側面の電源モジュールである。
The second aspect of the present invention is
The strength is a cross-sectional performance in a plane intersecting the extending direction of each of the fastening portion and the connecting portion.
It is a power supply module of the 1st side of the present invention.
本発明の第３の側面は、
蓄電素子を複数含むセルスタックと、
前記セルスタックの両端にそれぞれ配置された一対のエンドプレートと、
前記エンドプレートと接続される締結部及び前記締結部同士を繋ぐ連結部とを有するスタックバーとを備え、
前記スタックバーの全部又は一部には凸部が形成されており、
前記締結部は前記連結部よりも前記凸部の寸法が大きい、
電源モジュールである。
The third aspect of the present invention is
A cell stack including a plurality of power storage elements;
A pair of end plates respectively disposed at both ends of the cell stack;
A stack bar having a fastening portion connected to the end plate and a connecting portion connecting the fastening portions;
A convex part is formed on all or part of the stack bar,
The fastening part has a larger dimension of the convex part than the connecting part,
It is a power supply module.
本発明の第４の側面は、
前記締結部の前記凸部の寸法は、前記締結部と前記エンドプレートとの締結位置に向かうにつれて小さくなる、
本発明の第３の側面の電源モジュールである。
The fourth aspect of the present invention is
The dimension of the convex part of the fastening part becomes smaller as it goes to the fastening position between the fastening part and the end plate.
It is a power supply module of the 3rd side surface of this invention.
本発明の第５の側面は、
前記スタックバーの前記締結部の周囲の一部に前記凸部が形成されており、前記凸部が形成されていない部分の平面部上には、凸部を有する開口が形成されている、
本発明の第３または４の側面の電源モジュールである。
The fifth aspect of the present invention provides
The convex portion is formed on a part of the periphery of the fastening portion of the stack bar, and an opening having a convex portion is formed on the flat portion of the portion where the convex portion is not formed.
It is a power supply module of the 3rd or 4th side of the present invention.
以上のような本発明は、電源モジュールの耐久性を向上させることが可能になるという効果を奏する。 The present invention as described above has an effect that the durability of the power supply module can be improved.
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
（１．電源パック）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電源パック１の構成を示す斜視図であり、図２は一部を分解した状態で模式的に示す斜視図である。
(Embodiment 1)
(1. Power pack)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a
電源パック１は、図１に示すように、ポリプロピレン等の合成樹脂製の開口箱状の容器本体１０及び蓋部２０から構成される、外形六面体のハウジングを備え、蓋部２０の上面に露出した、図示しない外部負荷と接続するための負極の電極端子２１ａ及び正極の電極端子２１ｂ、並びにハウジングの内部空間と連通する排気筒２２を有する。
As shown in FIG. 1, the
図２に示すように、電源パック１は、ハウジングの容器本体１０内部に電源モジュール本体３０を収容している。電源モジュール本体３０は、容器本体１０の底面に開口された貫通孔（死角のため図示されない）に挿入されるボルト１１により、容器本体１０の内底に固定される。容器本体１０は蓋部２０により溶着等の手段により接合されることにより気密性を保つよう閉塞される。
As shown in FIG. 2, the
更に、電源モジュール本体３０の両側面には後述する、複数の単電池を配列してなるセルスタックからのガスが排出される排気口３１が設けられている。ハウジング全体が気密性を有することにより、排気口３１から排出されたガスはハウジングの内部に滞留した後に蓋部２０の排気筒２２から電源パック１の外部へ排気される。
Furthermore,
なお、電源モジュール本体のセルスタックにおける単電池の配列方向は、図１に示すＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の直交座標系においてＸ軸と平行な直線上にあり、電源パック１を構成するハウジング、電源モジュール本体３０等の各面は、おおよそＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸とそれぞれ平行に位置するものとして定める。更に、以下の説明に際しては、図中矢印の方向を基準に、Ｘ軸方向を右から左、Ｙ軸方向を奥から手前、及びＺ軸方向を下から上と定める。
Note that the arrangement direction of the cells in the cell stack of the power supply module main body is on a straight line parallel to the X axis in the orthogonal coordinate system of the X axis, the Y axis, and the Z axis shown in FIG. Each surface of the power module
（２．電源モジュール本体）
図３は、電源モジュール本体３０の構成の一部を分解した状態で模式的に示す斜視図である。電源モジュール本体３０は、図３に示すように、非水電解質二次電池等の単電池を配列、締結してなるセルスタック３２、セルスタック３２の各単電池を電気的に接続するためのバスバーアセンブリユニット３３、及びバスバーアセンブリユニット３３と電気的に接続された電装品サブユニット３４を備える。
(2. Power supply module body)
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a part of the configuration of the power
セルスタック３２は、複数の単電池が、負極の電極端子３２０ａ３、正極の電極端子３２０ａ４、及び安全弁３２０ａ５が上面となるよう配列された、後述するセルスタック本体３２０、セルスタック本体３２０の表面を覆う絶縁性のカバー３２ａ、及びセルスタック本体３２０及びカバー３２ａの表面に設けられ、これら部品の一定形状を保持する保持具３２ｂとを備える。
The
カバー３２ａの上面には、単電池の電極端子３２０ａ３及び３２０ａ４、並びに安全弁３２０ａ５を外部へ露出させるため開口がそれぞれ設けられている。なお図中には安全弁３２０ａ５を露出させる開口３２ｘのみを符号を付して示した。
Openings are provided on the upper surface of the
次に、バスバーアセンブリユニット３３は、ポリプロピレン等の、絶縁性及び電解液による腐食への耐性を有する合成樹脂等の部材であって、セルスタック３２の上面の外形に対応した枠体３３０ａ、枠体３３０ａ上に形成され、セルスタック３２上に露出する電極端子３２０ａ３及び３２０ａ４並びに安全弁３２０ａ５の位置に対応して形成された開口を有する。なお、枠体３３０ａの材料としては、ＰＢＴ樹脂等の、絶縁性及び耐熱性を有する合成樹脂を用いるようにしてもよい。
Next, the bus
電極端子３２０ａ３及び３２０ａ４に対応する開口は、各電池の電気的接続に対応して電極端子間の結線パターンを制御するように、隣接する電極間を跨って形成されるよう寸法が定められている。各開口には電極端子３２０ａ３及び３２０ａ４と接続される金属製のバスバー３３２ａ、３３２ｂ及び３３２ｃが埋め込まれる。なお、バスバー３３２ａ及び３３２ｂはセルスタック３２の端子同士の接続並びに電源パック１の電極端子２１ａ及び２１ｂへの接続に用いられ、バスバー３３２ｃはセルスタック３２の電極端子同士の接続に用いられる。
The openings corresponding to the electrode terminals 320a3 and 320a4 are dimensioned so as to be formed across adjacent electrodes so as to control the connection pattern between the electrode terminals corresponding to the electrical connection of each battery. . In each opening,
一方、安全弁３２０ａ５に対応する開口３３０ｃは、セルスタック本体３２０を構成する単電池の個数に対応して個別に設けられる。
On the other hand, the
枠体３３０ａにおいて開口３３０ｃの位置には、枠体３３０ａの表面から見て二段の段差を有し、両端が枠体３３０ａの両端まで達する溝部３３０ｘが形成されている。溝部３３０ｘは安全弁３２０ａ５の配列方向に沿って延伸し、開口３３０ｃが設けられている下段面３３０ｂと、下段面３３０ｂの縁に設けられた中段面３３０ｄとから構成される。
In the
更に、溝部３３０ｘの上部には遮熱体３３１が位置している。遮熱体３３１は、セルスタック３２からの放熱を遮蔽してバスバーアセンブリユニット３３の上方に位置する電装品サブユニット３４その他の部品への熱的影響を低減するとともに、電源モジュール本体３０を補強する手段である。遮熱体３３１は、バスバーアセンブリユニット３３の溝部３３０ｘの外形に対応した矩形状の金属製の遮熱本体板３３１ａから構成され、溝部３３０ｘの中段面３３０ｄに嵌り込む。
Further, a
遮熱体３３１は、遮熱本体板３３１ａの表面に開口された貫通孔３３１ｂを介して、バスバーアセンブリユニット３３の枠体３３０ａに設けられた取付孔３３０ｅに取付ネジ３３１ｃによりネジ止めされることにより、バスバーアセンブリユニット３３に固定される。
The
次に、電装品サブユニット３４は、バスバーアセンブリユニット３３の枠体３３０ａ同様の合成樹脂製のベース上にバスバー３３２ａ及び３３２ｂを経由した電気配線、リレー等の開閉器、抵抗等、その他バスバー３３２ａ、３３２ｂ及び３３２ｃに接続されるハーネス等の電装品が配置されてなるユニットである。電装品サブユニット３４とバスバーアセンブリユニット３３との電気的接続は、バスバー３３２ａ及び３３２ｂにそれぞれ設けられた取付孔３３２ａ１及び３３２ｂ１に対して、電装品サブユニット３４の上面からボルトを装着することにより行われる。
Next, the
なお、電装品サブユニット３４の更に上層に位置する蓋部２０内には、ＢＭＵ（Battery Management Unit）その他、電源パック１の充放電の制御、温度等の状態管理、及び電源パック１が接続される機器との通信を行うための電子部品が電装品として設けられている。
In addition, the BMU (Battery Management Unit) and the like, the charge / discharge control of the
（３．セルスタック）
図４は、セルスタック３２の構成を、保持具３２ｂを分解した状態で示す斜視図であり、図５はセルスタック本体３２０を分解した状態で示す斜視図である。
(3. Cell stack)
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the
図４に示すように、セルスタック３２において、一体化した状態にあるセルスタック本体３２０及びカバー３２ａは、セルスタック本体３２０を構成する単電池の配列方向に沿って、スタックの両端にそれぞれ配置された一対のエンドプレート３２１ａに挟持される。
As shown in FIG. 4, in the
単電池の配列方向を軸として、当該軸に対して対称を成すようにセルスタック本体３２０の図中Ｚ−Ｘ平面に平行な側面にスタックバー３２２ａ及び３２２ｂが配置され、当該軸の下方、すなわち図中Ｙ−Ｘ平面に平行な平面となるセルスタック本体３２０の底面にスタックバー３２２ｃが配置される。
Stack bars 322a and 322b are arranged on side surfaces parallel to the ZX plane in the figure of the
スタックバー３２２ａ〜３２２ｃは保持具３２ｂにおける配置を除いて同一の構成を有する部材である。以下、スタックバー３２２ａを例に取り構成を説明する。
The stack bars 322a to 322c are members having the same configuration except for the arrangement in the
スタックバー３２２ａは、一対のエンドプレート３２１ａにそれぞれ対向して配置される平板状の一対の締結部３２２ａ１と、締結部３２２ａ１同士を繋ぎ、単電池の配列方向に沿って形成された連結部３２２ａ２とを有する。スタックバー３２２ａの基材は断面が略コの字となり、周縁にフランジが形成されるように鋼板等をプレス加工等されており、一例として、締結部３２２ａ１及び連結部３２２ａ２は単一の基材を屈曲させることにより作成される、
The
スタックバー３２２ａとエンドプレート３２１ａは、エンドプレート３２１ａの周囲に開口された取付孔３２１ａ１に、締結部３２２ａ１の貫通孔３２２ａ０を重ね、締結ボルト３２３ａで締結することにより固定される。スタックバー３２２ｂ及び３２２ｃとエンドプレート３２１ａとの固定も、締結ボルト３２３ｂ、３２３ｃを用いて同様に行われる。
The
なお、エンドプレート３２１ａの下方には上下方向に沿って開口された取付孔３２１ａ２が設けられており、取付孔３２１ａ２には、ハウジングの外側から挿入されるボルト１１が装着され、電源モジュール本体３０とハウジングの容器本体１０との固定に用いられる。
A mounting hole 321a2 opened in the vertical direction is provided below the
次に、図５に示すようにセルスタック本体３２０を構成する複数の単電池３２０ａは、例えばアルミニウム又はステンレスを例とする、金属製の電極体及び電解液が封入されている開口箱状の外装本体部３２０ａ１と、電極端子３２０ａ３及び３２０ａ４、安全弁３２０ａ５、並びに電解液注入口を封止する封止栓３２０ａ６が設けられ、外装本体部３２０ａ１の開口を閉塞している蓋部３２０ａ２とを備え、蓋部３２０ａ２の表面及びその対向面である外装本体部３２０ａ１の底面を上下底面とした外形が扁平な角柱の形状を有する。
Next, as shown in FIG. 5, the plurality of
単電池３２０ａにおいて各側面のうち面積の最も大きい面を主面Ｓとし、隣接する単電池３２０ａの主面Ｓ同士が、間にスペーサ３２０ｂを介して対向して配列されることにより、セルスタック本体３２０が構成される。
In the
スペーサ３２０ｂは合成樹脂等の絶縁性材料により作成される部材であり、単電池３２０ａの主面Ｓに挟み込まれる主板部３２０ｂ１と、主板部３２０ｂ１の周囲に形成され、単電池３２０ａの配列方向に沿って双方に突出し、単電池３２０ａの蓋部３２０ａ２の表面並びに他の側面を覆う側板部３２０ｂ２とを有する。側板部３２０ｂ２において、単電池３２０ａの安全弁３２０ａ５と重なる部分には切り欠き３２０ｂ３として、電極端子３２０ａ３又は３２０ａ４と干渉する部分は切り欠き３２０ｂ４としてそれぞれ切り欠きが設けられる。
The spacer 320b is a member made of an insulating material such as a synthetic resin, and is formed around the main plate portion 320b1 sandwiched between the main surfaces S of the
これにより、単電池３２０ａとスペーサ３２０ｂとがセルスタック本体３２０を構成するよう配列された状態において、電極端子３２０ａ３及び３２０ａ４はセルスタック本体３２０の上面に露出するとともに、対向する一対の切り欠き３２０ｂ３は開口３２ｘを構成して、安全弁３２０ａ５をセルスタック本体３２０の上面に露出させる。
Thus, in a state where the
なお、セルスタック本体３２０において両端に位置する単電池３２０ａの表面は、スペーサ３２０ｂの主板部３２０ｂ１と同一形状の主板部３２０ｃ１と、互いに対向する向きにのみ突出して形成された側板部３２０ｃ２とを有するスペーサ３２０ｃにより覆われる。両端の単電池３２０ａは、スペーサ３２０ｃの側板部３２０ｃ２に設けられた切り欠き３２０ｃ３及び３２０ｃ４と、スペーサ３２０ｃに隣接するスペーサ３２０ｂの側板部３２０ｂ２に設けられた切り欠き３２０ｂ３及び３２０ｂ４とにより、電極端子３２０ａ３及び３２０ａ４並びに安全弁３２０ａ５をセルスタック本体３２０の上面に露出させている。
In addition, the surface of the
以上のような構成を有する電源パック１において、単電池３２０ａは本発明の蓄電素子に相当し、セルスタック本体３２０は本発明のセルスタックに相当し、セルスタック３２は本発明の電源モジュールに相当する。
In the
また、エンドプレート３２１ａは本発明のエンドプレートに相当し、スタックバー３２２ａ〜３２２ｃは本発明のスタックバーに相当する。
The
このような構成を有する本実施の形態１の電源パック１は、セルスタック３２において、スタックバー３２２ａ〜３２２ｃにおける一対の締結部の強度が連結部よりも大きいことを特徴とする。
The
以下、図６を参照して、本実施の形態１のスタックバーの構成について、スタックバー３２２ａを例に取り、更に詳細な説明を行う。
Hereinafter, the configuration of the stack bar according to the first embodiment will be described in more detail with reference to FIG. 6 using the
スタックバー３２２ａは、鋼（スチール）製の外形略矩形状の一枚板の部材である基材４０をプレス加工することにより各部形状が一括して形成される。
As for the
基材４０の両端は中央部分からそれぞれ同一方向に９０度屈曲して一対の締結部４２（スタックバー３２２ａにおいては締結部３２２ａ１となる）を形成する。一対の締結部４２の中間は長大な矩形状の連結部４１（スタックバー３２２ａにおいては連結部３２２ａ２となる）となり、スタックバー全体の外形を略コの字状にする。連結部４１の中央には所定間隔で開口４１ａが設けられる。開口４１ａを設けることにより連結部４１の重量を削減し、スタックバーを軽量化することができる。
Both ends of the
更に、基材４０の周縁はフランジ加工され、連結部４１に対して締結部４２とは逆向きに屈曲したフランジ部４０ｂを形成している。基材４０においてフランジ部４０ｂで囲まれた周囲は平坦なウェブ部４０ａとなり、エンドプレート３２１ａとの締結に用いられる貫通孔４２ａが開口される。なお、連結部４１においては開口４１ａの周縁もフランジ加工されることによりフランジ部４０ｂが形成されている。
Furthermore, the peripheral edge of the
上記の説明において、フランジ部４０ｂは本発明の凸部に相当する。また、ウェブ部４０ａは本発明の平面部に相当する。
In the above description, the
更に、連結部４１と締結部４２との境界には、これら両者を跨って、連結部４１と締結部４２との対向面側に突出する向きにウェブ部４０ａの表面を屈曲させてなる火打部４０ｃが形成されている。火打部４０ｃは締結部４２の歪みを抑制し、連結部４１に対する屈曲角が一定に保たれるようにする部位である。
Further, the striking portion formed by bending the surface of the
以上のような構成を有する本実施の形態１のスタックバーは、フランジ部４０ｂの寸法において、締結部４２が連結部４１より大きくなっている。
In the stack bar of the first embodiment having the above configuration, the
すなわち、図７（ａ）の正面図におけるＡ−Ａ直線による断面図である図７（ｂ）、及び同正面図におけるＢ−Ｂ直線による断面図である図７（ｃ）に示すように、連結部４１のフランジ部４０ｂの図中Ｙ軸方向における寸法ｈ１と締結部４２のフランジ部４０ｂの図４中Ｘ軸方向における寸法ｈ２は、ｈ２＞ｈ１の関係を有する。
That is, as shown in FIG. 7B, which is a cross-sectional view taken along line AA in the front view of FIG. 7A, and FIG. 7C, which is a cross-sectional view taken along line BB in the front view, The dimension h1 in the Y-axis direction in the drawing of the
ここで、スタックバー３２２ａ〜３２２ｃが、セルスタック本体３２０及びエンドプレート３２１ａと組み合わされセルスタック３２として完成している状態において考慮すべき力は、主にセルスタック本体３２０を起点として、連結部４１に対してはセルスタック本体３２０の配列方向に直交する向きに、締結部４２に対してはセルスタック本体３２０の配列方向に平行な向きにそれぞれ生じる荷重であり、おおまかにはいずれも主面としてのウェブ部４０ａに直交する。
Here, the force to be considered in a state where the
これらから、スタックバー３２２ａ〜３２２ｃの耐久性は、連結部４１及び締結部４２それぞれの断面性能で評価することができ、かつ、ウェブ部４０ａの寸法が同一であることから、断面係数のパラメータであるフランジ部４０ｂの寸法の大小にて比較することができる。したがって、より大きな寸法ｈ２のフランジ部４０ｂを有する締結部４２は寸法ｈ１のフランジ部４０ｂを有する連結部４１よりも高い断面性能を有する。
From these, the durability of the
これにより、以下の効果を奏する。すなわち、従来の電源モジュールにおいては、セルスタックの形状保持や膨張抑制等の理由からエンドプレート及びスタックバーから構成される保持具でセルスタック全体を締結、保持することは慣用されていたものの、エンドプレートを拘束するスタックバーの構造の詳細は考慮されていなかった。 Thereby, the following effects are produced. That is, in the conventional power supply module, although it has been conventionally used to fasten and hold the entire cell stack with a holder composed of an end plate and a stack bar for reasons such as maintaining the shape of the cell stack and suppressing expansion, Details of the structure of the stack bar that restrains the plate were not considered.
一方で、セルスタック本体３２０からスタックバー３２２ａ〜３２２ｃに加わる荷重は、外装膨張等に起因する単電池の変形がセルスタック本体３２０の配列方向において積算されることや、連結部４１と締結部４２との面積比の違い等の原因で、応力として締結部４２に加わる側のほうが連結部４１に対して加わる側より大きくなる。特にエンドプレートを拘束するスタックバーの形状、特にエンドプレートの表面にまで回り込む略コの字状のものにおいては、スタックバーの耐久性にも力の応じた精密度が求められることを、本発明者は見いだした。
On the other hand, the load applied to the
更に、電源パック１のハウジングにおいては、スタックバーに隣接する側の空間は、エンドプレート３２１ａが隣接する空間よりも余裕が小さく、スタックバーの強度を高める為に、例えば寸法を等方的に大きくすることは、電源モジュールの大型化、ひいては電源パック１の大型化を招く恐れがあった。
Furthermore, in the housing of the
以上のような考察に基づきなされた本実施の形態１の電源モジュールのスタックバーは、締結部４２が連結部４１より大きな寸法のフランジ部４０ｂを有することにより、より大きな力が加わる部分の断面性能が高められている。これにより、セルスタック本体３２０の膨張や揺動その他の外力に抗してスタックセルを強固に保持し、本発明の電源モジュールとしてのセルスタック３２の耐久性を高めることが可能となる。さらに、連結部４１が締結部４２より小さな寸法のフランジ部４０ｂを有することにより、電源モジュールの小型化、ひいては電源パック１の小型化を可能とする。
The stack bar of the power supply module according to the first embodiment, which is based on the above consideration, has a cross-sectional performance of a portion to which a greater force is applied because the
（実施の形態２）
図８（ａ）は、本発明の実施の形態２に係るセルスタック３２におけるスタックバーの構成を示す側面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ直線による断面図である。ただし図１〜７と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 8A is a side view showing the configuration of the stack bar in the
本実施の形態２のスタックバーは、基本的な構成は実施の形態１と同様であって、図８（ａ）（ｂ）に示すように、実施の形態１と同一の寸法ｈ１のフランジ部４０ｂを有する連結部４１と、ｈ１より大きい寸法のフランジ部４０ｂを有する一対の締結部４３とを備え、連結部４１より締結部４３の断面性能が高められていることにより、本発明の電源モジュールとしてのセルスタック３２の耐久性を高めることが可能となる効果を奏する。
The basic structure of the stack bar of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and as shown in FIGS. 8A and 8B, the flange portion having the same dimension h1 as that of the first embodiment. The power supply module of the present invention includes a connecting
さらに本実施の形態２においては、図８（ａ）に示すように、締結部４３において、フランジ部４０ｂの寸法が両端にかけて連続的に変化している。具体的には、連結部４１との境界においては実施の形態１と同様、連結部４１のフランジ部４０ｂの寸法ｈ１に対してｈ２＞ｈ１である寸法ｈ２であるのに対し、先端にてｈ３＞ｈ２である寸法ｈ３に達するよう伸長している。
Further, in the second embodiment, as shown in FIG. 8A, in the
更に、図８（ｂ）に示すように、締結部４３のウェブ部４０ａ上に形成された貫通孔４３ａの位置は、実施の形態１の貫通孔４２ａに比して連結部４１寄りにシフトしている。
Further, as shown in FIG. 8B, the position of the through
これは以下の効果を奏する。すなわち、締結部４３の断面性能は、フランジ部４０ｂの寸法の変化に対応して先端に向かって増大するよう変化するが、締結部４３とエンドプレート３２１ａの結合の際に、エンドプレート３２１ａ上における締結圧の分布に偏りを生じさせる恐れがある。
This has the following effects. That is, the cross-sectional performance of the
本実施の形態２では、これに対し、更に貫通孔４３ａの位置をフランジ部４０ｂの寸法が小さくなる向きにシフトさせることにより、締結ボルト３２３ａ（３２３ｂ、３２３ｃも同様）による締結部４３の締結圧の分布を偏らせて、フランジ部４０ｂの寸法の変化による締結圧の分布の偏りを補償するようにしている。なお、本実施の形態の電源パック１においては、図２〜４に示すように、エンドプレート３２１ａの下方にはハウジングの容器本体１０との結合のための取付孔３２１ａ２を含む構造が位置し、ハウジング内には当該構造の上方がデッドスペースを形成している。したがってフランジ部４０ｂの寸法変化は当該デッドスペースに吸収されるため、電源パックの容積に影響を与えることはない。
In the second embodiment, on the other hand, the fastening pressure of the
以上の本実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加えて、締結部４３のフランジ部４０ｂの寸法をより大きくしつつ、耐久性を更に向上させることが可能となる効果を奏する。
According to the second embodiment described above, in addition to the effects of the first embodiment, there is an effect that it is possible to further improve the durability while further increasing the size of the
なお、上記の説明においては、締結部４３の断面性能が、フランジ部４０ｂの寸法の変化に対応して先端に向かって増大するよう変化するものとしたが、図９（ａ）に示す締結部４４のように、フランジ部４０ｂの寸法の変化を先端から連結部４１との境界へ向かって増大するよう変化させる構成としてもよい。この場合においては、図９（ｂ）に示すように、締結部４４のウェブ部４０ａ上に形成された貫通孔４４ａの位置は、実施の形態１の貫通孔４２ａに比して先端寄りにシフトさせて、締結圧の分布の偏りを補償する。
In the above description, it is assumed that the cross-sectional performance of the
エンドプレート３２１ａの設計、形状に合わせて図８、図９に示す構成を適宜使い分けることで、電源モジュール、ひいては電源パックの柔軟性を高めることが可能となる。
By appropriately using the configurations shown in FIGS. 8 and 9 in accordance with the design and shape of the
（実施の形態３）
図１０（ａ）は、本発明の実施の形態３に係るセルスタック３２におけるスタックバーの構成を示す側面図であり、図１０（ｂ）及び１０（ｃ）はそれぞれ図１０（ａ）のＡ−Ａ直線による断面図、Ｂ−Ｂ直線による断面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 10 (a) is a side view showing the configuration of the stack bar in the
本実施の形態３のスタックバーは、実施の形態１と同様に、単一のスチール製の部材を屈曲させることにより作成され、周縁がフランジ加工されることにより、図１０（ｂ）に示すように、ウェブ部４０ａ及びフランジ部４０ｂを有する連結部４５と、連結部４５から連続して形成された締結部４６とを備える。
As in the first embodiment, the stack bar according to the third embodiment is formed by bending a single steel member, and the peripheral edge thereof is flanged, as shown in FIG. 10 (b). In addition, a connecting
更に、本実施の形態３においては、締結部４６は、図１０（ｃ）に示すように、連結部４６同様両端にフランジ部４０ｂを有することに加えて、ウェブ部４０ａの中央が断面略コの字状に折り返されてなるコルゲート部４０ｄを有する。コルゲート部４０ｄはフランジ部４０ｂと同一の寸法ｈ５を有し、したがって締結部４６の断面形状は矩形の波板となっている。
Further, in the third embodiment, as shown in FIG. 10C, the
更に、連結部４５のフランジ部４０ｂは、締結部４６のフランジ部４０ｂ及びコルゲート部４０ｄの寸法と同一の寸法ｈ５を有する。
Further, the
以上のような構成を有する本実施の形態３のスタックバーは、フランジ部４０ｂの寸法において、締結部４６と連結部４５とで同一である一方、締結部４６がコルゲート部４０ｄを備えたことにより、ウェブ部４０ａに対して直交する部位の数が増えていることを特徴とする。
The stack bar of the third embodiment having the above-described configuration is the same in the dimensions of the
これにより以下の効果を奏する。すなわち、スタックバーの基材４０の断面性能は、フランジ部の寸法の他に、ウェブ部４０ａに対する折り返し部分の個数を増大させることによっても高めることができる。したがって、コルゲート部４０ｄの付加により、フランジ部４０ｂに加えてウェブ部４０ａに対して２倍の折り返し部分を有する締結部４６は、連結部４５と実質上同一の厚みを有する場合であっても、実施の形態１と同様、連結部４５より断面性能が高められていることにより、本発明の電源モジュールとしてのセルスタック３２の耐久性を高めることが可能となる効果を奏する。
This produces the following effects. That is, the cross-sectional performance of the
さらに、スタックバー全体の実質的な厚みを均一化できるため、セルスタック３２の寸法を小型化でき、ひいては電源モジュール本体３０、電源パック１の更なる小型化、集積化を実現することが可能となる。
Further, since the substantial thickness of the entire stack bar can be made uniform, the size of the
なお、上記の説明においては、締結部４６は、コルゲート部４０ｄの付加によりフランジ部４０ｂに加えてウェブ部４０ａに対して２倍の折り返し部分を有するものとしたが、締結部の断面性能が連結部より高められていれば、折り返しの回数、パターン、形状等は任意であってよい。
In the above description, the
なお、上記の各実施の形態においては、スタックバー３２２ａ〜３２２ｃは、いずれも基材の全周面に渡ってフランジ部４０ｂが設けられているものとしたが、本発明のスタックバーは、フランジ部の寸法の異なりにより、締結部の断面性能が連結部より高められていていれば、フランジ部は締結部及び／又は連結部の一部にのみ設ける構成であるとしてもよい。
In each of the above embodiments, the
一例として、図１１（ａ）の平面図及び図（ｂ）の正面図に示す構成例は、連結部４１の延伸方向において、フランジ部４０ｂを断続的に形成したものである。図１１（ａ）に示すように、フランジ部４０ｂは、ウェブ部４０ａ上の開口４１ａを跨ぐように形成したことにより、図１１（ｂ）の図中Ａ−Ａ直線に示すように、開口４１ａの周囲のフランジ部４０ｂが断面性能の向上に寄与している。なお、図中Ｂ−Ｂ直線における断面図は、実施の形態１の図７（ｃ）と同様であり、したがって、本構成例でも連結部４１の延伸方向に連続的にフランジ部４０ｂが形成されているのと同様の効果が得られ、フランジ部の除去によるスタックバーの軽量化、ひいては電源モジュールの軽量化を可能とする効果を更に奏する。
As an example, in the configuration example shown in the plan view of FIG. 11A and the front view of FIG. 11B, the
また、上記の各実施の形態においては、スタックバーのフランジ部４０ｂはいずれもセルスタック本体３２０から離れる向きに形成されるものとして説明を行ったが、本発明のスタックバーは、周縁又は内部に設けられたフランジ部又は実施の形態２のコルゲート部のように、セルスタック本体３２０に向かって直立又は交差する壁面を形成するように屈曲又は湾曲等したパターンが形成されることによって断面計数が増大することにより断面性能が向上すればよく、その屈曲又は湾曲の具体的な態様によって限定されるものではない。
Further, in each of the above embodiments, the description has been given on the assumption that each of the
一例として、図１２（ａ）（ｂ）に示す構成例は、基材４０の周縁をウェブ部４０ａに平行なコルゲート部４０ｅとして成形したものである。本構成例においても、コルゲート部４０ｅにおいて連結部４１の寸法ｈ１、締結部４２の寸法ｈ２の間にｈ２＞ｈ１の関係があることにより、実施の形態１の場合と同様、断面性能に変化を与えて、本発明の電源モジュールとしてのセルスタック３２の耐久性を高めることが可能となる効果を奏する。さらに、セルスタック３２において縁端が露出しない構成となっていることから、取扱いが容易であり、他の部材との干渉により破損等の影響を与えることを低減することが可能となる。
As an example, in the configuration example shown in FIGS. 12A and 12B, the periphery of the
更なる一例として、本発明の凸部は、フランジ部としてスタックバーの周縁にのみ形成されるものではない。図１３（ａ）（ｂ）に示す構成例は、基材４０の内側に凸部４０ｆを設けたものである。本構成例においても、凸部４０ｆにおいて連結部４１の寸法ｈ１、締結部４２の寸法ｈ２の間にｈ２＞ｈ１の関係があることにより、実施の形態１の場合と同様、断面性能に変化を与えて、本発明の電源モジュールとしてのセルスタック３２の耐久性を高めることが可能となる効果を奏する。
As a further example, the convex part of this invention is not formed only in the periphery of a stack bar as a flange part. In the configuration example shown in FIGS. 13A and 13B, a
また、上記の説明においては、本発明のスタックバーの強度は、断面性能であるとし、断面係数によって調整されうるものとして説明を行ったが、断面性能の調整は、断面積又は極断面係数等によって調整する構成であるとしてもよい。したがって、スタックバーの断面形状は任意であってよく、一例としてはフランジ部を有さない平板状の態様として、連結部及び締結部の厚さ又は形状を違えることによって断面性能の各パラメータを調整するようにしてもよい。更に、本発明の強度は、軸力、剪断力その他の断面力に対する抗力であるとしてもよい。 In the above description, the strength of the stack bar of the present invention is assumed to be the cross-sectional performance and can be adjusted by the cross-sectional modulus. It is good also as a structure adjusted by. Therefore, the cross-sectional shape of the stack bar may be arbitrary. For example, as a flat plate-like form having no flange portion, each parameter of the cross-sectional performance is adjusted by changing the thickness or shape of the connecting portion and the fastening portion. You may make it do. Furthermore, the strength of the present invention may be a resistance against an axial force, a shearing force, or other cross-sectional force.
更に、上記の説明においては、セルスタック３２の保持具はスタックバー３２２ａ〜３２２ｃとエンドプレート３２１ａとの組合せであるとしたが、本発明は、エンドプレートを省略してスタックバーのみでセルスタックを締結する構成として実現してもよい。
Furthermore, in the above description, the holder for the
更に、スタックバー３２２ａ〜３２２ｃとエンドプレート３２１ａとの固定は締結ボルト３２３ａ〜３２３ｃによるものとしたが、リベット加締めや接着剤等の技術的手段によるものであってもよく、固定の態様によって限定されない。
Furthermore, the
また、上記の説明においては、本発明のハウジングは、合成樹脂製の容器本体１０及び蓋部２０から構成される、外形が直方体の容器であるとした。一方で、ハウジングは金属その他の材料及びこれらの組合せとして実現してもよく、更に、３つ以上の部材の組合せとして実現してもよい。更に、ハウジングの外形は立方体、円筒形、または多角柱状の形状であってもよい。要するに、本発明のハウジングはその形状、具体的な材料または構成によって限定されるものではない。
In the above description, the housing of the present invention is a container having a rectangular parallelepiped shape, which is composed of the
また、上記の説明においては、セルスタックを構成する単電池としての本発明の蓄電素子は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池であるとしたが、電気化学反応により充放電可能な電池であれば、ニッケル水素電池その他各種の二次電池を用いてもよい。また、一次電池であってもよい。更に、電気二重層キャパシタその他各種のキャパシタであってもよい。要するに、本発明の蓄電素子は電極体と電解液を収納容器内に封入してなる電気を蓄積可能な素子であれば、起電力を発生させるための具体的な方式によって限定されるものではない。 In the above description, the storage element of the present invention as a unit cell constituting the cell stack is a non-aqueous electrolyte secondary battery represented by a lithium ion secondary battery, but is charged by an electrochemical reaction. As long as the battery can be discharged, a nickel metal hydride battery or other various secondary batteries may be used. Moreover, a primary battery may be sufficient. Furthermore, an electric double layer capacitor and other various capacitors may be used. In short, the power storage element of the present invention is not limited by a specific method for generating electromotive force as long as it is an element capable of accumulating electricity formed by sealing an electrode body and an electrolyte in a storage container. .
要するに、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。 In short, the present invention may be implemented by adding various modifications to the above-described embodiment, including those described above, as long as they do not depart from the spirit of the present invention.
以上のような本発明は、電源モジュールの耐久性を向上させることが可能になる効果を有し、例えば二次電池のような蓄電素子を有する電源モジュールにおいて有用である。 The present invention as described above has an effect of improving the durability of the power supply module, and is useful in a power supply module having a power storage element such as a secondary battery.
１ 範囲、電源パック
１０ 容器本体
１１ ボルト
２０、３２０ａ２ 蓋部
２１ａ、２１ｂ、３２０ａ３、３２０ａ４ 電極端子
２２ 排気筒
２４、３４ 電装品サブユニット
３０ 電源モジュール本体
３１ 排気口
３２ セルスタック
３２ａ カバー
３２ｂ 保持具
３２ｘ、４１ａ、３３０ｃ 開口
３３ バスバーアセンブリユニット
４０ 基材
４０ａ ウェブ部
４０ｂ フランジ部
４０ｄ、４０ｅ コルゲート部
４２、４３、４４、４６、３２２ａ１ 締結部
４２ａ、４３ａ、４４ａ、３２２ａ０、３３１ｂ 貫通孔
３２０ セルスタック本体
３２０ａ 単電池
３２０ａ１ 外装本体部
３２０ｂ、３２０ｃ スペーサ
３２０ｂ１、３２０ｃ１ 主板部
３２０ｂ２、３２０ｃ２ 側板部
３２０ｂ３、３２０ｂ４、３２０ｃ３ 切り欠き
３２０ａ５ 安全弁
３２０ａ６ 封止栓
３２１ａ エンドプレート
３２１ａ１、３２１ａ２、３３０ｅ、３３２ａ１ 取付孔
３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ スタックバー
３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ 締結ボルト
３３０ａ 枠体
３３０ｂ 下段面
３３０ｄ 中段面
３３０ｘ 溝部
３３１ 遮熱体
３３１ａ 遮熱本体板
３３１ｃ 取付ネジ
３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃ バスバー
1 Range,
Claims (3)
前記セルスタックの両端にそれぞれ配置された一対のエンドプレートと、
前記エンドプレートと接続される締結部及び前記締結部同士を繋ぐ連結部とを有するスタックバーとを備え、
前記スタックバーの全部又は一部には、前記セルスタックに対して直立又は交差する壁面を形成するように突出、屈曲又は湾曲してなる凸部が形成されており、
前記締結部は前記連結部よりも前記凸部の寸法が大きい、
電源モジュール。 A cell stack including a plurality of power storage elements;
A pair of end plates respectively disposed at both ends of the cell stack;
A stack bar having a fastening portion connected to the end plate and a connecting portion connecting the fastening portions;
All or a part of the stack bar is formed with a convex portion that protrudes, bends, or curves so as to form a wall surface that is upright or intersects with the cell stack ,
The fastening part has a larger dimension of the convex part than the connecting part,
Power supply module.
請求項１に記載の電源モジュール。 The dimensions of the convex portion of the fastening portion, the power supply module of claim 1 comprising less toward the engagement position between the fastening portion and the end plate.
請求項１または２に記載の電源モジュール。 The convex portion is formed on a part of the periphery of the connecting portion of the stack bar, and an opening having a convex portion is formed on a plane portion of the portion where the convex portion is not formed.
The power supply module according to claim 1 or 2 .
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