WO2021020326A1 - 緩衝部材および蓄電モジュール - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a buffer member and a power storage module.
- a power storage module in which a plurality of power storage devices (for example, batteries) are connected in series is known.
- a power storage module extends between a plurality of power storage devices, a plurality of separators arranged between adjacent power storage devices, a pair of end plates arranged at both ends in the arrangement direction of the power storage devices, and a pair of end plates. It was equipped with a bind bar that restrains a plurality of power storage devices in the arrangement direction.
- Patent Document 1 discloses a power storage module in which an elastic member (buffer member) is provided between a battery holder provided so as to sandwich the battery and an end plate. In this power storage module, when the battery expands, the elastic member elastically deforms, whereby the load due to the expansion of the battery is absorbed by the elastic member.
- an elastic member buffer member
- the amount of expansion of the power storage device increases with the lapse of the usage period. That is, the expansion amount of the power storage device changes between the initial stage of life and the end of life. Therefore, the shock absorber used in the power storage module is required to be able to absorb a large expansion of the power storage device at the end of the life, and to be able to position the power storage device with high accuracy at the beginning of the life when the expansion amount of the power storage device is small.
- the present disclosure has been made in view of such a situation, and the purpose thereof is to provide a technique for enhancing the reliability of the power storage module.
- This power storage module includes at least one power storage device and a buffer member arranged in the first direction together with the power storage device.
- the cushioning member has a hard portion having a predetermined hardness and a soft portion softer than the hard portion, which receives a load from the power storage device in the first direction, and the hard portion receives a load of a predetermined value or more and changes in shape.
- the cushioning member shifts from the first state in which the load is received by the hard portion to the second state in which the load is received by the soft portion by changing the shape of the hard portion.
- This cushioning member includes a hard portion having a predetermined hardness and a soft portion softer than the hard portion, which receives a load from the power storage device in the first direction, and the hard portion receives a load of a predetermined value or more and changes in shape.
- the cushioning member shifts from the first state in which the load is received by the hard portion to the second state in which the load is received by the soft portion by changing the shape of the hard portion.
- the reliability of the power storage module can be improved.
- FIG. 4A is a front view of a hard portion included in the cushioning member according to the first embodiment.
- FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4A.
- FIG. 5A is a front view of the soft portion included in the cushioning member.
- 5 (B) is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 5 (A). It is sectional drawing of the shock absorbing member which is sandwiched between two adjacent power storage devices.
- FIG. 7 (A) to 7 (C) are cross-sectional views schematically showing how the shape of the cushioning member changes when a load is received from the power storage device.
- FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the compressive load and the compressibility in the cushioning member when the hard portion is in the state shown in FIG. 7A.
- FIG. 8B is a diagram showing the relationship between the compressive load and the compressibility in the cushioning member when the hard portion is in the state shown in FIG. 7B.
- FIG. 8C is a diagram showing the relationship between the compressive load and the compressibility in the cushioning member when the hard portion is in the state shown in FIG. 7C.
- FIG. 10A is a front view of a hard portion included in the cushioning member according to the second embodiment.
- 10 (B) is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 10 (A).
- FIG. 10C is a front view of the soft portion included in the cushioning member.
- 10 (D) is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 10 (C). It is sectional drawing of the shock absorbing member which is sandwiched between two adjacent power storage devices.
- FIG. 1 is a perspective view of the power storage module according to the embodiment.
- FIG. 2 is an exploded perspective view of the power storage module.
- the buffer member 40 (see FIG. 6) is not shown.
- the power storage module 1 includes a battery laminate 2, a pair of restraint members 6, and a cooling plate 8.
- the battery laminate 2 has a plurality of power storage devices 10, a plurality of separators 12, and a pair of end plates 4.
- Each power storage device 10 is, for example, a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel-hydrogen battery, or a nickel-cadmium battery, or a capacitor such as an electric double layer capacitor.
- the power storage device 10 is a so-called square battery, and has a flat rectangular parallelepiped outer can 14.
- the outer can 14 has a substantially rectangular opening on one surface, and the electrode body 38 (see FIG. 3) including a positive electrode, a negative electrode, and a porous separator, an electrolytic solution, and the like are housed in the outer can 14 through the opening.
- the outer can 14 is covered with an insulating film (not shown) such as a shrink tube.
- the opening of the outer can 14 is provided with a sealing plate 16 that closes the opening and seals the outer can 14.
- the sealing plate 16 is provided with an output terminal 18 electrically connected to the positive electrode of the electrode body 38 near one end in the longitudinal direction, and an output terminal 18 electrically connected to the negative electrode of the electrode body 38 near the other end. Is provided.
- the output terminal 18 connected to the positive electrode will be referred to as a positive electrode terminal 18a
- the output terminal 18 connected to the negative electrode will be referred to as a negative electrode terminal 18b.
- the positive electrode terminal 18a and the negative electrode terminal 18b are collectively referred to as an output terminal 18.
- the outer can 14 and the sealing plate 16 are conductors, and are made of a metal such as aluminum, iron, or stainless steel.
- the sealing plate 16 and the outer can 14 are joined by, for example, laser, friction stir welding, brazing, or the like.
- the outer can 14 has a bottom surface facing the sealing plate 16. Further, the outer can 14 has four side surfaces connecting the opening and the bottom surface. Two of the four sides are a pair of long sides connected to the two opposite long sides of the opening. Each long side surface is the surface having the largest area among the surfaces of the outer can 14, that is, the main surface. The remaining two sides, excluding the two long sides, are a pair of short sides connected to the opening of the outer can 14 and the short side of the bottom surface.
- the surface on the side where the sealing plate 16 is provided is the upper surface of the power storage device 10.
- the bottom surface of the outer can 14 is the bottom surface of the power storage device 10
- the long side surface of the outer can 14 is the long side surface of the power storage device 10
- the short side surface of the outer can 14 is the short side surface of the power storage device 10.
- the surface on the upper surface side of the power storage device 10 is the upper surface of the power storage module 1
- the surface on the bottom surface side of the power storage device 10 is the bottom surface of the power storage module 1
- the surface on the short side surface of the power storage device 10 is power storage. It is the side surface of module 1.
- the upper surface side of the power storage module 1 is upward in the vertical direction, and the bottom surface side of the power storage module 1 is downward in the vertical direction. These directions and positions are defined for convenience. Therefore, for example, the portion defined as the upper surface in the present disclosure does not mean that the portion defined as the bottom surface is always located above the portion defined as the bottom surface. Therefore, the sealing plate 16 is not always located above the bottom surface of the outer can 14.
- a safety valve (not shown) is provided between the pair of output terminals 18 on the sealing plate 16.
- the safety valve is configured to open when the internal pressure of the outer can 14 rises above a predetermined value so that the gas inside the outer can 14 can be released.
- the safety valve is composed of, for example, a thin-walled portion provided on a part of the sealing plate 16 and thinner than the other portion, and a linear groove formed on the surface of the thin-walled portion. In this configuration, when the internal pressure of the outer can 14 rises, the thin-walled portion tears from the groove to open the safety valve.
- the plurality of power storage devices 10 are arranged side by side at predetermined intervals so that the long side surfaces of adjacent power storage devices 10 face each other.
- the direction in which the plurality of power storage devices 10 are lined up is defined as the first direction X.
- the output terminals 18 of each power storage device 10 are arranged so as to face each other in the same direction.
- the output terminals 18 of each power storage device 10 are arranged so as to face upward in the vertical direction for convenience.
- the output terminals 18 of each power storage device 10 may be arranged so as to face different directions.
- the two adjacent power storage devices 10 are arranged (stacked) so that the positive electrode terminal 18a of one power storage device 10 and the negative electrode terminal 18b of the other power storage device 10 are adjacent to each other.
- the positive electrode terminal 18a and the negative electrode terminal 18b are connected in series via a bus bar (not shown).
- the output terminals 18 having the same polarity in the plurality of adjacent power storage devices 10 may be connected in parallel by a bus bar to form a power storage device block, and the power storage device blocks may be connected in series.
- the separator 12 also called an insulating spacer, is arranged between two adjacent power storage devices 10 and electrically insulates the two power storage devices 10.
- the separator 12 is made of, for example, an insulating resin.
- the resin constituting the separator 12 include thermoplastic resins such as polypropylene (PP), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), and Noryl (registered trademark) resin (modified PPE).
- PP polypropylene
- PBT polybutylene terephthalate
- PC polycarbonate
- Noryl resin modified PPE
- the separator 12 has a flat surface portion 20 and a wall portion 22.
- the flat surface portion 20 is interposed between the long side surfaces of the two adjacent power storage devices 10 that face each other. As a result, the outer cans 14 of the adjacent power storage devices 10 are more reliably insulated from each other.
- the wall portion 22 extends from the peripheral edge of the flat surface portion 20 in the first direction X where the power storage devices 10 are lined up, and covers a part of the upper surface, side surfaces, and a part of the bottom surface of the power storage device 10. As a result, it is possible to secure a creepage distance between adjacent power storage devices 10 or between the power storage devices 10 and the end plate 4. Further, the outer can 14 of the power storage device 10 and the restraint member 6 are more reliably insulated. Further, the position of the power storage device 10 in the second direction Y where the output terminals 18 are lined up and in the third direction Z where the upper surface and the bottom surface of the power storage device 10 are lined up can be regulated or fixed.
- the first direction X, the second direction Y, and the third direction Z are directions orthogonal to each other.
- the wall portion 22 has a notch 24 so that the bottom surface of the power storage device 10 is exposed.
- the notch 24 it is possible to prevent the separator 12 from obstructing the thermal connection between the power storage device 10 and the cooling plate 8.
- the separator 12 has urging receiving portions 26 facing upward at both ends in the second direction Y.
- the plurality of power storage devices 10 and the plurality of separators 12 arranged side by side are sandwiched by a pair of end plates 4 in the first direction X.
- Separators 12 are arranged between the pair of end plates 4 and the power storage devices 10 arranged at both ends in the first direction X.
- the end plate 4 is made of, for example, a metal plate.
- the end plate 4 is provided with a screw hole 4a that penetrates the end plate 4 in the first direction X and into which the fastening screw 28 is screwed.
- the pair of restraint members 6 are also called bind bars, and are elongated members having the first direction X as the longitudinal direction.
- the pair of restraint members 6 are arranged so as to face each other in the second direction Y.
- a battery laminate 2 is interposed between the pair of restraint members 6.
- Each restraint member 6 includes a main body portion 30, a support portion 32, a plurality of urging portions 34, and a pair of fixing portions 36.
- the main body portion 30 is a rectangular portion extending in the first direction X.
- the main body 30 extends parallel to the side surface of each power storage device 10.
- the support portion 32 extends in the first direction X and projects in the second direction Y from the lower end of the main body portion 30.
- the support portion 32 is a plate-like body continuous in the first direction X, and supports the battery laminate 2.
- the plurality of urging portions 34 are connected to the upper ends of the main body portion 30 and project in the second direction Y.
- the support portion 32 and each urging portion 34 face each other in the third direction Z. Further, the plurality of urging portions 34 are arranged in the first direction X at predetermined intervals.
- Each urging unit 34 is arranged corresponding to each power storage device 10.
- Each urging portion 34 has a leaf spring shape, and urges each power storage device 10 toward the support portion 32.
- the pair of fixing portions 36 are plate-like bodies protruding in the second direction Y from both ends of the main body portion 30 in the first direction X.
- the pair of fixing portions 36 face each other in the first direction X.
- Each fixing portion 36 is provided with a through hole 36a through which the fastening screw 28 is inserted.
- the restraint member 6 is fixed to the battery laminate 2 by the pair of fixing portions 36.
- the cooling plate 8 is a mechanism for cooling a plurality of power storage devices 10.
- the cooling plate 8 is made of a material having thermal conductivity such as metal.
- the battery laminate 2 is placed on the main surface of the cooling plate 8 in a state of being restrained by a pair of restraining members 6, and screws or the like are fastened to the through hole 32a of the support portion 32 and the through hole 8a of the cooling plate 8.
- a member (not shown) is inserted and fixed to the cooling plate 8.
- Each power storage device 10 is cooled by exchanging heat with the cooling plate 8.
- the cooling plate 8 may be provided with a refrigerant pipe (not shown) through which the refrigerant flows.
- the power storage module 1 is assembled as follows, for example. That is, the battery laminate 2 is formed by alternately arranging the plurality of power storage devices 10 and the plurality of separators 12 and sandwiching them between the pair of end plates 4 in the first direction X. The battery laminate 2 is sandwiched between a pair of restraint members 6 in the second direction Y. Each restraint member 6 is aligned so that the through hole 36a overlaps with the screw hole 4a of the end plate 4. In this state, the fastening screw 28 is inserted into the through hole 36a and screwed into the screw hole 4a. By engaging the pair of restraint members 6 with the pair of end plates 4 in this way, the plurality of power storage devices 10 are restrained. The battery laminate 2 is fastened by the restraint member 6 in a state where a predetermined pressure is applied in the first direction X.
- Each power storage device 10 is tightened in the first direction X by the restraint member 6, so that the first direction X is positioned. Further, the bottom surface of each power storage device 10 is supported by the support portion 32. A wall portion 22 of the separator 12 is interposed between the bottom surface of each power storage device 10 and the support portion 32. Further, the urging unit 34 comes into contact with the urging receiving unit 26 corresponding to each power storage device 10. Each urging unit 34 urges each power storage device 10 toward the support unit 32 via the urging receiving unit 26. That is, each power storage device 10 is sandwiched in the third direction Z by the support portion 32 and the plurality of urging portions 34. As a result, each power storage device 10 is positioned in the third direction Z.
- a bus bar is attached to the output terminals 18 of each power storage device 10, and the output terminals 18 of the plurality of power storage devices 10 are electrically connected to each other.
- the bus bar is fixed to the output terminal 18 by welding.
- the upper surface of the battery laminate 2 is covered with a cover member (not shown).
- the cover member prevents contact of condensed water, dust, etc. with the output terminal 18, the bus bar, the safety valve, and the like of the power storage device 10.
- the cover member is made of, for example, an insulating resin, and can be fixed to the upper surface of the battery laminate 2 by a well-known fixing structure (not shown) including screws and a well-known locking mechanism.
- the battery laminate 2 to which the restraint member 6 and the cover member are attached is placed on the cooling plate 8 and fixed to the cooling plate 8 by inserting the fastening member into the through hole 8a and the through hole 32a.
- the power storage module 1 is obtained.
- the battery laminate 2 and the cooling plate 8 may be fixed together by the restraint member 6 to manufacture the power storage module 1.
- the cooling plate 8 is arranged inside the pair of restraint members 6.
- FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing how each power storage device 10 expands.
- the number of power storage devices 10 is thinned out. Further, the internal structure of the power storage device 10 and the illustration of the separator 12 are simplified.
- the electrode body 38 is housed inside each power storage device 10.
- the outer can 14 repeatedly expands and contracts with charging and discharging. The expansion of the outer can 14 is mainly caused by the expansion of the electrode body 38.
- a load G1 toward the outside of the first direction X is generated in the battery laminate 2.
- a load G2 corresponding to the load G1 is applied to the battery laminate 2 by the restraint member 6. As a result, the expansion of each power storage device 10 is suppressed.
- the electrode body 38 (particularly the porous separator) is excessively pressed, which may lead to deterioration of the performance of the power storage device 10 and shortening of the life.
- the restraint of the power storage device 10 by the restraint member 6 is loosened, the load applied to the restraint member 6 can be reduced.
- the restraint of the power storage device 10 cannot be simply loosened.
- the amount of expansion of the power storage device 10 gradually increases from the beginning of the life to the end of the life. Therefore, the magnitude of the load to be applied to the power storage device 10 changes between the initial life and the end of the life of the power storage device 10.
- the power storage module 1 includes a buffer member 40 arranged in the first direction X together with a plurality of power storage devices 10.
- FIG. 4A is a front view of a hard portion included in the cushioning member 40 according to the first embodiment.
- FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4A.
- FIG. 5A is a front view of the soft portion included in the cushioning member 40.
- 5 (B) is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 5 (A).
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the cushioning member 40 in a state of being sandwiched between two adjacent power storage devices 10.
- the illustration of the wall portion 22 is omitted.
- the buffer member 40 is a member that is arranged together with the power storage device 10 and receives a load from the power storage device 10 in the first direction X.
- FIG. 6 illustrates a buffer member 40 arranged between the adjacent first power storage device 10a and the second power storage device 10b.
- the cushioning member 40 includes a hard portion 42 having a predetermined hardness and a soft portion 44 softer than the hard portion 42.
- the shape of the hard portion 42 changes when it receives a load of a predetermined value or more.
- the cushioning member 40 shifts from the first state in which the load is received by the hard portion 42 to the second state in which the load is received by the soft portion 44. That is, the hard portion 42 and the soft portion 44 receive loads from the power storage device 10 in the first direction X at different timings.
- the hard portion 42 of the present embodiment has a fragile portion 46 that breaks or plastically deforms under a load of a predetermined value or more as a structure for changing its own shape. Therefore, the cushioning member 40 shifts from the first state to the second state when the fragile portion 46 is broken or plastically deformed.
- the hard portion 42 can be made of, for example, a metal or a hard resin such as polypropylene (PP), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), or Noryl (registered trademark) resin (modified PPE).
- PP polypropylene
- PBT polybutylene terephthalate
- PC polycarbonate
- Noryl (registered trademark) resin modified PPE.
- the hard portion 42 of the present embodiment has an insulating property and is provided on the separator 12 to form a part of the separator 12. Therefore, the hard portion 42 is made of resin instead of metal. In this case, the hard portion 42 can be integrally molded with the separator 12.
- the hard portion 42 is provided on the flat portion 20 of the separator 12.
- the separator 12 of the present embodiment has a through hole 20a penetrating the flat surface portion 20 in the first direction X.
- the end portion on the first power storage device 10a side is arranged in the through hole 20a, and the outer surface of the flat portion 20 to the second power storage device 10b is in a state before the fragile portion 46 is broken or plastically deformed. It protrudes toward the can 14.
- the hard portion 42 of the present embodiment has a first portion 48, a second portion 50, and a third portion 52. Further, the vulnerable portion 46 includes a first vulnerable portion 54 and a second vulnerable portion 56. The first portion 48 to the third portion 52, the first fragile portion 54, and the second fragile portion 56 are integrally molded.
- the first portion 48 is located closer to the first power storage device 10a than the second part 50 and the third part 52, and is separated from the second power storage device 10b.
- the first portion 48 has a circular tubular shape, and the end portion on the side of the first power storage device 10a is arranged in the through hole 20a.
- the first portion 48 and the flat surface portion 20 are integrally molded.
- the second portion 50 is located closer to the second power storage device 10b than the first part 48 and is separated from the first power storage device 10a.
- the second portion 50 is a circular tubular having a diameter smaller than that of the first portion 48, and is arranged inside the first portion 48 when viewed from the first direction X.
- the first portion 48 and the second portion 50 are arranged so that their central axes overlap when viewed from the first direction X.
- the first fragile portion 54 is a portion having a lower strength in the first direction X than the first portion 48 and the second portion 50.
- the first fragile portion 54 has a disk shape having a hole thinner than the first portion 48 and the second portion 50 in the first direction X and having a diameter larger than that of the second portion 50.
- the first fragile portion 54 extends parallel to the long side surface of the outer can 14 of each power storage device 10 and is located between the first portion 48 and the second portion 50 when viewed from the first direction X.
- the second portion 50 is arranged inside the hole of the first fragile portion 54 when viewed from the first direction X.
- the third portion 52 is located closer to the second power storage device 10b than the second part 50, and is separated from the first power storage device 10a.
- a third portion 52 is interposed between the second portion 50 and the second power storage device 10b in the first direction X. Therefore, the second portion 50 is separated not only from the first power storage device 10a but also from the second power storage device 10b.
- the third portion 52 is a columnar shape having a diameter smaller than that of the second portion 50, and is arranged inside the second portion 50 when viewed from the first direction X.
- the second portion 50 and the third portion 52 are arranged so that their central axes overlap when viewed from the first direction X.
- the shape of the third portion 52 is not limited to a columnar shape.
- the third portion 52 may have a cylinder in which the end on the second power storage device 10b side is closed, a cylinder in which both ends in the first direction X are open, or the like. It may be.
- the second vulnerable portion 56 is a portion having a lower strength in the first direction X than the second portion 50 and the third portion 52.
- the second fragile portion 56 has a disk shape centered on a hole that is thinner in the first direction X than the second portion 50 and the third portion 52 and has a larger diameter than the third portion 52.
- the second vulnerable portion 56 extends parallel to the long side surface of the outer can 14 of each power storage device 10 and is located between the second portion 50 and the third portion 52 when viewed from the first direction X.
- the third portion 52 is arranged inside the hole of the second vulnerable portion 56 when viewed from the first direction X.
- the dimensions of the third portion 52, the second portion 50, and the first portion 48 are smaller in this order in the direction perpendicular to the first direction X, that is, in the YZ plane direction. That is, with respect to the dimensions in the direction perpendicular to the first direction X, the dimensions of the portion of the hard portion 42 on the second storage device 10b side are smaller than the dimensions of the portion on the first storage device 10a side.
- the third portion 52 can be separated from the soft portion 44 more than the second portion 50 and the first portion 48.
- the second portion 50 can be separated from the soft portion 44 more than the first portion 48.
- the distance from the inner peripheral surface of the through hole 58, which will be described later, to the third portion 52 is calculated from the distance from the inner peripheral surface to the second portion 50 and the distance from the inner peripheral surface to the first portion 48. Can also be lengthened. Further, the distance from the inner peripheral surface to the second portion 50 can be made longer than the distance from the inner peripheral surface to the first portion 48.
- the cushioning member 40 has a plurality of hard portions 42.
- Each of the hard portions 42 of the present embodiment is arranged so as to overlap the electrode body 38 included in the power storage device 10 when viewed from the first direction X. Further, the plurality of hard portions 42 are arranged on the flat surface portion 20 so as to be evenly dispersed at predetermined intervals.
- the soft portion 44 can be made of a soft resin such as urethane foam.
- the soft portion 44 is, for example, a sheet body, and is arranged parallel to the flat portion 20 of the separator 12.
- the soft portion 44 is arranged closer to the second power storage device 10b than the flat portion 20.
- the portion of the soft portion 44 that overlaps the flat surface portion 20 and the first direction X is separated from the first power storage device 10a because the flat surface portion 20 is interposed between this portion and the first power storage device 10a.
- the soft portion 44 has at least one through hole 58 at a position overlapping the hard portion 42 when viewed from the first direction X.
- the soft portion 44 of the present embodiment has the same number of through holes 58 as the hard portion 42.
- Each through hole 58 penetrates the sheet body in the first direction X.
- the hard portion 42 is inserted into the through hole 58, and the tip of the second power storage device 10b side protrudes from the soft portion 44 in the first direction X.
- the portion of the hard portion 42 excluding the tip is arranged in the through hole 58.
- the entire hard portion 42 of the present embodiment is separated from the inner peripheral surface of the through hole 58. With this configuration, it is possible to prevent the inner peripheral surface of the through hole 58 from being pressed by the hard portion 42 whose shape has changed. As a result, it is possible to prevent the deformation of the soft portion 44 from being inhibited in the second state. If the hard portion 42 is separated from at least a part of the inner peripheral surface of the through hole 58, the deformation inhibition of the soft portion 44 by the hard portion 42 can be suppressed to some extent.
- the soft portion 44 does not have to be in the form of a sheet, and may be composed of, for example, a plurality of blocks arranged around the hard portion 42.
- the soft portion 44 does not intervene between the hard portion 42 and the power storage device 10 in the first direction X. In the present embodiment, the soft portion 44 does not intervene between the hard portion 42 and the first power storage device 10a, nor between the hard portion 42 and the second power storage device 10b. With this configuration, it is possible to prevent the load applied to the hard portion 42 from escaping to the soft portion 44 in the first state.
- FIGS. 7 (A) to 7 (C) are cross-sectional views schematically showing how the shape of the buffer member 40 changes when a load is received from the power storage device 10.
- FIG. 7B shows a state in which the second fragile portion 56 is broken
- FIG. 7C shows a state in which the first fragile portion 54 is broken.
- the electrode body 38 is not shown.
- the first vulnerable part 54 and the second vulnerable part 56 are designed so that one of them has a lower strength than the other.
- the second vulnerable portion 56 is thinner in the first direction X than the first vulnerable portion 54, and has a lower strength than the first vulnerable portion 54. Therefore, when the hard portion 42 receives a load in the first direction X due to the expansion of the power storage device 10, the second fragile portion 56 breaks or plastically deforms first, and the first fragile portion 54 breaks or plastically deforms later.
- the dimension of the hard portion 42 is larger than the dimension of the soft portion 44 in the state before the fragile portion 46 is fractured or plastically deformed. Therefore, as shown in FIG. 7A, the third portion 52 hits the outer can 14 of the second power storage device 10b in the state before the first fragile portion 54 and the second fragile portion 56 are fractured or plastically deformed. In contact, the hard portion 42 receives the load from the power storage device 10. That is, the buffer member 40 takes the first state, and the proximity of the first power storage device 10a and the second power storage device 10b is regulated by the hard portion 42.
- the third portion 52 falls into the inside of the second portion 50, and the size of the hard portion 42 becomes smaller. That is, the hard portion 42 shrinks in the first direction X when the second fragile portion 56 breaks or is plastically deformed.
- the size of the hard part 42 is larger than the size of the soft part 44 even when the first fragile part 54 is broken or plastically deformed. Therefore, the outer can 14 of the second power storage device 10b comes into contact with the second portion 50, and the hard portion 42 receives the load from the power storage device 10. Therefore, the buffer member 40 continues to take the first state, and the approach between the first power storage device 10a and the second power storage device 10b is regulated by the hard portion 42. At this time, the distance L between the first power storage device 10a and the second power storage device 10b is smaller than before the first fragile portion 54 and the second fragile portion 56 are broken or plastically deformed.
- the second portion 50 falls into the inside of the first portion 48.
- the size of the hard portion 42 becomes smaller. That is, the hard portion 42 shrinks in the first direction X when the first fragile portion 54 breaks or is plastically deformed. Therefore, the hard portion 42 of the present embodiment shrinks in two stages when the second fragile portion 56 having low strength is fractured or plastically deformed and then the first fragile portion 54 having high strength is fractured or plastically deformed.
- the dimension of the hard portion 42 becomes smaller than the dimension of the soft portion 44
- the outer can 14 of the second power storage device 10b comes into contact with the soft portion 44
- the soft portion 44 receives the load from the power storage device 10. That is, the buffer member 40 takes a second state, and the approach between the first power storage device 10a and the second power storage device 10b is regulated by the soft portion 44.
- the distance L between the first power storage device 10a and the second power storage device 10b is smaller than before the second fragile portion 56 is broken or plastically deformed.
- the dimensions of the hard portion 42 and the soft portion 44 in the first direction X are larger in the hard portion 42 than in the soft portion 44 in the first state and in the soft portion 44 in the second state. Greater than 42. Therefore, in the first state, the soft portion 44 is separated from the second power storage device 10b, and in the second state, the hard portion 42 is separated from the second power storage device 10b. That is, in the first state, the distance L between the first power storage device 10a and the second power storage device 10b is defined by the dimensions of the hard portion 42, and in the second state, the distance L is defined by the dimensions of the soft portion 44. Will be done.
- the cushioning member 40 when the cushioning member 40 is in the first state, the load from the power storage device 10 can be more reliably received by the hard portion 42. Further, when the cushioning member 40 is in the second state, the load from the power storage device 10 can be more reliably received by the soft portion 44.
- each dimension of the first portion 48 to the third portion 52 is smaller than the dimension of the soft portion 44.
- FIG. 8 (A) is a diagram showing the relationship between the compressive load and the compressibility of the cushioning member 40 when the hard portion 42 is in the state shown in FIG. 7 (A).
- FIG. 8B is a diagram showing the relationship between the compressive load and the compressibility of the cushioning member 40 when the hard portion 42 is in the state shown in FIG. 7B.
- FIG. 8C is a diagram showing the relationship between the compressive load and the compressibility of the cushioning member 40 when the hard portion 42 is in the state shown in FIG. 7C.
- the absorption amount of expansion required for the buffer member 40 is determined according to the expansion amount of each power storage device 10. .. Further, the lower limit compression load N1 and the upper limit compression load N2 are determined on the buffer member 40.
- the lower limit compressive load N1 is the minimum load required for positioning the power storage device 10, that is, the load applied to the buffer member 40 when the lower limit restraint load is applied to each power storage device 10.
- the upper limit compressive load N2 is a maximum load that does not cause damage to the restraint member 6 or deterioration of the performance of the power storage device 10, that is, a load applied to the buffer member 40 when the upper limit restraint load is applied to each power storage device 10. Therefore, the buffer member 40 is required to cover the required absorption amount M1 in the range from the lower limit compression load N1 to the upper limit compression load N2.
- the third portion 52 is in contact with the outer can 14 of the second power storage device 10b
- the second portion 50 is in contact with the outer can 14 of the second power storage device 10b
- the soft portion 44 is in contact with the outer can 14. 2
- the load absorption characteristics change depending on the state of contact with the outer can 14 of the power storage device 10b.
- the load absorption characteristic is determined based on the stress-strain curve peculiar to the material of the member receiving the load, the shape of the member receiving the load, and the like.
- the hard portion 42 is harder than the soft portion 44 and has a smaller amount of deformation. Therefore, as shown in FIG. 8A, when the third portion 52 is in contact with the second power storage device 10b, the lower limit compression load N1 can be reached with a small compression rate, while the upper limit compression load N2 is reached. The compression ratio of is also small. Therefore, of the required absorption amount M1, only the absorption amount M2 can be covered. Similarly, as shown in FIG. 8B, even in a state where the second portion 50 is in contact with the second power storage device 10b, the lower limit compression load N1 can be reached with a small compression rate, while the upper limit compression load N2 is reached. The compression ratio of is also small. Therefore, of the required absorption amount M1, only the absorption amount M3 can be covered.
- the soft portion 44 is softer than the hard portion 42 and has a large amount of deformation. Therefore, in the state where the soft portion 44 is in contact with the second power storage device 10b, a larger compression ratio is required before reaching the lower limit compression load N1 than in the hard portion 42, but until the upper limit compression load N2 is reached. The compression rate is also large. Therefore, among the required absorption amount M1, it is possible to cover the absorption amount M2, which is larger than the absorption amount M2 and the absorption amount M3.
- FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the compressive load and the compressibility of the cushioning member 40 that has passed through the first state and the second state.
- the cushioning member 40 is designed so that the second fragile portion 56 breaks when the compression ratio m1 is reached, and the first fragile portion 54 breaks when the compression ratio m2 is reached.
- the shock absorbing member 40 is connected to the second power storage device 10b in the third portion 52. Takes the first state of receiving the load of. Such a situation is seen, for example, at the beginning of the life of the power storage device 10.
- the relationship between the compressive load applied to the cushioning member 40 and the compressibility conforms to the relationship shown in FIG. 8A.
- the second fragile portion 56 breaks.
- the cushioning member 40 shifts to the first state in which the second portion 50 receives the load from the second power storage device 10b.
- the buffer member 40 maintains the first state while the expansion amount of each power storage device 10 is medium and the buffer member 40 repeats compression and release of compression within a range of a compression ratio of m2.
- Such a situation is seen, for example, in the middle of the life of the power storage device 10.
- the relationship between the compressive load applied to the cushioning member 40 and the compressibility conforms to the relationship shown in FIG. 8B.
- the first fragile portion 54 breaks.
- the buffer member 40 shifts to the second state in which the soft portion 44 receives the load from the second power storage device 10b.
- the buffer member 40 maintains the second state while the expansion amount of each power storage device 10 is large and the buffer member 40 repeats compression and release of compression within a range of a compression ratio of m2 or more.
- Such a situation is seen, for example, at the end of the life of the power storage device 10.
- the relationship between the compressive load applied to the buffer member 40 and the compressibility conforms to the relationship shown in FIG. 8C.
- the cushioning member 40 of the present embodiment has a structure in which the shape changes according to the load from the power storage device 10, and the hard portion 42 receives a relatively small load and receives a relatively large load. Received at the soft part 44. That is, in the cushioning member 40, the flexibility and stroke of the portion receiving the load are gradually switched according to the magnitude of the load. As a result, as shown in FIG. 9, the required absorption amount M1 required for the buffer member 40 can be secured while maintaining the range from the lower limit compression load N1 to the upper limit compression load N2.
- the power storage module 1 includes at least one power storage device 10 and a buffer member 40 arranged in the first direction X together with the power storage device 10.
- the buffer member 40 has a hard portion 42 and a soft portion 44 that receive a load from the power storage device 10 in the first direction X.
- the shape of the hard portion 42 changes when it receives a load of a predetermined value or more.
- the cushioning member 40 shifts from the first state in which the load is received by the hard portion 42 to the second state in which the load is received by the soft portion 44 by changing the shape of the hard portion 42.
- the binding force required for positioning the power storage device 10 can be maintained by receiving a load by the hard portion 42 having a small amount of deformation.
- the power storage device 10 when the power storage device 10 is thick at the end of its life, the power storage device 10 can be held with a low binding force within a range in which the restraining member 6 is not damaged by receiving a load by the soft portion 44 having a large amount of deformation.
- the expansion amount of the power storage device 10 increases as the capacity of the power storage device 10 increases, the expansion absorption and positioning of the power storage device 10 can be compatible at a high level. .. Further, even if the expansion amount of the power storage device 10 changes between the initial stage of the life and the end of the life, the power storage device 10 can be held with an appropriate binding force according to the expansion amount of each stage. Therefore, the reliability of the power storage module 1 can be improved.
- the restraint member 6 since it is possible to avoid increasing the strength of the restraint member 6, it is possible to suppress the increase in size, weight, cost, etc. of the restraint member 6 and thus the power storage module 1. In addition, it is possible to prevent the load applied to the power storage device 10 from increasing, resulting in deterioration of the performance of the power storage device 10 and shortening of its life. Further, for example, when the required absorption amount M1 is to be secured only by the soft portion 44, it is necessary to increase the thickness of the buffer member 40 in the first direction X, which leads to an increase in the size of the entire power storage module 1. On the other hand, according to the cushioning member 40 of the present embodiment, the required absorption amount M1 can be secured without thickening the cushioning member 40. Therefore, the buffer member 40 can be made thinner, and the power storage module 1 can be made smaller.
- the hard portion 42 is thicker than the soft portion 44 in the first state, and the soft portion 44 is thicker than the hard portion 42 in the second state. thick.
- the hard portion 42 has a fragile portion 46 that breaks or plastically deforms under a load of a predetermined value or more.
- the cushioning member 40 shifts from the first state to the second state when the fragile portion 46 is broken or plastically deformed. As a result, it is possible to achieve both expansion absorption and positioning of the power storage device 10 with a simple configuration.
- the power storage module 1 includes an adjacent first power storage device 10a and a second power storage device 10b, and the hard portion 42 before breaking or plastic deformation is the first of the first power storage device 10a and the second power storage device 10b.
- the fragile portion 46 includes a first fragile portion 54 that connects the first portion 48 and the second portion 50 and has a lower strength than the first portion 48 and the second portion 50.
- the hard portion 42 shrinks in the first direction X when the first fragile portion 54 breaks or is plastically deformed. As a result, it is possible to achieve both expansion absorption and positioning of the power storage device 10 with a simple configuration.
- the hard portion 42 before breaking or plastically deforming has a third portion 52 located closer to the second power storage device 10b than the second part 50 and separated from the first power storage device 10a. ..
- the vulnerable portion 46 includes a second fragile portion 56 that connects the second portion 50 and the third portion 52 and has a lower strength than the second portion 50 and the third portion 52.
- One of the first vulnerable part 54 and the second vulnerable part 56 is weaker than the other.
- the hard portion 42 shrinks in two stages by breaking or plastically deforming the low-strength fragile portion 46 and then breaking or plastically deforming the high-strength fragile portion 46. As a result, the expansion absorption and positioning of the power storage device 10 can be compatible with each other at a higher level.
- the third portion 52 is separated from the second portion 50 and fits inside the second portion 50 or the first portion 48.
- the first fragile portion 54 is broken, the second portion 50 is separated from the first portion 48, and the third portion 52 and the second portion 50 are housed inside the first portion 48.
- the size of the hard portion 42 can be more reliably made smaller than the size of the soft portion 44.
- the third portion 52 fits inside the second portion 50 or the first portion 48 in a state of being connected to the second portion 50.
- the first fragile portion 54 is plastically deformed, the third portion 52 and the second portion 50 are accommodated inside the first portion 48 with the second portion 50 connected to the first portion 48.
- the hard portion 42 of the present embodiment has insulating properties and is provided on a separator 12 that insulates the power storage device 10 from the outside (for example, the adjacent power storage device 10, the end plate 4, the restraint member 6, etc.). , Consists of a part of the separator 12. As a result, the hard portion 42 can be easily installed. Further, it is possible to suppress an increase in the number of parts of the power storage module 1 due to the provision of the buffer member 40. Further, the hard portion 42 is arranged so as to overlap the electrode body 38 when viewed from the first direction X. As a result, the expansion of the power storage device 10 can be more reliably absorbed by the buffer member 40. Therefore, the load applied to the restraint member 6 can be reduced more reliably.
- the hard portion 42 has the first fragile portion 54 and the second fragile portion 56 and shrinks in two stages, but this is not the case.
- the hard portion 42 has a first portion 48, a second portion 50, and a first fragile portion 54, the first portion 48 being the first power storage device 10a, and the second part 50 being the second power storage device 10b. May be in contact with each other. In this case, the hard portion 42 shrinks in one step due to the fracture or plastic deformation of the first fragile portion 54.
- Modification 2 In the first embodiment, in a state where only the second fragile portion 56 is broken or plastically deformed, the dimension of the hard portion 42 is larger than the dimension of the soft portion 44, but this is not the case.
- the size of the soft part 44 may exceed the size of the hard part 42 in a state where only the second fragile part 56 is broken or plastically deformed.
- the strength of the second fragile portion 56 is lower than that of the first fragile portion 54, and after the second fragile portion 56 is broken and the third portion 52 is displaced, the first fragile portion 54 is formed.
- the second portion 50 is displaced due to breakage or the like, but this is not the case.
- the strength of the first fragile portion 54 is lower than that of the second fragile portion 56, and the second fragile portion 56 breaks after the first fragile portion 54 breaks and the second portion 50 and the third portion 52 are displaced.
- the third portion 52 may be displaced by equalization.
- the second embodiment has the same configuration as the first embodiment except for the shape of the hard portion 42.
- the present embodiment will be mainly described with a configuration different from that of the first embodiment, and the common configuration will be briefly described or omitted.
- FIG. 10A is a front view of the hard portion 42 included in the cushioning member 40 according to the second embodiment.
- 10 (B) is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 10 (A).
- FIG. 10C is a front view of the soft portion 44 included in the cushioning member 40.
- 10 (D) is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 10 (C).
- FIG. 11 is a cross-sectional view of the cushioning member 40 in a state of being sandwiched between two adjacent power storage devices 10.
- the illustration of the wall portion 22 is omitted.
- the cushioning member 40 includes a hard portion 42 and a soft portion 44. By changing the shape of the hard portion 42, the cushioning member 40 shifts from the first state in which the load is received by the hard portion 42 to the second state in which the load is received by the soft portion 44.
- the hard portion 42 of the present embodiment has a fragile portion 46 as a structure for changing its own shape.
- the hard portion 42 has a first portion 48 and a second portion 50. Further, the vulnerable portion 46 includes the first vulnerable portion 54.
- the first portion 48, the first fragile portion 54, and the second portion 50 are integrally molded.
- the separator 12 has a substantially square through hole 20a penetrating the flat surface portion 20 in the first direction X, and the peripheral edge portion of the through hole 20a constitutes the first portion 48. Therefore, the first portion 48 is located closer to the first power storage device 10a than the second part 50 and is separated from the second power storage device 10b. In the present embodiment, the first portion 48 comes into contact with the outer can 14 of the first power storage device 10a.
- the second portion 50 is located closer to the second power storage device 10b than the first part 48 and is separated from the first power storage device 10a. In the present embodiment, the second portion 50 comes into contact with the outer can 14 of the second power storage device 10b.
- the second portion 50 is a small substantially square flat plate having a shape similar to that of the through hole 20a, and its posture is determined so that each side of itself is parallel to each side of the through hole 20a, and the posture is determined from the first direction X. It is arranged inside the through hole 20a as seen.
- the first part 48 and the second part 50 are connected by the first vulnerable part 54.
- the first fragile portion 54 is a portion having a lower strength in the first direction X than the first portion 48 and the second portion 50.
- the hard portion 42 of the present embodiment has four first fragile portions 54.
- Each first fragile portion 54 is a flat plate thinner than the first portion 48 and the second portion 50, and one side is connected to each edge (side) of the peripheral edge of the through hole 20a, and the other side is connected to itself. It is connected to the edge of the second portion 50 facing the edge of the through hole 20a.
- Each of the first fragile portions 54 extends from the first portion 48 toward the second power storage device 10b, and extends toward the center side of the through hole 20a as it approaches the second power storage device 10b. Then, each edge portion of the second portion 50 is connected to the tip of each first fragile portion 54.
- the soft portion 44 can be made of the same material as the soft portion 44 of the first embodiment.
- the shape of the soft portion 44 is the same as that of the soft portion 44 of the first embodiment.
- FIGS. 12 (A) to 12 (D) are cross-sectional views schematically showing how the shape of the buffer member 40 changes when a load is received from the power storage device 10.
- FIG. 12C shows a state in which the first fragile portion 54 is broken.
- FIGS. 12 (A) to 12 (D) the electrode body 38 is not shown.
- the dimensions of the hard portion 42 are larger than the dimensions of the soft portion 44 in the state before the fragile portion 46 is fractured or plastically deformed. Therefore, as shown in FIG. 12A, in the state before the first fragile portion 54 is broken or plastically deformed, the second portion 50 is in contact with the outer can 14 of the second power storage device 10b, and the hard portion 42 is in contact with the outer can 14. Receives the load from the power storage device 10. That is, the buffer member 40 takes the first state.
- the first fragile portion 54 is curved, and the first portion 48 and the second portion 50 are displaced in the direction closer to each other in the first direction X.
- the cushioning member 40 begins to shift from the first state to the second state.
- the outer can 14 of the second power storage device 10b also comes into contact with the soft portion 44, and a load may be applied to the soft portion 44 as well.
- the load received by the soft portion 44 is smaller than the load received by the hard portion 42.
- the first fragile portion 54 breaks or plastically deforms as shown in FIG. 12 (C).
- the hard portion 42 contracts in the first direction X, and the size of the hard portion 42 becomes smaller than the size of the soft portion 44.
- the cushioning member 40 is in the second state in which the soft portion 44 receives the load of the power storage device 10.
- the cushioning member 40 of the present embodiment can also achieve the same effect as that of the first embodiment.
- the cushioning member 40 of the present embodiment may also have a structure that shrinks in two steps as in the first embodiment.
- the first fragile portion 54 is connected to the four sides of the substantially square second portion 50, but this is not the case.
- the first vulnerable portion 54 may be connected only to the two opposite sides of the second portion 50.
- the third embodiment has the same configuration as the first embodiment except for the shape of the hard portion 42.
- the present embodiment will be mainly described with a configuration different from that of the first embodiment, and the common configuration will be briefly described or omitted.
- FIG. 13 is a cross-sectional view of the cushioning member 40 according to the third embodiment, which is sandwiched between two adjacent power storage devices 10.
- the cushioning member 40 includes a hard portion 42 and a soft portion 44. By changing the shape of the hard portion 42, the cushioning member 40 shifts from the first state in which the load is received by the hard portion 42 to the second state in which the load is received by the soft portion 44.
- the hard portion 42 of the present embodiment has a hollow protrusion 60 as a structure for changing its own shape.
- the protrusion 60 can be made of an elastic material such as rubber.
- the protrusion 60 of the present embodiment has a hollow truncated cone shape, and has a top portion 62, a base portion 64, a side wall portion 66, and a hollow portion 68.
- the protrusion 60 is arranged on the flat surface portion 20 of the separator 12 so that the top portion 62 and the base portion 64 are aligned in the first direction X.
- the flat surface portion 20 has a through hole 20a
- the protrusion portion 60 has a base portion 64 arranged in the through hole 20a and projects from the flat surface portion 20 toward the outer can 14 of the second power storage device 10b.
- the base portion 64 abuts on the outer can 14 of the first power storage device 10a
- the top portion 62 abuts on the outer can 14 of the second power storage device 10b.
- the top portion 62 and the base portion 64 are connected by a side wall portion 66.
- the side wall portion 66 is a portion having a lower strength in the first direction X than the top portion 62 and the base portion 64. Therefore, the side wall portion 66 corresponds to the fragile portion 46.
- the hollow portion 68 is a space partitioned by a top portion 62, a base portion 64, and a side wall portion 66.
- the hollow portion 68 is opened through the through hole 20a. That is, in the protrusion 60, the surface of the portion protruding toward the second power storage device 10b on the first power storage device 10a side is recessed toward the second power storage device 10b side. This recess constitutes the hollow portion 68.
- the soft portion 44 can be made of the same material as the soft portion 44 of the first embodiment.
- the shape of the soft portion 44 is the same as that of the soft portion 44 of the first embodiment.
- FIGS. 14 (A) to 14 (C) are cross-sectional views schematically showing how the shape of the buffer member 40 changes when a load is received from the power storage device 10.
- the electrode body 38 is not shown.
- the dimensions of the protrusion 60 are larger than the dimensions of the soft portion 44 in the state before deformation. Therefore, as shown in FIG. 14A, in the state before the protrusion 60 is deformed, the top portion 62 comes into contact with the outer can 14 of the second power storage device 10b, and the protrusion 60 applies the load from the power storage device 10. receive. That is, the buffer member 40 takes the first state.
- the side wall portion 66 curves, and the top portion 62 and the base portion 64 begin to displace in the direction closer to each other in the first direction X. That is, the cushioning member 40 begins to shift from the first state to the second state.
- the outer can 14 of the second power storage device 10b also comes into contact with the soft portion 44, and a load may be applied to the soft portion 44 as well.
- the load received by the soft portion 44 is smaller than the load received by the hard portion 42.
- the side wall 66 is curved so as to bend inward, and the top 62 falls into the hollow portion 68. .. That is, the protrusion 60 has a top portion 62 that enters the hollow portion 68, a part of the shape is inverted, and the protrusion portion 60 contracts in the first direction X. As a result, the dimension of the hard portion 42 becomes smaller than the dimension of the soft portion 44, and the buffer member 40 is in the second state in which the soft portion 44 receives the load of the power storage device 10.
- the cushioning member 40 of the present embodiment can also achieve the same effect as that of the first embodiment.
- the cushioning member 40 of the present embodiment may also have a structure that shrinks in two steps as in the first embodiment.
- the fourth embodiment has the same configuration as the first embodiment except for the shape of the hard portion 42.
- the present embodiment will be mainly described with a configuration different from that of the first embodiment, and the common configuration will be briefly described or omitted.
- FIG. 15 is a cross-sectional view of the cushioning member 40 according to the fourth embodiment, which is sandwiched between two adjacent power storage devices 10.
- the cushioning member 40 includes a hard portion 42 and a soft portion 44. By changing the shape of the hard portion 42, the cushioning member 40 shifts from the first state in which the load is received by the hard portion 42 to the second state in which the load is received by the soft portion 44.
- the hard portion 42 of the present embodiment has a hollow protrusion 60 as a structure for changing its own shape.
- the protrusion 60 can be made of metal or the like.
- the protrusion 60 of the present embodiment has a hollow dome shape, and has a top portion 62, a base portion 64, a side wall portion 66, and a hollow portion 68.
- the protrusion 60 is arranged on the flat surface portion 20 of the separator 12 so that the top portion 62 and the base portion 64 are aligned in the first direction X.
- the flat surface portion 20 has a through hole 20a
- the protrusion portion 60 has a base portion 64 arranged in the through hole 20a and projects from the flat surface portion 20 toward the outer can 14 of the second power storage device 10b.
- the base portion 64 abuts on the outer can 14 of the first power storage device 10a
- the top portion 62 abuts on the outer can 14 of the second power storage device 10b.
- the top portion 62 and the base portion 64 are connected by a side wall portion 66.
- the side wall portion 66 is a portion having a lower strength in the first direction X than the top portion 62 and the base portion 64. Therefore, the side wall portion 66 corresponds to the fragile portion 46.
- the base portion 64 extends parallel to the first direction X, and the side wall portion 66 extends obliquely from the end of the base portion 64 with respect to the first direction X.
- the hollow portion 68 is a space partitioned by a top portion 62, a base portion 64, and a side wall portion 66. The hollow portion 68 is opened through the through hole 20a.
- the soft portion 44 can be made of the same material as the soft portion 44 of the first embodiment.
- the shape of the soft portion 44 is the same as that of the soft portion 44 of the first embodiment.
- 16 (A) to 16 (C) are cross-sectional views schematically showing how the shape of the buffer member 40 changes when a load is received from the power storage device 10.
- the electrode body 38 is not shown.
- the dimensions of the protrusion 60 are larger than the dimensions of the soft portion 44 in the state before deformation. Therefore, as shown in FIG. 16A, in the state before the protrusion 60 is deformed, the top portion 62 abuts on the outer can 14 of the second power storage device 10b, and the protrusion 60 applies the load from the power storage device 10. receive. That is, the buffer member 40 takes the first state.
- the base portion 64 and the side wall portion 66 collapse inward, and the top portion 62 is displaced in the first direction X in the direction approaching the first power storage device 10a.
- the cushioning member 40 begins to shift from the first state to the second state.
- the outer can 14 of the second power storage device 10b also comes into contact with the soft portion 44, and a load may be applied to the soft portion 44 as well.
- the load received by the soft portion 44 is smaller than the load received by the hard portion 42.
- the top portion 62 enters the hollow portion 68 and a part of the shape is inverted as shown in FIG. 16C.
- the protrusion 60 shrinks in the first direction X, and the size of the hard part 42 becomes smaller than the size of the soft part 44.
- the buffer member 40 is in the second state in which the soft portion 44 receives the load of the power storage device 10.
- the cushioning member 40 of the present embodiment can also achieve the same effect as that of the first embodiment.
- the cushioning member 40 of the present embodiment may also have a structure that shrinks in two steps as in the first embodiment.
- an insulating sheet (not shown) may be provided between the protrusion 60 and the first power storage device 10a, and between the protrusion 60 and the second power storage device 10b.
- the buffer member 40 may be provided for all combinations of two adjacent power storage devices 10, or may be provided for some combinations. Further, the shock absorbing member 40 may be provided between the power storage device 10 and the end plate 4 in addition to being provided between the two power storage devices 10. Further, the buffer member 40 may be provided only between the power storage device 10 and the end plate 4.
- the hard portion 42 may be separate from the separator 12. As an example of such a structure, the hard portion 42 is integrally molded with a support substrate (not shown). Then, this support substrate is joined to the separator 12. Examples of the method of joining the support substrate to the separator 12 include a method of insert molding the support substrate and the separator 12, and a method of ultrasonic welding the individually molded separator 12 and the support substrate.
- the number of power storage devices 10 included in the power storage module 1 is not particularly limited, and the power storage module 1 may have at least one power storage device 10.
- the structure of each part of the power storage module 1 including the structure of the end plate 4 and the restraint member 6 is not particularly limited.
- 1 power storage module 10 power storage device, 10a 1st power storage device, 10b 2nd power storage device, 12 separator, 38 electrode body, 40 cushioning member, 42 hard part, 44 soft part, 46 fragile part, 48 1st part, 50th 2 parts, 52 3rd part, 54 1st fragile part, 56 2nd vulnerable part, 60 protrusions, 62 tops, 64 bases, 68 hollow parts.
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Abstract
蓄電モジュールは、少なくとも1つの蓄電装置と、蓄電装置とともに第1方向Xに配列される緩衝部材と、を備える。緩衝部材は、蓄電装置から第1方向Xに荷重を受ける、所定の硬さを有する硬質部および硬質部よりも柔らかい軟質部を有する。硬質部は、所定以上の荷重を受けて形状が変化する。緩衝部材は、荷重を硬質部により受ける第1状態から、硬質部の形状が変化することで、荷重を軟質部により受ける第2状態に移行する。
Description
本開示は、緩衝部材および蓄電モジュールに関する。
例えば車両用等の、高い出力電圧が要求される電源として、複数個の蓄電装置(例えば電池)が直列接続された蓄電モジュールが知られている。一般に蓄電モジュールは、複数の蓄電装置と、隣接する蓄電装置間に配置される複数のセパレータと、蓄電装置の配列方向における両端に配置される一対のエンドプレートと、一対のエンドプレート間に掛け渡されて複数の蓄電装置を配列方向に拘束するバインドバーと、を備えていた。
一般に蓄電装置は、充放電にともなって膨張と収縮とを繰り返す。このため、従来の蓄電モジュールでは、エンドプレートおよびバインドバーでこの膨張を押さえ込んでいた。このような構造では、蓄電装置が大きく膨張するとバインドバーに荷重がかかり、破損を招くおそれがあった。これに対し、特許文献1には、電池を挟むように設けられた電池ホルダとエンドプレートとの間に弾性部材(緩衝部材)が設けられた蓄電モジュールが開示されている。この蓄電モジュールでは、電池が膨張すると弾性部材が弾性変形し、これにより電池の膨張による荷重を弾性部材で吸収していた。
近年、蓄電モジュールのさらなる高容量化が求められており、この要求を満たすために蓄電装置の高容量化が進んでいる。蓄電装置が高容量化すると、蓄電装置の膨張量が増大し得る。このため、緩衝部材に求められる膨張の吸収量も増大する。一方で、蓄電装置間の電気的接続の保持や、外部からの衝撃等による蓄電装置の飛び出しを防止するために、緩衝部材は、蓄電装置の膨張を吸収しつつ蓄電装置の位置を固定する必要がある。
また、一般に蓄電装置は、使用期間の経過にともない膨張量が増大する。つまり、蓄電装置は、寿命初期と寿命末期とで膨張量が変化する。したがって、蓄電モジュールに用いられる緩衝部材には、寿命末期では蓄電装置の大きな膨張を吸収することができ、蓄電装置の膨張量が小さい寿命初期では蓄電装置を高精度に位置決めできることが求められる。
弾性部材により蓄電装置の膨張を吸収する従来の蓄電モジュールでは、弾性部材の材質が単一であるため、蓄電装置の膨張吸収と位置決めとを両立することが困難であった。蓄電装置の膨張吸収と位置決めとの両立は、蓄電モジュールの信頼性の向上につながるため実現が望まれる。
本開示はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電モジュールの信頼性を高めるための技術を提供することにある。
本開示のある態様は、蓄電モジュールである。この蓄電モジュールは、少なくとも1つの蓄電装置と、蓄電装置とともに第1方向に配列される緩衝部材と、を備える。緩衝部材は、蓄電装置から第1方向に荷重を受ける、所定の硬さを有する硬質部および硬質部よりも柔らかい軟質部を有し、硬質部は、所定以上の荷重を受けて形状が変化し、緩衝部材は、荷重を硬質部により受ける第1状態から、硬質部の形状が変化することで、荷重を軟質部により受ける第2状態に移行する。
本開示の他の態様は、少なくとも1つの蓄電装置とともに第1方向に配列される緩衝部材である。この緩衝部材は、蓄電装置から第1方向に荷重を受ける、所定の硬さを有する硬質部および硬質部よりも柔らかい軟質部を備え、硬質部は、所定以上の荷重を受けて形状が変化し、緩衝部材は、荷重を硬質部により受ける第1状態から、硬質部の形状が変化することで、荷重を軟質部により受ける第2状態に移行する。
以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。
本開示によれば、蓄電モジュールの信頼性を高めることができる。
以下、本開示を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、本開示を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも本開示の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第1」、「第2」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態に係る蓄電モジュールの斜視図である。図2は、蓄電モジュールの分解斜視図である。図2では、緩衝部材40(図6参照)の図示を省略している。蓄電モジュール1は、一例として電池積層体2と、一対の拘束部材6と、冷却板8と、を備える。電池積層体2は、複数の蓄電装置10と、複数のセパレータ12と、一対のエンドプレート4と、を有する。
図1は、実施の形態に係る蓄電モジュールの斜視図である。図2は、蓄電モジュールの分解斜視図である。図2では、緩衝部材40(図6参照)の図示を省略している。蓄電モジュール1は、一例として電池積層体2と、一対の拘束部材6と、冷却板8と、を備える。電池積層体2は、複数の蓄電装置10と、複数のセパレータ12と、一対のエンドプレート4と、を有する。
各蓄電装置10は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル-水素電池、ニッケル-カドミウム電池等の充電可能な二次電池や、電気二重層キャパシタなどのキャパシタである。蓄電装置10は、いわゆる角形電池であり、扁平な直方体形状の外装缶14を有する。外装缶14は一面に略長方形状の開口を有し、この開口を介して外装缶14に正極、負極および多孔質セパレータを含む電極体38(図3参照)や電解液等が収容される。外装缶14は、シュリンクチューブ等の図示しない絶縁フィルムで被覆される。外装缶14の表面を絶縁フィルムで被覆することで、隣り合う蓄電装置10間の短絡と、蓄電装置10とエンドプレート4、拘束部材6および冷却板8のそれぞれとの間の短絡とを抑制することができる。外装缶14の開口には、開口を塞いで外装缶14を封止する封口板16が設けられる。
封口板16には、長手方向の一端寄りに電極体38の正極と電気的に接続される出力端子18が設けられ、他端寄りに電極体38の負極と電気的に接続される出力端子18が設けられる。以下では適宜、正極に接続される出力端子18を正極端子18aと称し、負極に接続される出力端子18を負極端子18bと称する。また、出力端子18の極性を区別する必要がない場合、正極端子18aと負極端子18bとをまとめて出力端子18と称する。外装缶14および封口板16は導電体であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス等の金属で構成される。封口板16と外装缶14とは、例えばレーザー、摩擦攪拌接合、ろう接等で接合される。
外装缶14は、封口板16と対向する底面を有する。また、外装缶14は、開口および底面をつなぐ4つの側面を有する。4つの側面のうち2つは、開口の対向する2つの長辺に接続される一対の長側面である。各長側面は、外装缶14が有する面のうち面積の最も大きい面、すなわち主表面である。2つの長側面を除いた残り2つの側面は、外装缶14の開口および底面の短辺と接続される一対の短側面である。
本実施の形態の説明では、便宜上、封口板16が設けられる側の面を蓄電装置10の上面とする。また、外装缶14の底面を蓄電装置10の底面とし、外装缶14の長側面を蓄電装置10の長側面とし、外装缶14の短側面を蓄電装置10の短側面とする。また、蓄電モジュール1において、蓄電装置10の上面側の面を蓄電モジュール1の上面とし、蓄電装置10の底面側の面を蓄電モジュール1の底面とし、蓄電装置10の短側面側の面を蓄電モジュール1の側面とする。また、蓄電モジュール1の上面側を鉛直方向上方とし、蓄電モジュール1の底面側を鉛直方向下方とする。これらの方向および位置は、便宜上規定したものである。したがって、例えば、本開示において上面と規定された部分は、底面と規定された部分よりも必ず上方に位置することを意味するものではない。よって、封口板16は、外装缶14の底面よりも上方に位置するとは限らない。
封口板16には、一対の出力端子18の間に安全弁(図示せず)が設けられる。安全弁は、外装缶14の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、外装缶14の内部のガスを放出できるように構成される。安全弁は、例えば、封口板16の一部に設けられる他部よりも厚さが薄い薄肉部と、この薄肉部の表面に形成される線状の溝とで構成される。この構成では、外装缶14の内圧が上昇すると、溝を起点に薄肉部が裂けることで安全弁が開弁する。
複数の蓄電装置10は、隣り合う蓄電装置10の長側面どうしが対向するようにして所定の間隔で並設される。本実施の形態では、複数の蓄電装置10が並ぶ方向を第1方向Xとする。また、各蓄電装置10の出力端子18は、互いに同じ方向を向くように配置される。本実施の形態では、各蓄電装置10の出力端子18は、便宜上、鉛直方向上方を向くように配置されている。なお、各蓄電装置10の出力端子18は、異なる方向を向くように配置されてもよい。
隣接する2つの蓄電装置10は、一方の蓄電装置10の正極端子18aと他方の蓄電装置10の負極端子18bとが隣り合うように配列(積層)される。正極端子18aと負極端子18bとは、バスバー(図示せず)を介して直列接続される。なお、隣接する複数個の蓄電装置10における同極性の出力端子18どうしをバスバーで並列接続して蓄電装置ブロックを形成し、蓄電装置ブロックどうしを直列接続してもよい。
セパレータ12は、絶縁スペーサとも呼ばれ、隣接する2つの蓄電装置10の間に配置されて、当該2つの蓄電装置10間を電気的に絶縁する。セパレータ12は、例えば絶縁性を有する樹脂で構成される。セパレータ12を構成する樹脂としては、ポリプロピレン(PP)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、ノリル(登録商標)樹脂(変性PPE)等の熱可塑性樹脂が例示される。複数の蓄電装置10と複数のセパレータ12とは、交互に積層される。また、セパレータ12は、蓄電装置10とエンドプレート4との間にも配置される。
セパレータ12は、平面部20と、壁部22と、を有する。平面部20は、隣接する2つの蓄電装置10の対向する長側面間に介在する。これにより、隣り合う蓄電装置10の外装缶14どうしがより確実に絶縁される。
壁部22は、平面部20の周縁部から蓄電装置10が並ぶ第1方向Xに延び、蓄電装置10の上面の一部、側面、および底面の一部を覆う。これにより、隣り合う蓄電装置10間、あるいは蓄電装置10とエンドプレート4との間の沿面距離を確保することができる。また、蓄電装置10の外装缶14と、拘束部材6とがより確実に絶縁される。また、出力端子18が並ぶ第2方向Yや、蓄電装置10の上面と底面とが並ぶ第3方向Zにおける蓄電装置10の位置を規制あるいは固定することができる。第1方向X、第2方向Yおよび第3方向Zは、互いに直交する方向である。
壁部22は、蓄電装置10の底面が露出するよう切り欠き24を有する。切り欠き24を設けることで、蓄電装置10と冷却板8との間の熱的な接続がセパレータ12によって阻害されることを回避することができる。また、セパレータ12は、第2方向Yにおける両端部に、上方を向く付勢受け部26を有する。
並設された複数の蓄電装置10および複数のセパレータ12は、一対のエンドプレート4で第1方向Xに挟まれる。一対のエンドプレート4と第1方向Xにおける両端に配置する蓄電装置10との間には、セパレータ12が配置される。これにより、蓄電装置10の外装缶14と、エンドプレート4とがより確実に絶縁される。エンドプレート4は、例えば金属板からなる。エンドプレート4には、エンドプレート4を第1方向Xに貫通し、締結ねじ28が螺合するねじ穴4aが設けられる。
一対の拘束部材6は、バインドバーとも呼ばれ、第1方向Xを長手方向とする長尺状の部材である。一対の拘束部材6は、第2方向Yにおいて互いに向かい合うように配列される。一対の拘束部材6の間には、電池積層体2が介在する。各拘束部材6は、本体部30と、支持部32と、複数の付勢部34と、一対の固定部36とを備える。
本体部30は、第1方向Xに延在する矩形状の部分である。本体部30は、各蓄電装置10の側面に対して平行に延在する。支持部32は、第1方向Xに延在するとともに、本体部30の下端から第2方向Yに突出する。支持部32は、第1方向Xに連続する板状体であり、電池積層体2を支持する。
複数の付勢部34は、本体部30の上端に接続され、第2方向Yに突出する。支持部32と各付勢部34とは、第3方向Zにおいて対向する。また、複数の付勢部34は、所定の間隔をあけて第1方向Xに配列される。各付勢部34は、各蓄電装置10に対応して配置される。各付勢部34は板ばね状であり、各蓄電装置10を支持部32に向けて付勢する。
一対の固定部36は、第1方向Xにおける本体部30の両端部から第2方向Yに突出する板状体である。一対の固定部36は、第1方向Xにおいて対向する。各固定部36には、締結ねじ28が挿通される貫通孔36aが設けられる。一対の固定部36により、拘束部材6は電池積層体2に固定される。
冷却板8は、複数の蓄電装置10を冷却するための機構である。冷却板8は、金属等の熱伝導性を有する材料で構成される。電池積層体2は、一対の拘束部材6で拘束された状態で冷却板8の主表面上に載置され、支持部32の貫通孔32aと冷却板8の貫通孔8aとにねじ等の締結部材(図示せず)が挿通されることで、冷却板8に固定される。各蓄電装置10は、冷却板8との間で熱交換することで冷却される。冷却板8には、冷媒が内部を流通する冷媒管(図示せず)が設けられてもよい。
蓄電モジュール1は、例えば以下のようにして組み立てられる。すなわち、複数の蓄電装置10と複数のセパレータ12とが交互に配列され、一対のエンドプレート4で第1方向Xに挟まれることで、電池積層体2が形成される。電池積層体2は、一対の拘束部材6で第2方向Yに挟まれる。各拘束部材6は、貫通孔36aがエンドプレート4のねじ穴4aと重なるように位置合わせされる。この状態で、締結ねじ28が貫通孔36aに挿通され、またねじ穴4aに螺合される。このように、一対の拘束部材6が一対のエンドプレート4に係合されることで、複数の蓄電装置10が拘束される。電池積層体2は、第1方向Xに所定の圧力がかけられた状態で拘束部材6により締結される。
各蓄電装置10は、拘束部材6によって第1方向Xに締め付けられることで、第1方向Xの位置決めがなされる。また、各蓄電装置10は、底面が支持部32によって支持される。各蓄電装置10の底面と支持部32との間にはセパレータ12の壁部22が介在する。また、各蓄電装置10に対応する付勢受け部26には、付勢部34が当接する。各付勢部34は、付勢受け部26を介して各蓄電装置10を支持部32に向けて付勢する。すなわち、支持部32と複数の付勢部34とにより、各蓄電装置10が第3方向Zに挟み込まれる。この結果、各蓄電装置10の第3方向Zの位置決めがなされる。
一例として、これらの位置決めが完了した後に、各蓄電装置10の出力端子18にバスバーが取り付けられて、複数の蓄電装置10の出力端子18どうしが電気的に接続される。例えばバスバーは、溶接により出力端子18に固定される。その後、電池積層体2の上面は、カバー部材(図示せず)で覆われる。カバー部材により、蓄電装置10の出力端子18、バスバー、安全弁等への結露水や塵埃等の接触が防止される。カバー部材は、例えば絶縁性を有する樹脂からなり、ネジや周知の係止機構を含む周知の固定構造(図示せず)により、電池積層体2の上面に固定することができる。
拘束部材6およびカバー部材が取り付けられた電池積層体2は、冷却板8に載置され、貫通孔8aおよび貫通孔32aに締結部材が挿通されることで冷却板8に固定される。以上の工程により、蓄電モジュール1が得られる。なお、電池積層体2を冷却板8に設置した上で、電池積層体2と冷却板8とをまとめて拘束部材6により固定して蓄電モジュール1を製造してもよい。この場合、冷却板8は一対の拘束部材6の内側に配置される。
図3は、各蓄電装置10が膨張する様子を模式的に示す断面図である。図3では、蓄電装置10の個数を間引いて図示している。また、蓄電装置10の内部構造およびセパレータ12の図示を簡略化している。図3に示すように、各蓄電装置10の内部には電極体38が収容される。蓄電装置10は、充放電にともなって外装缶14が膨張と収縮とを繰り返す。外装缶14の膨張は、主に電極体38の膨張によって引き起こされる。各蓄電装置10の外装缶14が膨張すると、電池積層体2には第1方向Xの外側へ向かう荷重G1が発生する。一方、電池積層体2には、拘束部材6によって荷重G1に対応する荷重G2がかけられる。これにより、各蓄電装置10の膨張が押さえ込まれる。
このような構造では、蓄電装置10が膨張すると拘束部材6に荷重がかかる。近年は蓄電装置10の高容量化にともなって蓄電装置10の膨張量が増大する傾向にあるため、拘束部材6にかかる荷重も増大してきている。拘束部材6にかかる荷重が過剰になれば、拘束部材6が破損するおそれがある。破損を防ぐために拘束部材6の強度を高めようとすると、拘束部材6ひいては蓄電モジュール1の大型化やコスト増につながり得る。また、拘束部材6で蓄電装置10の膨張を押さえ込むと、電極体38(特に多孔質セパレータ)が過度に押圧されて、蓄電装置10の性能の低下や短寿命化を招き得る。
拘束部材6による蓄電装置10の拘束を緩めれば、拘束部材6にかかる荷重を低減することができる。しかしながら、蓄電モジュール1内での位置決めのためには、各蓄電装置10にある程度の荷重をかける必要がある。このため、蓄電装置10の拘束を単純に緩めることはできない。さらに、一般に蓄電装置10は、寿命初期から寿命末期にかけて膨張量が徐々に増大する。したがって、蓄電装置10の寿命初期と寿命末期とで、蓄電装置10にかけるべき荷重の大きさが変化する。
これに対し、本実施の形態に係る蓄電モジュール1は、複数の蓄電装置10とともに第1方向Xに配列される緩衝部材40を備える。図4(A)は、実施の形態1に係る緩衝部材40が備える硬質部の正面図である。図4(B)は、図4(A)のA-A線に沿った断面図である。図5(A)は、緩衝部材40が備える軟質部の正面図である。図5(B)は、図5(A)のB-B線に沿った断面図である。図6は、隣接する2つの蓄電装置10に挟まれた状態にある緩衝部材40の断面図である。なお、図4(A)および図4(B)では、壁部22の図示を省略している。
緩衝部材40は、蓄電装置10とともに配列されて、蓄電装置10から第1方向Xに荷重を受ける部材である。図6には、隣接する第1蓄電装置10aおよび第2蓄電装置10bの間に配置される緩衝部材40を図示している。緩衝部材40は、所定の硬さを有する硬質部42と、硬質部42よりも柔らかい軟質部44と、を備える。
硬質部42は、所定以上の荷重を受けて形状が変化する。緩衝部材40は、硬質部42の形状が変化することで、荷重を硬質部42により受ける第1状態から、荷重を軟質部44により受ける第2状態に移行する。つまり、硬質部42および軟質部44は、それぞれ異なるタイミングで蓄電装置10から第1方向Xに荷重を受ける。本実施の形態の硬質部42は、自身の形状を変化させるための構造として、所定以上の荷重を受けて破断または塑性変形する脆弱部46を有する。したがって、緩衝部材40は、脆弱部46が破断または塑性変形することで、第1状態から第2状態に移行する。
硬質部42は、例えば金属や、ポリプロピレン(PP)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、ノリル(登録商標)樹脂(変性PPE)等の硬質の樹脂で構成することができる。本実施の形態の硬質部42は、絶縁性を有し、セパレータ12に設けられてセパレータ12の一部を構成する。したがって、硬質部42は、金属ではなく樹脂で構成される。この場合、硬質部42は、セパレータ12と一体成形することができる。
硬質部42は、セパレータ12の平面部20に設けられる。本実施の形態のセパレータ12は、第1方向Xに平面部20を貫通する貫通孔20aを有する。硬質部42は、第1蓄電装置10a側の端部がこの貫通孔20a内に配置されて、脆弱部46の破断または塑性変形する前の状態において、平面部20から第2蓄電装置10bの外装缶14に向けて突出する。
本実施の形態の硬質部42は、第1部分48、第2部分50および第3部分52を有する。また、脆弱部46には、第1脆弱部54および第2脆弱部56が含まれる。第1部分48~第3部分52、第1脆弱部54および第2脆弱部56は、一体成形されている。
脆弱部46の破断または塑性変形が起こる前の状態で、第1部分48は、第2部分50および第3部分52よりも第1蓄電装置10a側に位置して、第2蓄電装置10bから離間する。第1部分48は円管状であり、第1蓄電装置10a側の端部が貫通孔20a内に配置される。本実施の形態では、第1部分48と平面部20とは一体成形されている。第2部分50は、第1部分48よりも第2蓄電装置10b側に位置して第1蓄電装置10aから離間する。第2部分50は、第1部分48よりも径の小さい円管状であり、第1方向Xから見て第1部分48の内側に配置される。例えば、第1部分48と第2部分50とは、第1方向Xから見て中心軸が重なるように配置される。
第1部分48の第2蓄電装置10b側の端部と、第2部分50の第1蓄電装置10a側の端部とは、第1脆弱部54によって連結される。第1脆弱部54は、第1部分48および第2部分50よりも第1方向Xの強度が低い部分である。例えば、第1脆弱部54は、第1部分48および第2部分50よりも第1方向Xに薄く、第2部分50よりも径の大きい穴を有する円板状である。第1脆弱部54は、各蓄電装置10の外装缶14の長側面に対して平行に拡がり、第1方向Xから見て第1部分48と第2部分50との間に位置する。第2部分50は、第1方向Xから見て第1脆弱部54の穴の内側に配置される。
第3部分52は、第2部分50よりも第2蓄電装置10b側に位置して、第1蓄電装置10aから離間する。第1方向Xにおいて第2部分50と第2蓄電装置10bとの間には第3部分52が介在する。このため、第2部分50は、第1蓄電装置10aからだけでなく、第2蓄電装置10bからも離間する。第3部分52は第2部分50よりも径の小さい円柱状であり、第1方向Xから見て第2部分50の内側に配置される。例えば、第2部分50と第3部分52とは、第1方向Xから見て中心軸が重なるように配置される。なお、第3部分52の形状は円柱状に限定されない。第3部分52は、第2脆弱部56より高い剛性を備えれば、第2蓄電装置10b側の端部が塞がれた筒体や、第1方向Xの両端が開放された筒体等であってもよい。
第2部分50の第2蓄電装置10b側の端部と、第3部分52の第1蓄電装置10a側の端部とは、第2脆弱部56によって連結される。第2脆弱部56は、第2部分50および第3部分52よりも第1方向Xの強度が低い部分である。例えば、第2脆弱部56は、第2部分50および第3部分52よりも第1方向Xに薄く、第3部分52よりも径の大きい穴を中心に有する円板状である。第2脆弱部56は、各蓄電装置10の外装缶14の長側面に対して平行に拡がり、第1方向Xから見て第2部分50と第3部分52との間に位置する。第3部分52は、第1方向Xから見て第2脆弱部56の穴の内側に配置される。
第3部分52、第2部分50および第1部分48は、この順に第1方向Xと垂直な方向、つまりYZ平面方向における寸法が小さくなっている。つまり、第1方向Xと垂直な方向における寸法について、硬質部42の第2蓄電装置10b側の部分の寸法は第1蓄電装置10a側の部分の寸法より小さい。この構成により、第3部分52を第2部分50および第1部分48よりも軟質部44から離間させることができる。また、第2部分50を第1部分48よりも軟質部44から離間させることができる。より具体的には、後述する貫通孔58の内周面から第3部分52までの距離を当該内周面から第2部分50までの距離および当該内周面から第1部分48までの距離よりも長くすることができる。また、当該内周面から第2部分50までの距離を当該内周面から第1部分48までの距離よりも長くすることができる。この構成により、硬質部42の形状が変化した際に、硬質部42が軟質部44を押圧する可能性を低減することができる。これにより、第2状態において軟質部44が圧縮変形する際、硬質部42によって軟質部44の変形が阻害されることを抑制することができる。よって、軟質部44の圧縮代が変化することを抑制することができる。
緩衝部材40は、複数の硬質部42を有する。本実施の形態の各硬質部42は、第1方向Xから見て蓄電装置10が備える電極体38と重なるように配置される。また、複数の硬質部42は、平面部20上に所定の間隔をあけて均等に分散するように配置されている。
軟質部44は、発泡ウレタン等の軟質の樹脂で構成することができる。軟質部44は、例えばシート体であり、セパレータ12の平面部20に対して平行に配置される。軟質部44は、平面部20よりも第2蓄電装置10b側に配置される。軟質部44において平面部20と第1方向Xに重なる部分は、この部分と第1蓄電装置10aとの間に平面部20が介在するため、第1蓄電装置10aから離間している。軟質部44は、第1方向Xから見て硬質部42と重なる位置に少なくとも1つの貫通孔58を有する。本実施の形態の軟質部44は、硬質部42と同じ数の貫通孔58を有する。各貫通孔58は、第1方向Xにシート体を貫通する。硬質部42は、貫通孔58に挿通されるとともに、第2蓄電装置10b側の先端が第1方向Xにおいて軟質部44から突出する。硬質部42の先端を除く部分は、貫通孔58内に配置される。
本実施の形態の硬質部42は、その全体が貫通孔58の内周面から離間している。この構成により、形状の変化した硬質部42によって貫通孔58の内周面が押圧されることを抑制することができる。これにより、第2状態において軟質部44の変形が阻害されることを抑制することができる。なお、硬質部42が貫通孔58の内周面の少なくとも一部から離間していれば、硬質部42による軟質部44の変形阻害を多少なりとも抑制することができる。なお、軟質部44は、シート状でなくてもよく、例えば硬質部42の周囲に配置される複数のブロック体で構成されてもよい。
軟質部44は、第1方向Xにおいて硬質部42と蓄電装置10との間に介在しない。本実施の形態では、硬質部42と第1蓄電装置10aとの間にも、硬質部42と第2蓄電装置10bとの間にも、軟質部44は介在しない。この構成により、第1状態において、硬質部42に加わる荷重が軟質部44に逃げることを抑制することができる。
図7(A)~図7(C)は、蓄電装置10から荷重を受けて緩衝部材40の形状が変化する様子を模式的に示す断面図である。なお、一例として、図7(B)では第2脆弱部56が破断した様子を示し、図7(C)では第1脆弱部54が破断した様子を示している。また、図7(A)~図7(C)では、電極体38の図示を省略している。
第1脆弱部54および第2脆弱部56は、一方が他方よりも強度が低くなるように設計される。本実施の形態では、第2脆弱部56は、第1脆弱部54よりも第1方向Xに薄く、第1脆弱部54よりも強度が低くなっている。したがって、硬質部42は、蓄電装置10の膨張によって第1方向Xの荷重を受けると、第2脆弱部56が先に破断または塑性変形し、第1脆弱部54が後に破断または塑性変形する。
また、第1方向Xにおける寸法(厚さ)について、硬質部42の寸法は、脆弱部46が破断または塑性変形する前の状態で、軟質部44の寸法よりも大きい。したがって、図7(A)に示すように、第1脆弱部54および第2脆弱部56が破断または塑性変形する前の状態では、第3部分52が第2蓄電装置10bの外装缶14に当接し、硬質部42が蓄電装置10からの荷重を受ける。つまり、緩衝部材40は第1状態をとり、第1蓄電装置10aと第2蓄電装置10bとの接近は、硬質部42により規制される。
図7(B)に示すように、第2脆弱部56が破断または塑性変形すると、第3部分52が第2部分50の内部に落ち込んで、硬質部42の寸法は小さくなる。つまり、硬質部42は、第2脆弱部56が破断または塑性変形することで第1方向Xに縮む。しかしながら、硬質部42の寸法は、第1脆弱部54が破断または塑性変形した状態においても、軟質部44の寸法よりも大きい。したがって、第2蓄電装置10bの外装缶14は第2部分50に当接し、硬質部42が蓄電装置10からの荷重を受ける。よって、緩衝部材40は引き続き第1状態をとり、第1蓄電装置10aと第2蓄電装置10bとの接近は、硬質部42により規制される。このとき、第1蓄電装置10aと第2蓄電装置10bとの距離Lは、第1脆弱部54および第2脆弱部56が破断または塑性変形する前よりも小さくなる。
図7(C)に示すように、第2脆弱部56の破断または塑性変形に加えて第1脆弱部54も破断または塑性変形すると、第2部分50が第1部分48の内部に落ち込んで、硬質部42の寸法はさらに小さくなる。つまり、硬質部42は、第1脆弱部54が破断または塑性変形することで第1方向Xに縮む。したがって、本実施の形態の硬質部42は、強度が低い第2脆弱部56が破断または塑性変形した後に強度の高い第1脆弱部54が破断または塑性変形することで、二段階に縮む。この結果、硬質部42の寸法は軟質部44の寸法よりも小さくなり、第2蓄電装置10bの外装缶14は軟質部44に当接し、軟質部44が蓄電装置10からの荷重を受ける。つまり、緩衝部材40は第2状態をとり、第1蓄電装置10aと第2蓄電装置10bとの接近は、軟質部44により規制される。このとき、第1蓄電装置10aと第2蓄電装置10bとの距離Lは、第2脆弱部56が破断または塑性変形する前よりも小さくなる。
上述のように、第1方向Xにおける硬質部42および軟質部44の寸法は、第1状態では硬質部42の方が軟質部44よりも大きく、第2状態では軟質部44の方が硬質部42よりも大きい。したがって、第1状態では、軟質部44は第2蓄電装置10bから離間し、第2状態では、硬質部42は第2蓄電装置10bから離間する。つまり、第1状態では、第1蓄電装置10aと第2蓄電装置10bとの間の距離Lは硬質部42の寸法で規定され、第2状態では、当該距離Lは軟質部44の寸法で規定される。これにより、緩衝部材40が第1状態にあるとき、蓄電装置10からの荷重をより確実に硬質部42で受けることができる。また、緩衝部材40が第2状態にあるとき、蓄電装置10からの荷重をより確実に軟質部44で受けることができる。
また、第1部分48~第3部分52の各寸法は、軟質部44の寸法よりも小さい。この構成により、第2状態において軟質部44が第2蓄電装置10bに当接する際に、形状の変化した硬質部42が第2蓄電装置10bに当接することを抑制することができる。この結果、軟質部44にかかる荷重が偏ることを抑制することができる。
図8(A)は、硬質部42が図7(A)に示す状態にあるときの緩衝部材40における圧縮荷重と圧縮率との関係を示す図である。図8(B)は、硬質部42が図7(B)に示す状態にあるときの緩衝部材40における圧縮荷重と圧縮率との関係を示す図である。図8(C)は、硬質部42が図7(C)に示す状態にあるときの緩衝部材40における圧縮荷重と圧縮率との関係を示す図である。
図8(A)~図8(C)に示すように、各蓄電装置10の膨張量に応じて、緩衝部材40に求められる膨張の吸収量(いなし量)、つまり必要吸収量M1が定まる。また、緩衝部材40には、下限圧縮荷重N1と、上限圧縮荷重N2と、が定まる。下限圧縮荷重N1は、蓄電装置10の位置決めに必要な最小荷重、つまり下限拘束荷重が各蓄電装置10にかけられた際に緩衝部材40にかかる荷重である。また、上限圧縮荷重N2は、拘束部材6の破損や蓄電装置10の性能低下が生じない最大荷重、つまり上限拘束荷重が各蓄電装置10にかけられた際に緩衝部材40にかかる荷重である。したがって、緩衝部材40は、下限圧縮荷重N1から上限圧縮荷重N2の範囲で必要吸収量M1をカバーすることが求められる。
緩衝部材40は、第3部分52が第2蓄電装置10bの外装缶14に当接する状態と、第2部分50が第2蓄電装置10bの外装缶14に当接する状態と、軟質部44が第2蓄電装置10bの外装缶14に当接する状態とのそれぞれにおいて、荷重の吸収特性が変化する。荷重の吸収特性は、荷重を受ける部材の材質に固有の応力-ひずみ曲線や、荷重を受ける部材の形状等に基づいて定まる。
硬質部42は、軟質部44に比べて硬く、変形量が少ない。このため、図8(A)に示すように、第3部分52が第2蓄電装置10bに当接する状態では、小さい圧縮率で下限圧縮荷重N1に到達できる一方で、上限圧縮荷重N2に達するまでの圧縮率も小さい。よって、必要吸収量M1のうち、吸収量M2だけしかカバーすることができない。同様に、図8(B)に示すように、第2部分50が第2蓄電装置10bに当接する状態でも、小さい圧縮率で下限圧縮荷重N1に到達できる一方で、上限圧縮荷重N2に達するまでの圧縮率も小さい。よって、必要吸収量M1のうち、吸収量M3だけしかカバーすることができない。
一方、軟質部44は、硬質部42に比べて柔らかく、変形量が多い。このため、軟質部44が第2蓄電装置10bに当接する状態では、下限圧縮荷重N1に達するまでに硬質部42に比べてより大きな圧縮率が必要であるが、上限圧縮荷重N2に達するまでの圧縮率も大きい。よって、必要吸収量M1のうち、吸収量M2および吸収量M3よりも多い吸収量M4をカバーすることができる。
図9は、第1状態および第2状態を通した緩衝部材40の圧縮荷重と圧縮率との関係を示す図である。例えば、緩衝部材40は、圧縮率m1に達したときに第2脆弱部56が破断し、圧縮率m2に達したときに第1脆弱部54が破断するように設計される。各蓄電装置10の膨張量が比較的小さく、緩衝部材40が圧縮率m1までの範囲で圧縮と圧縮の開放とを繰り返す間は、緩衝部材40は、第3部分52で第2蓄電装置10bからの荷重を受ける第1状態をとる。このような状況は、例えば蓄電装置10の寿命初期に見られる。このとき、緩衝部材40にかかる圧縮荷重と圧縮率との関係は、図8(A)に示す関係に準ずる。
緩衝部材40にかる荷重が増大して、緩衝部材40の圧縮率が圧縮率m1に達すると、第2脆弱部56が破断する。これにより、緩衝部材40は、第2部分50で第2蓄電装置10bからの荷重を受ける第1状態に移行する。その後、各蓄電装置10の膨張量が中程度であり、緩衝部材40が圧縮率m2までの範囲で圧縮と圧縮の開放とを繰り返す間は、緩衝部材40は、当該第1状態を維持する。このような状況は、例えば蓄電装置10の寿命中期に見られる。このとき、緩衝部材40にかかる圧縮荷重と圧縮率との関係は、図8(B)に示す関係に準ずる。
緩衝部材40にかる荷重が増大して、緩衝部材40の圧縮率が圧縮率m2に達すると、第1脆弱部54が破断する。これにより、緩衝部材40は、軟質部44で第2蓄電装置10bからの荷重を受ける第2状態に移行する。その後、各蓄電装置10の膨張量が大きく、緩衝部材40が圧縮率m2以上の範囲で圧縮と圧縮の開放とを繰り返す間は、緩衝部材40は、第2状態を維持する。このような状況は、例えば蓄電装置10の寿命末期に見られる。このとき、緩衝部材40にかかる圧縮荷重と圧縮率との関係は、図8(C)に示す関係に準ずる。
このように、本実施の形態の緩衝部材40は、蓄電装置10からの荷重に応じて形状が変化する構造を有し、相対的に小さい荷重を硬質部42で受け、相対的に大きい荷重を軟質部44で受ける。つまり、緩衝部材40は、荷重を受ける部分の柔軟性とストロークが荷重の大きさに応じて段階的に切り替わる。これにより、図9に示すように、下限圧縮荷重N1から上限圧縮荷重N2の範囲を維持しながら、緩衝部材40に求められる必要吸収量M1を確保することができる。
以上説明したように、本実施の形態に係る蓄電モジュール1は、少なくとも1つの蓄電装置10と、蓄電装置10とともに第1方向Xに配列される緩衝部材40と、を備える。緩衝部材40は、蓄電装置10から第1方向Xに荷重を受ける硬質部42および軟質部44を有する。硬質部42は、所定以上の荷重を受けて形状が変化する。緩衝部材40は、荷重を硬質部42により受ける第1状態から、硬質部42の形状が変化することで、荷重を軟質部44により受ける第2状態に移行する。これにより、寿命初期で蓄電装置10が薄いときは、変形量の少ない硬質部42により荷重を受けることで、蓄電装置10の位置決めに必要な拘束力を保持することができる。一方、寿命末期で蓄電装置10が厚いときは、変形量が多い軟質部44により荷重を受けることで、拘束部材6が破損しない範囲の低い拘束力で蓄電装置10を保持することができる。
したがって、本実施の形態によれば、蓄電装置10の高容量化にともなって蓄電装置10の膨張量が増大したとしても、蓄電装置10の膨張吸収と位置決めとを高い次元で両立することができる。また、寿命初期と寿命末期とで蓄電装置10の膨張量が変化しても、各段階の膨張量に応じた適切な拘束力で蓄電装置10を保持することができる。よって、蓄電モジュール1の信頼性を高めることができる。
また、拘束部材6の高強度化を避けることができるため、拘束部材6ひいては蓄電モジュール1の大型化、重量化、コスト増等を抑制することができる。また、蓄電装置10にかかる荷重が増大して、蓄電装置10の性能が低下したり寿命が縮むことも抑制できる。さらに、例えば軟質部44のみで必要吸収量M1を確保しようとした場合は、緩衝部材40の第1方向Xの厚みを大きくする必要があり、蓄電モジュール1全体の大型化につながってしまう。これに対し、本実施の形態の緩衝部材40によれば、緩衝部材40を厚くすることなく必要吸収量M1を確保することができる。したがって、緩衝部材40の薄型化、ひいては蓄電モジュール1の小型化を図ることができる。
また、第1方向Xにおける硬質部42および軟質部44の厚みは、第1状態では硬質部42の方が軟質部44よりも厚く、第2状態では軟質部44の方が硬質部42よりも厚い。これにより、緩衝部材40が第1状態にあるときは硬質部42でより確実に荷重を受け、緩衝部材40が第2状態にあるときは軟質部44でより確実に荷重を受けることができる。よって、蓄電装置10の膨張吸収と位置決めとの両立をより確実に実現することができる。
また、硬質部42は、所定以上の荷重を受けて破断または塑性変形する脆弱部46を有する。緩衝部材40は、脆弱部46が破断または塑性変形することで、第1状態から第2状態に移行する。これにより、簡単な構成で蓄電装置10の膨張吸収と位置決めとの両立を図ることができる。
また、蓄電モジュール1は、隣接する第1蓄電装置10aおよび第2蓄電装置10bを備え、破断または塑性変形する前の硬質部42は、第1蓄電装置10aおよび第2蓄電装置10bのうち第1蓄電装置10a側に位置して第2蓄電装置10bから離間する第1部分48と、第1部分48よりも第2蓄電装置10b側に位置して第1蓄電装置10aから離間する第2部分50と、を有する。脆弱部46は、第1部分48および第2部分50を連結するとともに第1部分48および第2部分50よりも強度の低い第1脆弱部54を含む。硬質部42は、第1脆弱部54が破断または塑性変形することで第1方向Xに縮む。これにより、簡単な構成で蓄電装置10の膨張吸収と位置決めとの両立を図ることができる。
また、本実施の形態では、破断または塑性変形する前の硬質部42は、第2部分50よりも第2蓄電装置10b側に位置して第1蓄電装置10aから離間する第3部分52を有する。脆弱部46は、第2部分50および第3部分52を連結するとともに第2部分50および第3部分52よりも強度の低い第2脆弱部56を含む。第1脆弱部54および第2脆弱部56は、一方が他方よりも強度が低い。硬質部42は、強度が低い脆弱部46が破断または塑性変形した後に、強度の高い脆弱部46が破断または塑性変形することで二段階に縮む。これにより、蓄電装置10の膨張吸収と位置決めとをより高い次元で両立することができる。
また、第2脆弱部56が破断したとき、第3部分52は第2部分50から分離し、第2部分50または第1部分48の内部に収まる。また、第1脆弱部54が破断したとき、第2部分50は第1部分48から分離し、第3部分52および第2部分50は第1部分48の内部に収まる。これにより、緩衝部材40が第1状態から第2状態に移行する際に、硬質部42の寸法をより確実に軟質部44の寸法よりも小さくすることができる。なお、第2脆弱部56が塑性変形する場合は、第3部分52は第2部分50に接続された状態で第2部分50または第1部分48の内部に収まる。第1脆弱部54が塑性変形する場合は、第2部分50が第1部分48に接続された状態で第3部分52および第2部分50は第1部分48の内部に収まる。
また、本実施の形態の硬質部42は、絶縁性を有し、蓄電装置10と外部(例えば、隣接する蓄電装置10、エンドプレート4、拘束部材6等)とを絶縁するセパレータ12に設けられ、セパレータ12の一部を構成する。これにより、硬質部42を簡単に設置することができる。また、緩衝部材40を設けることによる蓄電モジュール1の部品点数の増大を抑制することができる。また、硬質部42は、第1方向Xから見て電極体38と重なるように配置される。これにより、蓄電装置10の膨張をより確実に緩衝部材40によって吸収することができる。よって、拘束部材6にかかる負荷をより確実に軽減することができる。
(変形例1)
実施の形態1では、硬質部42は第1脆弱部54と第2脆弱部56とを有して2段階に縮むがその限りでない。硬質部42は、第1部分48と、第2部分50と、第1脆弱部54と、を有し、第1部分48が第1蓄電装置10aに、第2部分50が第2蓄電装置10bにそれぞれ当接してもよい。この場合、第1脆弱部54の破断または塑性変形によって硬質部42は一段階に縮む。
実施の形態1では、硬質部42は第1脆弱部54と第2脆弱部56とを有して2段階に縮むがその限りでない。硬質部42は、第1部分48と、第2部分50と、第1脆弱部54と、を有し、第1部分48が第1蓄電装置10aに、第2部分50が第2蓄電装置10bにそれぞれ当接してもよい。この場合、第1脆弱部54の破断または塑性変形によって硬質部42は一段階に縮む。
(変形例2)
実施の形態1では、第2脆弱部56のみが破断または塑性変形した状態において、硬質部42の寸法は軟質部44の寸法よりも大きいがその限りでない。第2脆弱部56のみが破断または塑性変形した状態で、軟質部44の寸法が硬質部42の寸法を上回ってもよい。
実施の形態1では、第2脆弱部56のみが破断または塑性変形した状態において、硬質部42の寸法は軟質部44の寸法よりも大きいがその限りでない。第2脆弱部56のみが破断または塑性変形した状態で、軟質部44の寸法が硬質部42の寸法を上回ってもよい。
(変形例3)
実施の形態1では、第2脆弱部56の方が第1脆弱部54よりも強度が低く、第2脆弱部56が破断等して第3部分52が変位した後に、第1脆弱部54が破断等して第2部分50が変位するがこの限りでない。第1脆弱部54の方が第2脆弱部56よりも強度が低く、第1脆弱部54が破断等して第2部分50および第3部分52が変位した後に、第2脆弱部56が破断等して第3部分52が変位してもよい。
実施の形態1では、第2脆弱部56の方が第1脆弱部54よりも強度が低く、第2脆弱部56が破断等して第3部分52が変位した後に、第1脆弱部54が破断等して第2部分50が変位するがこの限りでない。第1脆弱部54の方が第2脆弱部56よりも強度が低く、第1脆弱部54が破断等して第2部分50および第3部分52が変位した後に、第2脆弱部56が破断等して第3部分52が変位してもよい。
(実施の形態2)
実施の形態2は、硬質部42の形状を除き、実施の形態1と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態1と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
実施の形態2は、硬質部42の形状を除き、実施の形態1と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態1と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
図10(A)は、実施の形態2に係る緩衝部材40が備える硬質部42の正面図である。図10(B)は、図10(A)のC-C線に沿った断面図である。図10(C)は、緩衝部材40が備える軟質部44の正面図である。図10(D)は、図10(C)のD-D線に沿った断面図である。図11は、隣接する2つの蓄電装置10に挟まれた状態にある緩衝部材40の断面図である。なお、図10(A)および図10(B)では、壁部22の図示を省略している。
緩衝部材40は、硬質部42と、軟質部44と、を備える。緩衝部材40は、硬質部42の形状が変化することで、荷重を硬質部42により受ける第1状態から、荷重を軟質部44により受ける第2状態に移行する。本実施の形態の硬質部42は、自身の形状を変化させるための構造として脆弱部46を有する。
硬質部42は、第1部分48および第2部分50を有する。また、脆弱部46には、第1脆弱部54が含まれる。第1部分48、第1脆弱部54および第2部分50は、一体成形されている。セパレータ12は、第1方向Xに平面部20を貫通する、略正方形状の貫通孔20aを有し、貫通孔20aの周縁部が第1部分48を構成する。したがって、第1部分48は、第2部分50よりも第1蓄電装置10a側に位置して、第2蓄電装置10bから離間する。本実施の形態では、第1部分48は、第1蓄電装置10aの外装缶14に当接する。
第2部分50は、第1部分48よりも第2蓄電装置10b側に位置して第1蓄電装置10aから離間する。本実施の形態では、第2部分50は、第2蓄電装置10bの外装缶14に当接する。第2部分50は、貫通孔20aと相似形状で且つ小さい略正方形状の平板であり、自身の各辺が貫通孔20aの各辺と平行になるよう姿勢が定められて、第1方向Xから見て貫通孔20aの内側に配置される。
第1部分48と第2部分50とは、第1脆弱部54によって連結される。第1脆弱部54は、第1部分48および第2部分50よりも第1方向Xの強度が低い部分である。本実施の形態の硬質部42は、4つの第1脆弱部54を有する。各第1脆弱部54は、第1部分48および第2部分50よりも薄い平板であり、一辺が貫通孔20aの周縁部の各縁部(辺)に接続され、他辺が自身の接続された貫通孔20aの縁部と対向する第2部分50の縁部に接続される。各第1脆弱部54は、第1部分48から第2蓄電装置10b側に延びるとともに、第2蓄電装置10bに近づくにつれて貫通孔20aの中心側に向かうように延びる。そして、各第1脆弱部54の先端に第2部分50の各縁部が接続される。
軟質部44は、実施の形態1の軟質部44と同様の材料で構成することができる。軟質部44の形状は、実施の形態1の軟質部44と同様である。
図12(A)~図12(D)は、蓄電装置10から荷重を受けて緩衝部材40の形状が変化する様子を模式的に示す断面図である。なお、一例として、図12(C)では第1脆弱部54が破断した様子を示している。また、図12(A)~図12(D)では、電極体38の図示を省略している。
第1方向Xにおける寸法について、硬質部42の寸法は、脆弱部46が破断または塑性変形する前の状態で、軟質部44の寸法よりも大きい。したがって、図12(A)に示すように、第1脆弱部54が破断または塑性変形する前の状態では、第2部分50が第2蓄電装置10bの外装缶14に当接し、硬質部42が蓄電装置10からの荷重を受ける。つまり、緩衝部材40は第1状態をとる。
図12(B)に示すように、蓄電装置10からの荷重が増大すると、第1脆弱部54が湾曲し、第1部分48と第2部分50とが第1方向Xにおいて互いに近づく方向に変位し始める。つまり、緩衝部材40は、第1状態から第2状態に移行し始める。このとき、第2蓄電装置10bの外装缶14は軟質部44にも当接し、軟質部44にも荷重がかかり得る。ただし、軟質部44が受ける荷重は、硬質部42が受ける荷重よりも小さい。
第1脆弱部54の湾曲が進むと、図12(C)に示すように第1脆弱部54が破断または塑性変形する。これにより、硬質部42は第1方向Xに縮んで、硬質部42の寸法が軟質部44の寸法よりも小さくなる。この結果、図12(D)に示すように、緩衝部材40は、軟質部44が蓄電装置10の荷重を受ける第2状態となる。
本実施の形態の緩衝部材40によっても、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。なお、本実施の形態の緩衝部材40についても、実施の形態1と同様に二段階で縮む構造としてもよい。
(変形例4)
実施の形態2では、略正方形状の第2部分50の4辺に第1脆弱部54が接続されているがその限りでない。例えば、第2部分50の対向する2辺のみに第1脆弱部54が接続されてもよい。
実施の形態2では、略正方形状の第2部分50の4辺に第1脆弱部54が接続されているがその限りでない。例えば、第2部分50の対向する2辺のみに第1脆弱部54が接続されてもよい。
(実施の形態3)
実施の形態3は、硬質部42の形状を除き、実施の形態1と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態1と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
実施の形態3は、硬質部42の形状を除き、実施の形態1と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態1と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
図13は、隣接する2つの蓄電装置10に挟まれた状態にある実施の形態3に係る緩衝部材40の断面図である。緩衝部材40は、硬質部42と、軟質部44と、を備える。緩衝部材40は、硬質部42の形状が変化することで、荷重を硬質部42により受ける第1状態から、荷重を軟質部44により受ける第2状態に移行する。本実施の形態の硬質部42は、自身の形状を変化させるための構造として、中空の突起部60を有する。
突起部60は、ゴム等の弾性材料で構成することができる。本実施の形態の突起部60は、中空の円錐台状であり、頂部62と、基底部64と、側壁部66と、中空部68と、を有する。突起部60は、頂部62と基底部64とが第1方向Xに並ぶようにして、セパレータ12の平面部20に配置される。平面部20は貫通孔20aを有し、突起部60は、基底部64が貫通孔20a内に配置されて、平面部20から第2蓄電装置10bの外装缶14に向けて突出する。本実施の形態では、基底部64が第1蓄電装置10aの外装缶14に当接し、頂部62が第2蓄電装置10bの外装缶14に当接する。
頂部62と基底部64とは、側壁部66によって連結される。側壁部66は、頂部62および基底部64よりも第1方向Xの強度が低い部分である。したがって、側壁部66は、脆弱部46に相当する。中空部68は、頂部62、基底部64および側壁部66で区画される空間である。中空部68は、貫通孔20aを介して開口している。つまり、突起部60は、第2蓄電装置10b側に突出する部分の第1蓄電装置10a側の面が第2蓄電装置10b側に向けて窪んでいる。この窪みが中空部68を構成する。
軟質部44は、実施の形態1の軟質部44と同様の材料で構成することができる。軟質部44の形状は、実施の形態1の軟質部44と同様である。
図14(A)~図14(C)は、蓄電装置10から荷重を受けて緩衝部材40の形状が変化する様子を模式的に示す断面図である。なお、図14(A)~図14(C)では、電極体38の図示を省略している。
第1方向Xにおける寸法について、突起部60の寸法は、変形する前の状態で軟質部44の寸法よりも大きい。したがって、図14(A)に示すように、突起部60が変形する前の状態では、頂部62が第2蓄電装置10bの外装缶14に当接し、突起部60が蓄電装置10からの荷重を受ける。つまり、緩衝部材40は第1状態をとる。
図14(B)に示すように、蓄電装置10からの荷重が増大すると、側壁部66が湾曲し、頂部62と基底部64とが第1方向Xにおいて互いに近づく方向に変位し始める。つまり、緩衝部材40は、第1状態から第2状態に移行し始める。このとき、第2蓄電装置10bの外装缶14は軟質部44にも当接し、軟質部44にも荷重がかかり得る。ただし、軟質部44が受ける荷重は、硬質部42が受ける荷重よりも小さい。
そして、突起部60が蓄電装置10から所定以上の荷重を受けると、図14(C)に示すように、側壁部66が内側に折り曲がるように湾曲して、頂部62が中空部68に落ち込む。つまり、突起部60は、頂部62が中空部68に進入して形状の一部が反転し、第1方向Xに縮む。これにより、硬質部42の寸法が軟質部44の寸法よりも小さくなり、緩衝部材40は、軟質部44が蓄電装置10の荷重を受ける第2状態となる。
本実施の形態の緩衝部材40によっても、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。なお、本実施の形態の緩衝部材40についても、実施の形態1と同様に二段階で縮む構造としてもよい。
(実施の形態4)
実施の形態4は、硬質部42の形状を除き、実施の形態1と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態1と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
実施の形態4は、硬質部42の形状を除き、実施の形態1と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態1と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
図15は、隣接する2つの蓄電装置10に挟まれた状態にある実施の形態4に係る緩衝部材40の断面図である。緩衝部材40は、硬質部42と、軟質部44と、を備える。緩衝部材40は、硬質部42の形状が変化することで、荷重を硬質部42により受ける第1状態から、荷重を軟質部44により受ける第2状態に移行する。本実施の形態の硬質部42は、自身の形状を変化させるための構造として、中空の突起部60を有する。
突起部60は、金属等で構成することができる。本実施の形態の突起部60は、中空のドーム状であり、頂部62と、基底部64と、側壁部66と、中空部68と、を有する。突起部60は、頂部62と基底部64とが第1方向Xに並ぶようにして、セパレータ12の平面部20に配置される。平面部20は貫通孔20aを有し、突起部60は、基底部64が貫通孔20a内に配置されて、平面部20から第2蓄電装置10bの外装缶14に向けて突出する。本実施の形態では、基底部64が第1蓄電装置10aの外装缶14に当接し、頂部62が第2蓄電装置10bの外装缶14に当接する。
頂部62と基底部64とは、側壁部66によって連結される。側壁部66は、頂部62および基底部64よりも第1方向Xの強度が低い部分である。したがって、側壁部66は、脆弱部46に相当する。基底部64は第1方向Xに対し平行に延び、側壁部66は基底部64の端部から第1方向Xに対し斜めに延びる。中空部68は、頂部62、基底部64および側壁部66で区画される空間である。中空部68は、貫通孔20aを介して開口している。
軟質部44は、実施の形態1の軟質部44と同様の材料で構成することができる。軟質部44の形状は、実施の形態1の軟質部44と同様である。
図16(A)~図16(C)は、蓄電装置10から荷重を受けて緩衝部材40の形状が変化する様子を模式的に示す断面図である。なお、図16(A)~図16(C)では、電極体38の図示を省略している。
第1方向Xにおける寸法について、突起部60の寸法は、変形する前の状態で軟質部44の寸法よりも大きい。したがって、図16(A)に示すように、突起部60が変形する前の状態では、頂部62が第2蓄電装置10bの外装缶14に当接し、突起部60が蓄電装置10からの荷重を受ける。つまり、緩衝部材40は第1状態をとる。
図16(B)に示すように、蓄電装置10からの荷重が増大すると、基底部64および側壁部66が内側に倒れ込み、頂部62が第1方向Xにおいて第1蓄電装置10aに近づく方向に変位し始める。つまり、緩衝部材40は、第1状態から第2状態に移行し始める。このとき、第2蓄電装置10bの外装缶14は軟質部44にも当接し、軟質部44にも荷重がかかり得る。ただし、軟質部44が受ける荷重は、硬質部42が受ける荷重よりも小さい。
突起部60は、蓄電装置10から所定以上の荷重を受けると、図16(C)に示すように、頂部62が中空部68に進入して形状の一部が反転する。これにより、突起部60が第1方向Xに縮んで、硬質部42の寸法が軟質部44の寸法よりも小さくなる。この結果、緩衝部材40は、軟質部44が蓄電装置10の荷重を受ける第2状態となる。
本実施の形態の緩衝部材40によっても、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。なお、本実施の形態の緩衝部材40についても、実施の形態1と同様に二段階で縮む構造としてもよい。また、突起部60と第1蓄電装置10aとの間、および突起部60と第2蓄電装置10bとの間には、絶縁シート(図示せず)が設けられてもよい。
以上、本開示の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本開示を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本開示の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。また、各実施の形態に含まれる構成要素の任意の組み合わせも、本開示の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。
(変形例5)
緩衝部材40は、隣り合う2つの蓄電装置10の組み合わせの全てに対して設けられてもよいし、一部の組み合わせに対して設けられてもよい。また、緩衝部材40は、2つの蓄電装置10の間に設けられることに加えて、蓄電装置10とエンドプレート4との間にも設けられてもよい。さらに、緩衝部材40は、蓄電装置10とエンドプレート4との間のみに設けられてもよい。
緩衝部材40は、隣り合う2つの蓄電装置10の組み合わせの全てに対して設けられてもよいし、一部の組み合わせに対して設けられてもよい。また、緩衝部材40は、2つの蓄電装置10の間に設けられることに加えて、蓄電装置10とエンドプレート4との間にも設けられてもよい。さらに、緩衝部材40は、蓄電装置10とエンドプレート4との間のみに設けられてもよい。
(変形例6)
硬質部42は、セパレータ12と別体であってもよい。このような構造の一例として、硬質部42は、図示しない支持基板に一体成形される。そして、この支持基板がセパレータ12に接合される。セパレータ12に支持基板を接合する方法としては、支持基板およびセパレータ12をインサート成形する方法や、個別に成形したセパレータ12と支持基板とを超音波溶着する方法などが例示される。
硬質部42は、セパレータ12と別体であってもよい。このような構造の一例として、硬質部42は、図示しない支持基板に一体成形される。そして、この支持基板がセパレータ12に接合される。セパレータ12に支持基板を接合する方法としては、支持基板およびセパレータ12をインサート成形する方法や、個別に成形したセパレータ12と支持基板とを超音波溶着する方法などが例示される。
(その他の変形例)
蓄電モジュール1が備える蓄電装置10の数は特に限定されず、蓄電モジュール1は蓄電装置10を少なくとも1つ有していればよい。エンドプレート4や拘束部材6の構造を含む蓄電モジュール1の各部の構造は、特に限定されない。
蓄電モジュール1が備える蓄電装置10の数は特に限定されず、蓄電モジュール1は蓄電装置10を少なくとも1つ有していればよい。エンドプレート4や拘束部材6の構造を含む蓄電モジュール1の各部の構造は、特に限定されない。
1 蓄電モジュール、 10 蓄電装置、 10a 第1蓄電装置、 10b 第2蓄電装置、 12 セパレータ、 38 電極体、 40 緩衝部材、 42 硬質部、 44 軟質部、 46 脆弱部、 48 第1部分、 50 第2部分、 52 第3部分、 54 第1脆弱部、 56 第2脆弱部、 60 突起部、 62 頂部、 64 基底部、 68 中空部。
Claims (13)
- 少なくとも1つの蓄電装置と、
前記蓄電装置とともに第1方向に配列される緩衝部材と、を備え、
前記緩衝部材は、
前記蓄電装置から第1方向に荷重を受ける、所定の硬さを有する硬質部および前記硬質部よりも柔らかい軟質部を有し、
前記硬質部は、所定以上の前記荷重を受けて形状が変化し、
前記緩衝部材は、前記荷重を前記硬質部により受ける第1状態から、前記硬質部の形状が変化することで、前記荷重を前記軟質部により受ける第2状態に移行することを特徴とする、
蓄電モジュール。 - 第1方向における前記硬質部および前記軟質部の寸法は、前記第1状態では前記硬質部の方が前記軟質部よりも大きく、前記第2状態では前記軟質部の方が前記硬質部よりも大きい、
請求項1に記載の蓄電モジュール。 - 前記硬質部は、所定以上の前記荷重を受けて破断または塑性変形する脆弱部を有し、
前記脆弱部が破断または塑性変形することで、前記第2状態に移行する、
請求項1または2に記載の蓄電モジュール。 - 前記蓄電モジュールは、隣接する第1蓄電装置および第2蓄電装置を備え、
前記破断または塑性変形する前の前記硬質部は、
前記第1蓄電装置および前記第2蓄電装置のうち前記第1蓄電装置側に位置して前記第2蓄電装置から離間する第1部分と、
前記第1部分よりも前記第2蓄電装置側に位置して前記第1蓄電装置から離間する第2部分と、を有し、
前記脆弱部は、前記第1部分および前記第2部分を連結するとともに前記第1部分および前記第2部分よりも強度の低い第1脆弱部を含み、
前記硬質部は、前記第1脆弱部が破断または塑性変形することで前記第1方向に縮む、
請求項3に記載の蓄電モジュール。 - 前記破断または塑性変形する前の前記硬質部は、前記第2部分よりも前記第2蓄電装置側に位置して前記第1蓄電装置から離間する第3部分を有し、
前記脆弱部は、前記第2部分および前記第3部分を連結するとともに前記第2部分および前記第3部分よりも強度の低い第2脆弱部を含み、
前記第1脆弱部および前記第2脆弱部は、一方が他方よりも強度が低く、
前記硬質部は、強度が低い脆弱部が破断または塑性変形した後に強度の高い脆弱部が破断または塑性変形することで二段階に縮む、
請求項4に記載の蓄電モジュール。 - 前記硬質部は、中空の突起部を有し、前記突起部の頂部と基底部とが第1方向に並ぶように配置され、所定以上の前記荷重を受けると前記頂部が前記突起部の中空部に落ち込んで形状の一部が反転する、
請求項1または2に記載の蓄電モジュール。 - 前記硬質部は、絶縁性を有し、蓄電装置と外部とを絶縁するセパレータに設けられて前記セパレータの一部を構成する、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。 - 前記硬質部は、前記第1方向から見て前記蓄電装置が備える電極体と重なるように配置される、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。 - 前記軟質部は、シート体であって、前記第1方向に前記シート体を貫通する少なくとも1つの貫通孔を有し、
前記硬質部は、前記貫通孔に挿通されるとともに、前記第1方向において前記軟質部から突出する、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。 - 前記硬質部は、前記貫通孔の内周面の少なくとも一部から離間する、
請求項9に記載の蓄電モジュール。 - 前記軟質部は、前記第1方向において前記硬質部と前記蓄電装置との間に介在しない、
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。 - 前記第1方向と垂直な方向における寸法について、前記硬質部の第2蓄電装置側の部分
の寸法は第1蓄電装置側の部分の寸法より小さい、
請求項4または5に記載の蓄電モジュール。 - 少なくとも1つの蓄電装置とともに第1方向に配列される緩衝部材であって、
前記蓄電装置から第1方向に荷重を受ける、所定の硬さを有する硬質部および前記硬質部よりも柔らかい軟質部を備え、
前記硬質部は、所定以上の前記荷重を受けて形状が変化し、
前記緩衝部材は、前記荷重を前記硬質部により受ける第1状態から、前記硬質部の形状が変化することで、前記荷重を前記軟質部により受ける第2状態に移行することを特徴とする、
緩衝部材。
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