DE112021003760T5

DE112021003760T5 - Energiespeichervorrichtung

Info

Publication number: DE112021003760T5
Application number: DE112021003760.9T
Authority: DE
Inventors: Hiromu Nakamura; Masaki Kanemoto
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2021-06-18
Publication date: 2023-04-27
Also published as: WO2022014261A1; US20230275327A1; JPWO2022014261A1; JP7670058B2; CN116075973A

Abstract

Ein Energiespeichergerät (1) enthält eine Energiespeichervorrichtung (100), die einen Elektrodenanschluss (120) enthält, der in der positiven Z-Achsen-Richtung angeordnet ist, und eine Sammelschiene (70), die an den Elektrodenanschluss (120) angebunden ist. Die Sammelschiene (70) enthält einen Sammelschienenkörperabschnitt (71), der einen angebundenen Abschnitt (71a) enthält, der an den Elektrodenanschluss (120) angebunden ist, einen ersten Wandabschnitt (72) und einen zweiten Wandabschnitt (73). Der erste Wandabschnitt (72) ist in der positiven Z-Achsen-Richtung von dem Sammelschienenkörperabschnitt (71) aufgerichtet. Der zweite Wandabschnitt (73) ist so angeordnet, dass zumindest ein Teil des zweiten Wandabschnitts den Sammelschienenkörperabschnitt (71) von der positiven Z-Achsen-Richtung aus gesehen überlappt und dem Sammelschienenkörperabschnitt (71) zugewandt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Energiespeichergerät, das eine Energiespeichervorrichtung enthält.
Hintergrundtechnik
Patentdokument 1 offenbart eine zusammengebaute Batterie, die eine Vielzahl von Einheitszellen enthält. In dieser zusammengebauten Batterie ist eine Metallleitung an Elektrodenanschlüsse von benachbarten Einheitszellen angebunden, und dadurch sind die Vielzahl von Einheitszellen in Reihe oder parallel verbunden. Ultraschallanbindung wird verwendet, um die Metallleitung und die Elektrodenanschlüsse der Einheitszellen anzubinden.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: JP-A-2014-222675
Zusammenfassung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösende Probleme
In einem Fall, in dem Ultraschallanbindung verwendet wird, um einen Elektrodenanschluss einer Einheitszelle (Energiespeichervorrichtung) und einer Metallleitung (Sammelschiene) anzubinden, wie in der herkömmlichen zusammengebauten Batterie (Energiespeichervorrichtung), kann die Sammelschiene durch während der Anbindung aufgebrachten Druck verformt werden. In Anbetracht dessen wird Laserschweißen, das ein anzubindendes Objekt in einer kontaktlosen Weise anbinden kann, manchmal zum Anbinden einer Sammelschiene und eines Elektrodenanschlusses verwendet. Laserschweißen weist Vorteile, wie beispielsweise Schweißverformung und relativ leichtes Schweißen zwischen unähnlichen Materialien, auf. Jedoch gibt es eine Möglichkeit, dass Schweißspritzer, was geschmolzenes Metallpulver ist, während des Laserschweißens verstreut werden, und die verstreuten Schweißspritzer eine Ursache eines Defekts, wie beispielsweise Beschädigung eines Harzelements eines Energiespeichergeräts, werden. Es ist verständlich, eine dreidimensionale Struktur zum Verhindern von Verstreuen von Schweißspritzern nahe der Sammelschiene anzuordnen, aber das verkompliziert beispielsweise die Konfiguration des Energiespeichergeräts.
Die vorliegende Erfindung wurde von dem Erfinder der vorliegenden Anmeldung in Anbetracht der obigen Probleme gemacht, auf die sich der Erfinder neuartig fokussiert hat, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Energiespeichergerät mit verbesserter Qualität mit einer simplen Konfiguration bereitzustellen.
Mittel zum Lösen des Problems
Ein Energiespeichergerät gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Energiespeichervorrichtung, die einen Elektrodenanschluss enthält, der in einer ersten Richtung angeordnet ist, und eine Sammelschiene, die an den Elektrodenanschluss angebunden ist, wobei die Sammelschiene einen Sammelschienenkörperabschnitt, der einen angebundenen Abschnitt enthält, der an den Elektrodenanschluss angebunden ist, einen ersten Wandabschnitt, der in der ersten Richtung von dem Sammelschienenkörperabschnitt aufgerichtet ist, und einen zweiten Wandabschnitt enthält, der so angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des zweiten Wandabschnitts den Sammelschienenkörperabschnitt von der ersten Richtung gesehen überlappt und dem Sammelschienenkörperabschnitt zugewandt ist.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Energiespeichergerät mit verbesserter Qualität mit einer simplen Konfiguration bereitzustellen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine externe Erscheinung eines Energiespeichergeräts gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Energiespeichergeräts gemäß der Ausführungsform.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine strukturelle Beziehung zwischen einem Sammelschienenrahmen, Sammelschienen, und elektrischer Ausstattung gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem Energiespeichervorrichtungen und die elektrische Ausstattung miteinander durch die Sammelschiene gemäß der Ausführungsform verbunden sind.
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht entsprechend 4.
6 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die ein Verfahren zum Anbinden der Sammelschiene und der Elektrodenanschlüsse der Energiespeichervorrichtungen gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einer Konfiguration einer Sammelschiene und eines Abschnitts um die Sammelschiene herum gemäß einer ersten Modifikation der Ausführungsform veranschaulicht.
8 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine Konfiguration einer Sammelschiene und eines Abschnitts um die Sammelschiene herum gemäß einer zweiten Modifikation der Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine externe Erscheinung einer Sammelschiene gemäß einer dritten Modifikation der Ausführungsform veranschaulicht.
10 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Verbindungsbeziehung zwischen der Sammelschiene, Energiespeichervorrichtungen und elektrischer Ausstattung gemäß der dritten Modifikation der Ausführungsform veranschaulicht.

Weg zum Ausführen der Erfindung
Ein Energiespeichergerät gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Energiespeichervorrichtung, die einen Elektrodenanschluss enthält, der in einer ersten Richtung angeordnet ist, und eine Sammelschiene, die an den Elektrodenanschluss angebunden ist, wobei die Sammelschiene einen Sammelschienenkörperabschnitt, der einen angebundenen Abschnitt enthält, der an den Elektrodenanschluss angebunden ist, einen ersten Wandabschnitt, der in der ersten Richtung von dem Sammelschienenkörperabschnitt aufgerichtet ist, und einen zweiten Wandabschnitt enthält, der so angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des zweiten Wandabschnitts den Sammelschienenkörperabschnitt von der ersten Richtung gesehen überlappt und dem Sammelschienenkörperabschnitt zugewandt ist.
Gemäß dieser Konfiguration fungiert der erste Wandabschnitt als eine Wand, die Verstreuen von Schweißspritzern, das während des Anbindens des Sammelschienenkörperabschnitts und des Elektrodenanschlusses auftritt, unterdrückt. Dies unterdrückt Auftreten eines Problems, wie beispielsweise Beschädigung an anderen Elementen, was durch Verstreuen von Schweißspritzern verursacht wird. Der zweite Wandabschnitt ist beispielsweise unmittelbar über dem Sammelschienenkörperabschnitt angeordnet und kann als ein Anschluss verwendet werden, der mit elektrischer Ausstattung, wie beispielsweise einem Relais oder einer Steuerschaltung, verbunden ist. Deshalb können Effekte, wie beispielsweise Unterdrückung von Pfadwiderstand zwischen dem Elektrodenanschluss und der elektrischen Ausstattung und eine Reduktion in Größe des Energiespeichergeräts, erhalten werden. Wie oben beschrieben, weist das Energiespeichergerät gemäß dem vorliegenden Aspekt verbesserte Qualität mit einer simplen Konfiguration auf.
Der zweite Wandabschnitt kann eine Öffnung enthalten, die in der ersten Richtung durchdringt, und zumindest ein Teil der Öffnung kann an einer Position angeordnet sein, die den angebundenen Abschnitt von der ersten Richtung gesehen überlappt.
Gemäß dieser Konfiguration können beispielsweise der Sammelschienenkörperabschnitt und der Elektrodenanschluss angebunden werden, indem ein Laserstrahl von einer dem Sammelschienenkörperabschnitt durch die Öffnung zugewandten Position emittiert wird. Der Sammelschienenkörperabschnitt kann also effizient mit einem Laserstrahl durch die Öffnung des zweiten Wandabschnitts bestrahlt werden, und Verstreuen von Schweißspritzern an einen anderen Abschnitt als die Öffnung des zweiten Wandabschnitts kann verhindert werden. Im Ergebnis kann der angebundene Abschnitt, der hohe Zuverlässigkeit aufweist, effizient gebildet werden.
Der zweite Wandabschnitt kann in einer Richtung, die den ersten Wandabschnitt schneidet, von einem Endabschnitt des ersten Wandabschnitts aufgerichtet sein, wobei der Endabschnitt gegenüber dem Sammelschienenkörperabschnitt liegt.
Gemäß dieser Konfiguration wird die Sammelschiene, die eine Konfiguration, bei der der Sammelschienenkörperabschnitt, der erste Wandabschnitt und der zweite Wandabschnitt in dieser Reihenfolge verbunden sind, aufweist, realisiert. Im Ergebnis können Effekte, wie beispielsweise Reduktion im zum Anordnen der Sammelschiene erforderlichen Raumvolumen und weitere Unterdrückung von Pfadwiderstand zwischen dem Elektrodenanschluss und der elektrischen Ausstattung erhalten werden.
Das Energiespeichergerät kann weiterhin ein isolierendes Element enthalten, das zwischen dem Sammelschienenkörperabschnitt und dem zweiten Wandabschnitt angeordnet ist.
Gemäß dieser Konfiguration ist das isolierende Element zwischen dem Sammelschienenkörperabschnitt und dem zweiten Wandabschnitt in der Sammelschiene angeordnet, die eine Struktur aufweist, die die von Sammelschienenkörperabschnitt aufsteigende Wand (erste Wand) aufweist und deshalb empfindlich für externe Kräfte zu einem Kollisionszeitpunkt ist. Mit solch einer Konfiguration fungiert, beispielsweise wenn der erste Wandabschnitt durch Empfangen einer großen externen Kraft verformt wird, das isolierende Element als ein Element, das verhindert, dass ein Abschnitt der Sammelschiene in Kontakt mit einem anderen leitfähigen Element kommt. Deshalb wird eine Möglichkeit, dass ein Kurzschluss zum Kollisionszeitpunkt oder dergleichen auftritt, reduziert.
Der Sammelschienenkörperabschnitt kann einen vorstehenden Abschnitt enthalten, der an einer Position, die den zweiten Wandabschnitt von der ersten Richtung gesehen nicht überlappt, vorgesehen ist und in einer zweiten die erste Richtung schneidenden Richtung vorsteht.
Gemäß dieser Konfiguration enthält in der Struktur, in der der zweite Wandabschnitt unmittelbar über dem Sammelschienenkörperabschnitt vorgesehen ist, der Sammelschienenkörperabschnitt den vorstehenden Abschnitt, der seitlich vorsteht, und deshalb kann der vorstehende Abschnitt als ein drückender Abschnitt zum Drücken des Sammelschienenkörperabschnitts verwendet werden, wenn Anbindungsarbeit durch Laserschweißen oder dergleichen durchgeführt werden. Im Ergebnis kann ein angebundener Abschnitt erhalten werden, der hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Der Sammelschienenkörperabschnitt kann an dem Elektrodenanschluss von jedem von zwei Seite an Seite angeordneten Energiespeichervorrichtungen angebunden sein.
Gemäß dieser Konfiguration fungiert die Sammelschiene als ein leitfähiges Element, das mit der elektrischen Ausstattung, wie beispielsweise einem Relais oder einer Steuerschaltung, verbunden ist, und fungiert auch als ein leitfähiges Element zum Verbinden von zumindest zwei Energiespeichervorrichtungen, die Seite an Seite angeordnet sind, in Serie oder parallel zueinander. Dies trägt zur Unterdrückung des Pfadwiderstands, einer Reduktion in Größe des Energiespeichergeräts oder dergleichen bei, und verbessert im Ergebnis die Qualität des Energiespeichergeräts.
Hiernach wird ein Energiespeichergerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (enthaltend einer Modifikation davon) unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die unten beschriebene Ausführungsform veranschaulicht ein umfassendes oder spezifisches Beispiel. Numerische Werte, Gestalten, Materialien, Bestandselemente, Positionen, an denen die Bestandselemente angeordnet sind, Wege, in denen die Bestandselemente verbunden sind, Herstellungsprozesse, die Reihenfolge der Herstellungsprozesse, und dergleichen, die in der folgenden Ausführungsform veranschaulicht sind, sind lediglich Beispiele, und sollen die vorliegende Erfindung nicht beschränken. In jeder Zeichnung sind Dimensionen und dergleichen nicht strikt veranschaulicht. In den Zeichnungen sind identische oder selbe Bestandselemente identische Bezugszeichen gegeben.
In der Beschreibung und den Zeichnungen, die folgen, wird eine Längsrichtung eines äußeren Gehäuses eines Energiespeichergeräts, eine Richtung, in der eine Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen angeordnet sind, oder eine Richtung, in der lange Seitenflächen eines Gehäuses der Energiespeichervorrichtung einander zugewandt sind, als eine X-Achsen-Richtung definiert. Eine laterale Richtung des äußeren Gehäuses des Energiespeichergeräts, eine Richtung, in der kurze Seitenflächen des Gehäuses der Energiespeichervorrichtung einander zugewandt sind, oder eine Richtung, in der ein Paar von Elektrodenanschlüssen in einer Energiespeichervorrichtung angeordnet sind, wird als eine Y-Achsen-Richtung definiert. Eine Richtung, in der ein Körper und ein Deckel des äußeren Gehäuses des Energiespeichergeräts angeordnet sind, eine Richtung, in der ein Sammelschienenrahmen und eine Energiespeichervorrichtungseinheit angeordnet sind, oder eine oben-unten-Richtung wird als eine Z-Achsen-Richtung definiert. Die X-Achsen-Richtung, die Y-Achsen-Richtung und die Z-Achsen-Richtung sind einander schneidende (orthogonal in der vorliegenden Ausführungsform) Richtungen. Obwohl die Z-Achsen-Richtung abhängig vom Gebrauch nicht die oben-unten-Richtung ist, wird in der folgenden Beschreibung der Einfachheit der Beschreibung halber angenommen, dass die Z-Achsen-Richtung die oben-unten-Richtung ist.
In der folgenden Beschreibung zeigt beispielsweise eine positive X-Achsen-Richtung eine Pfeilrichtung der X-Achse an, und eine negative X-Achsen-Richtung zeigt eine Richtung entgegengesetzt zu der positiven X-Achsen-Richtung an. Dasselbe gilt für die Y-Achsen-Richtung und die Z-Achsen-Richtung. Der Begriff „X-Achsen-Richtung“ meint beide oder einen der zwei Richtungen parallel zu der X-Achse. Dasselbe gilt für die Y-Achse und die Z-Achse.
Außerdem enthalten relative Richtung oder Lage anzeigende Ausdrücke, wie beispielsweise parallel und orthogonal, eine Richtung oder Lage, die nicht genau diese Richtung oder Lage ist. Beispielsweise meint ein Fall, in dem zwei Richtungen orthogonal zueinander sind, nicht nur einen Fall, in dem die zwei Richtungen vollständig orthogonal zueinander sind, sondern meint auch einen Fall, in dem die zwei Richtungen im Wesentlichen orthogonal zueinander sind, also einen Fall, in dem es einen Unterschied von beispielsweise etwa einigen Prozent gibt.
(Ausführungsform)
[1. Allgemeine Beschreibung des Energiespeichergeräts]
Zuerst wird eine schematische Konfiguration eines Energiespeichergeräts 1 gemäß einer Ausführungsform beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine äußere Erscheinung des Energiespeichergeräts 1 gemäß der Ausführungsform veranschaulicht. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Energiespeichergeräts 1 gemäß der Ausführungsform. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine strukturelle Beziehung zwischen einem Sammelschienenrahmen 30, Sammelschienen 60 und 70, und elektrischer Ausstattung 40 gemäß der Ausführungsform veranschaulicht. 3 veranschaulicht einen Zustand, in dem die Sammelschienen 60 und 70 und die elektrische Ausstattung 40 von dem Sammelschienenrahmen 30 getrennt sind. In 3 sind Elemente, wie beispielsweise der Sammelschienenrahmen 30, in einem Zustand veranschaulicht sind, in dem sie um 180° um Z-Achse von der in 2 veranschaulichten Lage gedreht sind.
Innerhalb eines äußeren Gehäuses 10 ist eine Sammelschiene, die die elektrische Ausstattung 40 und einen externen Anschluss 13 miteinander verbindet, aufgenommen, und weiterhin können ein Abstandshalter, der entlang der Energiespeichervorrichtungen 100 angeordnet ist, ein Bindeelement, das die Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 100 zusammenbindet, und dergleichen zusätzlich zu den in 2 und folgenden Zeichnungen veranschaulichten Elementen angeordnet sein. Jedoch werden Darstellung und Beschreibung dieser Elemente in angemessener Weise weggelassen.
Das Energiespeichergerät 1 ist ein Gerät, das mit Elektrizität von einer Außenseite geladen werden kann und Elektrizität zu der Außenseite entladen kann und weist eine im Wesentlichen rechteckige Parallelepiped-Gestalt in der vorliegenden Ausführungsform auf. Das Energiespeichergerät 1 ist beispielsweise ein Batteriemodul (zusammengebaute Batterie), das zur Energiespeicherung, Energiebereitstellung oder dergleichen verwendet wird. Insbesondere wird das Energiespeichergerät 1 beispielsweise als eine Batterie zum Antreiben, Motorstarten oder dergleichen eines sich bewegenden Körpers, wie beispielsweise eines Automobils, eines Motorrads, eines Wasserfahrzeugs, eines Schiffs, eines Schneemobils, einer landwirtschaftlichen Maschine, einer Baumaschine oder eines Schienenfahrzeugs für eine Bahn verwendet wird. Beispiele des Automobils enthalten ein elektrisches Fahrzeug (EV), ein hybrides elektrisches Fahrzeug (HEV), ein plug-in-hybrides elektrisches Fahrzeug (PHEV), und ein Benzin-Fahrzeug. Beispiele des Schienenfahrzeugs für eine elektrische Bahn enthalten einen Zug, eine Einschienenbahn, einen Linearmotorzug und einen hybriden Zug, der sowohl einen Dieselmotor und einen Elektromotor enthält. Das Energiespeichergerät 1 kann auch als eine stationäre Batterie oder dergleichen verwendet werden, was für den Haushaltsgebrauch einen Generator oder dergleichen verwendet werden.
Wie in 1 und 2 veranschaulicht, enthält das Energiespeichergerät 1 das äußere Gehäuse 10 und eine Energiespeichervorrichtungseinheit 50 und den Sammelschienenrahmen 30, die in dem äußeren Gehäuse 10 aufgenommen sind. Das äußere Gehäuse 10 ist ein Gehäuse (Modulgehäuse), das eine Kastengestalt (im Wesentlichen rechteckige Parallelepiped-Gestalt) aufweist, die ein Gehäuse des Energiespeichergeräts 1 bildet. Das äußere Gehäuse 10 ist also außerhalb der Energiespeichervorrichtungseinheit 50 und des Sammelschienenrahmens 30 angeordnet, befestigt die Energiespeichervorrichtungseinheit 50 und den Sammelschienenrahmen 30 an vorgegebenen Positionen, und schützt die Energiespeichervorrichtungseinheit 50 und den Sammelschienenrahmen 30 vor einem Aufprall oder dergleichen. Das äußere Gehäuse 10 ist beispielsweise von einem isolierenden Element, wie beispielsweise Polycarbonat (PC), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polystyrol (PS), einem Polyphenylsulfidharz (PPS), Polyphenylether (PPE (enthaltend modifiziertes PPE)), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyetheretherketon (PEEK), Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether (PFA), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethersulfon (PES), einem ABS-Harz oder einem Verbundmaterial davon gebildet ist, oder einem isolierungsbeschichteten Metall. Das äußere Gehäuse 10 verhindert daher, dass Elemente, wie beispielsweise die Energiespeichervorrichtungseinheit 50, in Kontakt mit einem externen Metallelement oder dergleichen kommen. Das äußere Gehäuse 10 kann von einem leitfähigen Element, wie beispielsweise einem Metall, gebildet sein, solange wie elektrische Isolierung zwischen dem äußeren Gehäuse 10 und den Elementen, wie beispielsweise der Energiespeichervorrichtungseinheit 50 beibehalten wird.
Das äußere Gehäuse 10 enthält einen Außengehäusekörper 12, der einen Körper des äußeren Gehäuses 10 bildet, und einen Deckel 11. Der Außengehäusekörper 12 ist ein rechteckiges zylindrisches Gehäuse mit Boden, das eine Öffnung 12a auf einer Seite der positiven Z-Achsen-Richtung aufweist, und nimmt Elemente, wie beispielsweise, die Energiespeichervorrichtungseinheit 50 und den Sammelschienenrahmen 30 auf.
Der Deckel 11 ist ein rechteckiges Element, dass die Öffnung 12a des Außengehäusekörpers 12 schließt. Der Deckel 11 ist an dem Außengehäusekörper 12, vorzugsweise in einer luftdichten oder wasserdichten Weise, durch einen Kleber, durch Wärmeabdichten, Ultraschallschweißen, Laserschweißen oder dergleichen angebunden. Ein Paar von externen Anschlüssen 13, die ein Paar von positivelektrodenseitigen und negativelektrodenseitigen Modulanschlüssen sind, sind an dem Deckel 11 angeordnet. Das Energiespeichergerät 1 wird mit Elektrizität von der Außenseite geladen und entlädt Elektrizität zu der Außenseite durch das Paar von externen Anschlüssen. Die externen Anschlüsse 13 sind beispielsweise von einem leitfähigen Element, das aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt ist, gebildet.
Die Energiespeichervorrichtungseinheit 50 ist eine Baugruppe der Energiespeichervorrichtungen 100, die eine oder mehrere Energiespeichervorrichtungen 100 enthält. Die Energiespeichervorrichtungseinheit 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält die Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 100, und die Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 100 sind in der X-Achsen-Richtung in einem Zustand angeordnet, in dem lange Seitenflächen 110a der X-Achsen-Richtung zugewandt sind. Die Energiespeichervorrichtungseinheit 50 kann einen Abstandshalter (nicht dargestellt) enthalten, der zwischen benachbarten Energiespeichervorrichtungen 100 angeordnet ist, und kann ein Bindeelement (nicht dargestellt) enthalten, das die Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 100 zusammenbindet.
Die Energiespeichervorrichtungen 100 sind Sekundärbatterien (Batteriezellen), die mit Elektrizität geladen werden können und Elektrizität entladen können, und sind insbesondere Sekundärbatterien mit einem nichtwässrigen Elektrolyten, wie beispielsweise eine Lithiumlonen-Sekundärbatterie. Wie in 2 veranschaulicht, enthält jede der Energiespeichervorrichtungen 100 ein Gehäuse 110, das eine flache rechteckige Parallelepiped-Gestalt (prismatische Gestalt) aufweist, und ein Paar von (positivelektrodenseitigen und negativelektrodenseitigen) Elektrodenanschlüssen 120, die an dem Gehäuse 110 befestigt sind. Eine Elektrodenbaugruppe, ein Stromsammler, eine Elektrolytlösung und anderes (nicht veranschaulicht) sind in dem Gehäuse 110 aufgenommen. Beispiele der in jeder der Energiespeichervorrichtungen 100 enthaltenen Elektrodenbaugruppe enthalten eine Elektrodenbaugruppe vom Wickeltyp, die durch Wickeln einer geschichteten Struktur, enthaltend eine Positivelektrodenplatte, eine Negativelektrodenplatte, und einen Separator, der dazwischen angeordnet ist, gebildet wird. Alternativ kann jede der Energiespeichervorrichtungen 100 eine gestapelte Elektrodenbaugruppe, die durch Stapeln einer Vielzahl von plattenförmigen Elektrodenplatten gebildet wird, oder eine Balgelektrodenbaugruppe enthalten, die durch Falten einer Elektrodenplatte in einer Balggestalt gebildet wird.
Die Energiespeichervorrichtungen 100 sind nicht auf die Sekundärbatterien mit nichtwässrigem Elektrolyten beschränkt, und können andere Sekundärbatterien als die Sekundärbatterien mit nichtwässrigem Elektrolyten sein, oder können Kondensatoren sein. Die Energiespeichervorrichtungen 100 können Primärbatterien sein, deren gespeicherte Elektrizität ohne Laden durch einen Benutzer verwendet werden kann. Die Energiespeichervorrichtungen 100 können Batterien unter Verwendung eines festen Elektrolyten sein. Die Energiespeichervorrichtungen 100 können Energiespeichervorrichtungen vom Taschentyp sein. Die Gestalt der Energiespeichervorrichtungen 100 ist nicht auf die prismatische Gestalt begrenzt und kann eine polygonale Säulengestalt, eine zylindrische Gestalt, eine elliptische Säulengestalt, eine ovale Säulengestalt oder dergleichen sein.
In der vorliegenden Ausführungsform weist das Gehäuse 110, wie in 2 veranschaulicht, das Paar von langen Seitenflächen 110a, ein Paar von kurzen Seitenflächen 11 0b, und eine Anschlussanordnungsfläche 110c auf. Die Anschlussanordnungsfläche 110c ist eine Oberfläche, an der die positivelektrodenseitigen und negativelektrodenseitigen Elektrodenanschlüsse 120 angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist weiterhin ein Gasablassventil 105 an der Anschlussanordnungsfläche 110c angeordnet. Das Gasablassventil 105 ist ein Teil, der durch Einwirken eines inneren Drucks des Gehäuses 110, wenn der innere Druck des Gehäuses 110 exzessiv ansteigt, geöffnet wird, und dadurch Gas im Inneren des Gehäuses 110 zur Außenseite ausstößt.
Der Sammelschienenrahmen 30 ist ein flaches rechteckiges isolierendes Element, das angeordnet ist, um den Anschlussanordnungsflächen 110c der Energiespeichervorrichtungen 100 zugewandt zu sein, und hält die Sammelschienen 60 und 70 und die elektrische Ausstattung 40. Der Sammelschienenrahmen 30 ist beispielsweise von beliebigen elektrisch isolierenden Harzmaterialien oder dergleichen gebildet, die für das äußere Gehäuse 10 verwendet werden können.
Wie in 3 veranschaulicht, weist der Sammelschienenrahmen 30 eine Vielzahl von Sammelschienenöffnungen 30a auf, die die Sammelschienen 60 und 70 in einem Zustand halten, in dem Abschnitte der Sammelschienen 60 und 70 zur Seite der Energiespeichervorrichtung 100 freigelegt sind. Jede der Sammelschienen 60 und 70, die in den Sammelschienenöffnungen 30a angeordnet sind, ist bezüglich des Elektrodenanschlusses 120 positioniert, der ein Anbindungspartner ist, und ist in diesem Zustand an den Elektrodenanschluss 120 beispielsweise durch Laserschweißen angebunden. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Energiespeichervorrichtungseinheit 50 acht Energiespeichervorrichtungen 100. Von den acht Energiespeichervorrichtungen 100 sind benachbarte Energiespeichervorrichtungen 100 parallel durch die Sammelschiene 60 verbunden, und dadurch werden vier Gruppen von parallel verbundenen Energiespeichervorrichtungen 100 gebildet. Außerdem sind diese vier Gruppen von Energiespeichervorrichtungen 100 in Reihe durch drei Sammelschienen 60 verbunden. Die Sammelschiene 70 ist jeweils an einem insgesamt positiven Anschluss 121 und einem insgesamt negativen Anschluss 122 der Energiespeichervorrichtungseinheit 50, die die acht elektrisch auf diese Weise verbundenen Energiespeichervorrichtungen 100 aufweist, angebunden. In der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in 2 veranschaulicht, die positivelektrodenseitigen Elektrodenanschlüsse 120 der Energiespeichervorrichtungen 100 an einem Endabschnitt in der positiven X-Achsen-Richtung der insgesamt positive Anschluss 121, und die negativelektrodenseitigen Elektrodenanschlüsse 120 der zwei Energiespeichervorrichtungen 100 an einem Endabschnitt in der negativen X-Achsen-Richtung sind der insgesamt negative Anschluss 122.
Die an dem Sammelschienenrahmen 30 angeordnete elektrische Ausstattung 40 ist elektrisch an der Energiespeichervorrichtungseinheit 50 durch die Sammelschienen 70 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform enthält, wie in 2 veranschaulicht, das Energiespeichergerät 1 elektrische Ausstattung 41 und 42 als die elektrische Ausstattung 40, die an dem Sammelschienenrahmen 30 angeordnet ist.
Die elektrische Ausstattung 42 ist beispielsweise eine Steuervorrichtung, die eine Batteriemanagementeinheit (BMU) genannt wird, und detektiert eine Spannung von jeder der Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 100, eine Temperatur der Energiespeichervorrichtungseinheit 50 und dergleichen, und steuert Ladezustände der Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 100. Ein Verbindungsanschluss 42a der elektrischen Ausstattung 42 ist mit der Sammelschiene 70 mit einer Schraube 48 verbunden, und dadurch werden die elektrische Ausstattung 42 und die zwei Elektrodenanschlüsse 120, die der insgesamt negative Anschluss 122 sind, elektrisch und mechanisch durch die Sammelschiene 70 verbunden. Die elektrische Ausstattung 42 ist elektrisch mit dem negativelektrodenseitigen externen Anschluss 13 verbunden, der an dem Deckel 11 des äußeren Gehäuses 10 durch eine Sammelschiene (nicht veranschaulicht) befestigt ist.
Die elektrische Ausstattung 41 ist beispielsweise eine Relaiseinheit, die einen elektromagnetischen Schalter aufweist, und weist eine Funktion auf, Laden oder Entladen des Energiespeichergeräts 1 an- und auszuschalten. Ein Verbindungsanschluss 41a der elektrischen Ausstattung 41 ist mit der Sammelschiene 70 mit einer Schraube 48 verbunden, und dadurch werden die elektrische Ausstattung 41 und die zwei Elektrodenanschlüsse 120, die der insgesamt positive Anschluss 121 sind, elektrisch und mechanisch durch die Sammelschiene 70 verbunden. Die elektrische Ausstattung 41 ist elektrisch mit dem positivelektrodenseitigen externen Anschluss 13 verbunden, der an dem Deckel 11 des äußeren Gehäuses 10 durch eine Sammelschiene (nicht veranschaulicht) befestigt ist.
In dem so konfigurierten Energiespeichergerät 1 enthält die Sammelschiene 70, die die elektrische Ausstattung 40 und die Energiespeichervorrichtungseinheit 50 miteinander verbindet, einen Sammelschienenkörperabschnitt 71, einen ersten Wandabschnitt 72 und einen zweiten Wandabschnitt 73, die dreidimensional angeordnet sind, wie in 3 dargestellt. Eine Konfiguration der Sammelschiene 70, die eine solche charakteristische Gestalt aufweist, und ein Abschnitt um die Sammelschiene 70 herum werden unten beschrieben.
[2. Konfiguration der Sammelschiene und eines Abschnitts um die Sammelschiene herum]
Als nächstes wird eine Konfiguration der Sammelschiene 70 und eines Abschnitts um die Sammelschiene 70 herum in dem Energiespeichergerät 1 unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Sammelschienen 70, die die Energiespeichervorrichtungseinheit 50 und die elektrische Ausstattung 40 miteinander verbinden, vorgesehen, und diese zwei Sammelschienen 70 weisen ein gemeinsames Merkmal auf. Deshalb fokussiert sich die folgende Beschreibung auf die Sammelschiene 70, die mit der elektrischen Ausstattung 41 verbunden ist, und Veranschaulichung und Beschreibung der Sammelschiene 70, die mit der elektrischen Ausstattung 42 verbunden ist, wird weggelassen.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem die Energiespeichervorrichtungen 100 und die elektrische Ausstattung 41 miteinander durch die Sammelschiene 70 gemäß der Ausführungsform verbunden sind. In 4 sind nur die Sammelschiene 70 und die zwei Energiespeichervorrichtungen 100 und die elektrische Ausstattung 41, die mit der Sammelschiene 70 verbunden sind, veranschaulicht, und andere Elemente, wie beispielsweise die anderen Energiespeichervorrichtungen 100 und der Sammelschienenrahmen 30, sind nicht dargestellt. 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht entsprechend 4. 6 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die ein Verfahren zum Anbinden der Sammelschiene 70 und der Elektrodenanschlüsse 120 der Energiespeichervorrichtungen 100 gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 4 bis 6 dargestellt, weist in dem Energiespeichergerät 1 gemäß dieser Ausführungsform jede der Energiespeichervorrichtungen 100 den Elektrodenanschluss 120 in der positiven Z-Achsen-Richtung auf, welche ein Beispiel einer ersten Richtung ist. Der Elektrodenanschluss 120 und die Sammelschiene 70 werden an einem angebundenen Abschnitt 71, der in dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 der Sammelschiene 70 vorgesehen ist, angebunden. Der angebundene Abschnitt 71 a wird durch Laserschweißen in der vorliegenden Ausführungsform gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Sammelschienenkörperabschnitt 71 ein Durchgangsloch auf, durch das ein Bolzen verläuft, um Anbindung mit einem Bolzenanschluss zu ermöglichen, aber der Sammelschienenkörperabschnitt 71 kann kein Durchgangsloch zur Anbindung mit einem Bolzenanschluss aufweisen.
Die Sammelschiene 70 enthält weiterhin den ersten Wandabschnitt 72, der in der positiven Z-Achsen-Richtung von dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 aufgerichtet ist. Der erste Wandabschnitt 72 existiert also als eine Metallabschirmwand zum Trennen von einem Raum auf der Seite der positiven Y-Achsen-Richtung, von dem angebundenen Abschnitt 71a aus gesehen. Deshalb wird, selbst in einem Fall, in dem Schweißspritzer während des Laserschweißens zum Ausbilden des angebundenen Abschnitts 71a auftreten, zumindest Verstreuen der Schweißspritzer in Richtung der Seite der positiven Y-Achsen-Richtung der Sammelschiene 70 unterdrückt. Da das Laserschweißen in einem Zustand durchgeführt wird, in dem die Energiespeichervorrichtungseinheit 50 in dem Außengehäusekörper 12 aufgenommen ist, wird von den Schweißspritzern an Abschnitten des Außengehäusekörpers 12 und des Sammelschienenrahmens 30, die auf der Seite der positiven Y-Achsen-Richtung der Sammelschiene 70 gelegen sind, verursachter Schaden durch den ersten Wandabschnitt 72 unterdrückt.
Außerdem wird der der zweite Wandabschnitt 73 an dem ersten Wandabschnitt 72 befestigt, um dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 zugewandt zu sein. Der zweite Wandabschnitt 73 weist ein Anbringungsloch 73a zur Verbindung mit der elektrischen Ausstattung 41 auf, und die Sammelschiene 70 und die elektrische Ausstattung 41 sind miteinander durch Verschrauben der durch den Verbindungsanschluss 41 a der elektrischen Ausstattung 41 und in das Anbringungsloch 73a eingesetzten Schraube 48 und einer Mutter 49 verbunden. Die elektrische Ausstattung 41 ist also mit den Elektrodenanschlüssen 120 in einem Zustand verbunden, in dem ein Leitungspfad zwischen der elektrischen Ausstattung 41 und dem Elektrodenanschluss 120 relativ kurz ist. Der zweite Wandabschnitt 73 weist weiterhin eine Öffnung 74 auf. Wie in 6 veranschaulicht, wird die Öffnung 74 als ein Loch verwendet, durch das ein Laserstrahl La während des Laserschweißens zwischen dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 und dem Elektrodenanschluss 120 der Energiespeichervorrichtung 100 verläuft. Da der zweite Wandabschnitt 73 die Öffnung 74 aufweist, kann also der Sammelschienenkörperabschnitt 71 mit dem Laserstrahl La von einer dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 gegenüberliegenden Position über den zweiten Wandabschnitt 73 bestrahlt werden.
Wie oben beschrieben, enthält das Energiespeichergerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Energiespeichervorrichtung 100, die den Elektrodenanschluss 120 enthält, der in der positiven Z-Achsen-Richtung angeordnet ist, und die Sammelschiene 70, die an dem Elektrodenanschluss 120 angebunden ist. Die Sammelschiene 70 enthält den Sammelschienenkörperabschnitt 71, der den angebundenen Abschnitt 71a aufweist, der an dem Elektrodenanschluss 120 angebunden ist, den ersten Wandabschnitt 72 und den zweiten Wandabschnitt 73. Der erste Wandabschnitt 72 ist in der positiven Z-Achsen-Richtung von dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 aufgerichtet. Der zweite Wandabschnitt 73 ist so angeordnet, dass zumindest ein Teil des zweiten Wandabschnitts den Sammelschienenkörperabschnitt 71 überlappt, von der positiven Z-Achsen-Richtung aus gesehen, und dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 zugewandt ist.
Gemäß dieser Konfiguration fungiert beispielsweise der erste Wandabschnitt 72 als eine Wand, die Verstreuen von Schweißspritzern, die während des Anbindens des Sammelschienenkörperabschnitts 71 und des Elektrodenanschlusses 120 auftreten, unterdrückt. Dies unterdrückt Auftreten eines Problems, wie beispielsweise von Schaden an anderen Elementen, wie beispielsweise dem Sammelschienenrahmen 30 und dem Außengehäusekörper 12, der durch Verstreuen von Schweißspritzern verursacht wird. Der zweite Wandabschnitt 73 ist unmittelbar über dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 (auf der Seite der positiven Z-Achsen-Richtung) angeordnet, und kann als ein mit der elektrischen Ausstattung 41 verbundener Anschluss verwendet werden. Deshalb können Effekte, wie beispielsweise Unterdrückung von Pfadwiderstand zwischen dem Elektrodenanschluss 120 und der elektrischen Ausstattung 41, und eine Reduktion in der Größe des Energiespeichergeräts 1 erhalten werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Sammelschiene 70 ein Element, das die Energiespeichervorrichtungseinheit 50 und die elektrische Ausstattung 40 (41, 42) in einem Hauptstrompfad, durch den ein Strom während des Entladens und Ladens der Energiespeichervorrichtungseinheit 50 fließt, verbindet. Deshalb wird, da der Pfadwiderstand in der Sammelschiene 70 relativ klein ist, beispielsweise die Lade-Entlade-Effizienz des Energiespeichergeräts 1 verbessert. Wie oben beschrieben, kann das Energiespeichergerät 1 gemäß dem vorliegenden Aspekt Qualität mit einer simplen Konfiguration verbessern.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Wandabschnitt 72 außerhalb des angebundenen Abschnitts 71a (auf der Seite der positiven Y-Achsen-Richtung in 4 bis 6) gelegen, von einer Mitte der Energiespeichervorrichtung 100 in der Draufsicht aus gesehen. Jedoch kann der erste Wandabschnitt 72 auf einer inneren Seite des angebundenen Abschnitts 71a (auf der Seite der negativen Y-Achsen-Richtung in 4 bis 6) gelegen sein. Jedoch ist es vorteilhaft, dass der erste Wandabschnitt 72 außerhalb des angebundenen Abschnitts 71a gelegen ist, unter einem Gesichtspunkt des Schützens eines Peripheriekantenabschnitts (siehe 2) der Öffnung 12a des Außengehäusekörpers 12. Insbesondere in einem Fall, in dem der erste Wandabschnitt 72 außerhalb des angebundenen Abschnitts 71a gelegen ist, ist der erste Wandabschnitt 72 zwischen einem Abschnitt des Peripheriekantenabschnitts der Öffnung 12a, der dem angebundenen Abschnitt 71a am nächsten gelegen ist, und dem angebundenen Abschnitt 71a angeordnet. Mit dieser Konfiguration kann der erste Wandabschnitt 72 den Peripheriekantenabschnitt der Öffnung 12a, der noch nicht an den Deckel 11 an den Deckel 11 angebunden wurde, von Schweißspritzern schützen, die während der Bildung des angebundenen Abschnitts 71a erzeugt wurden. Deshalb wird eine Möglichkeit, dass der Peripheriekantenabschnitt der Öffnung 12a durch Schweißspritzer verformt oder beschädigt wird, reduziert. Im Ergebnis können der Deckel 11 und der Außengehäusekörper 12 mit hoher Genauigkeit durch Schweißen oder dergleichen aneinandergebunden werden.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der zweite Wandabschnitt 73 die Öffnung 74 auf, die in der positiven Z-Achsen-Richtung 74 durchdringt, und zumindest ein Teil der Öffnung 74 ist an einer Position angeordnet, die den angebundenen Abschnitt 71a überlappt, von der positiven Z-Achsen-Richtung aus gesehen. Insbesondere ist der angebundene Abschnitt 71a, wie in 6 veranschaulicht, innerhalb eines Projektionsbereichs (Öffnungsbereich 74a) der Öffnung in der Öffnung 74 an dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 ausgebildet. Ein Teil der Öffnung 74 überlappt also den angebundenen Abschnitt 71a, von der positiven Z-Achsen-Richtung aus gesehen.
Gemäß dieser Konfiguration können der Sammelschienenkörperabschnitt 71 und der Elektrodenanschluss 120 durch Emittieren eines Laserstrahls von einer dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 durch die Öffnung 74 zugewandten Position angebunden werden. Der Sammelschienenkörperabschnitt 71 kann also mit dem Laserstrahl von einer Richtung parallel zu einer Dickenrichtung des Sammelschienenkörperabschnitts 71 (von einer Richtung senkrecht zu einer Oberfläche des Sammelschienenkörperabschnitts 71) bestrahlt werden. Der Sammelschienenkörperabschnitt 71 kann also effizient mit dem Laserstrahl durch die Öffnung 74 des zweiten Wandabschnitts 73 bestrahlt werden. Außerdem kann Verstreuen von Schweißspritzern zu anderen Abschnitten als der Öffnung 74 des zweiten Wandabschnitts 73 unterdrückt werden. Im Ergebnis kann der angebundene Abschnitt 71a, der hohe Zuverlässigkeit aufweist, effizient gebildet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der zweite Wandabschnitt 73 in einer den ersten Wandabschnitt 72 schneidenden Richtung von einem Endabschnitt (Endabschnitt in der positiven Z-Achsen-Richtung) des ersten Wandabschnitts 72 aufgerichtet, welcher der Endabschnitt gegenüber dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 ist.
Gemäß dieser Konfiguration ist die Sammelschiene 70, die eine Konfiguration aufweist, in der der Sammelschienenkörperabschnitt 71, der erste Wandabschnitt 72 und der zweite Wandabschnitt 73 in dieser Reihenfolge verbunden sind, realisiert. Im Ergebnis können Effekte, wie beispielsweise Reduktion im zur Anordnung der Sammelschiene 70 erforderlichen Raumvolumens und weitere Unterdrückung des Pfadwiderstands zwischen dem Elektrodenanschluss 120 und der elektrischen Ausstattung 40, erhalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 2 bis 6 veranschaulicht, der Sammelschienenkörperabschnitt 71 an dem Elektrodenanschluss 120 von jedem der zwei Energiespeichervorrichtungen 100, die Seite an Seite angeordnet sind, angebunden.
In der vorliegenden Ausführungsform fungiert die Sammelschiene 70 also als ein leitfähiges Element, das mit der elektrischen Ausstattung 40 verbunden ist, und fungiert auch als ein leitfähiges Element zum Verbinden von zumindest zwei Energiespeichervorrichtungen, die Seite an Seite angeordnet sind, in Serie oder parallel zueinander (in der vorliegenden Ausführungsform parallel zueinander). Dies trägt zur Unterdrückung des Pfadwiderstands, einer Reduktion in Größe des Energiespeichergeräts 1 oder dergleichen bei, und verbessert im Ergebnis die Qualität des Energiespeichergeräts 1.
Obwohl das Energiespeichergerät 1 gemäß der Ausführungsform oben beschrieben wurde, kann das Energiespeichergerät 1 eine von der in 4 bis 6 dargestellten Konfiguration verschiedene Konfiguration aufweisen, wie für die Sammelschiene 70 und einen Abschnitt um die Sammelschiene 70 herum. Deshalb werden Modifikationen der Konfigurationen der Sammelschiene 70 und eines Abschnitts um die Sammelschiene 70 herum unten beschrieben, wobei sich auf einen Unterschied von der obigen Ausführungsform fokussiert wird.
(Erste Modifikation)
7 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einer Konfiguration einer Sammelschiene 70 und eines Abschnitts um die Sammelschiene 70 herum gemäß einer ersten Modifikation der Ausführungsform veranschaulicht. In 7 wird Darstellung der elektrischen Ausstattung 40, die mit der Sammelschiene 70 verbunden ist, weggelassen, und ein isolierendes Element 80 ist in der negativen Y-Achsen-Richtung von einer ursprünglichen Position versetzt.
Wie in 7 veranschaulicht, ist in einem Energiespeichergerät 1a gemäß der ersten Modifikation das isolierende Element 80 an der Sammelschiene 70 angebracht, und dieser Aspekt ist unterschiedlich von dem Energiespeichergerät 1 gemäß der Ausführungsform. Insbesondere enthält das Energiespeichergerät 1a das isolierende Element 80, das zwischen einem Sammelschienenkörperabschnitt 71 und einem zweiten Wandabschnitt 73 angeordnet ist.
Wie oben beschrieben, ist in der vorliegenden Modifikation das isolierende Element 80 zwischen dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 und dem zweiten Wandabschnitt 73 in der Sammelschiene 70 angeordnet, die eine Struktur aufweist, die eine von Sammelschienenkörperabschnitt 71 aufsteigende Wand (erster Wandabschnitt 72) aufweist und deshalb empfindlich für externe Kräfte zu einem Kollisionszeitpunkt ist. Mit solch einer Konfiguration fungiert, beispielsweise wenn der erste Wandabschnitt 72 durch Empfangen einer großen externen Kraft verformt wird, das isolierende Element 80 als ein Element, das verhindert, dass ein Abschnitt der Sammelschiene 70 in Kontakt mit einem anderen leitfähigen Element, wie beispielsweise einem Gehäuse 110 einer Energiespeichervorrichtung 100, kommt. Deshalb wird eine Möglichkeit, dass ein Kurzschluss zum Kollisionszeitpunkt oder dergleichen auftritt, reduziert.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält das isolierende Element 80 einen Mutterhalteabschnitt 81, der eine Mutter 49 hält. Der Mutterhalteabschnitt 81 ist ein nicht kreisförmiger konkaver Abschnitt der eine äußere Peripherie der Mutter 49 abdeckt, die eine nicht kreisförmige Gestalt aufweist, von einer axialen Richtung (Z-Achsen-Richtung) der Mutter 49 aus gesehen. Dies macht es möglich, eine Arbeit zum Anbringen der elektrischen Ausstattung 40 leicht und zuverlässig an der Sammelschiene 70 unter Verwendung einer Schraube 48 und der Mutter 49 durchzuführen. Weiterhin sind eine Peripheriefläche und eine untere Oberfläche (eine Oberfläche auf der Seite der Energiespeichervorrichtung 100 (die Seite der negativen Z-Achsen-Richtung)) der Mutter 49 mit dem isolierenden Element 80 bedeckt. Deshalb ist, selbst wenn sich die Mutter 49 aufgrund von Verformung der Sammelschiene 70 zum Kollisionszeitpunkt oder dergleichen bewegt, eine Möglichkeit, dass ein anderes Element durch die Mutter 49, die ein Metallkörper ist, beschädigt ist, reduziert. Das isolierende Element 80 gemäß der vorliegenden Modifikation fungiert also als ein Element zum Verbessern von Sicherheit und fungiert auch als ein Element zum Verbessern von Herstellungseffizienz des Energiespeichergeräts 1a.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Wandabschnitt 72 an einem Endabschnitt auf einer äußeren Seite (Seite der positiven Y-Achsen-Richtung in 7) des Sammelschienenkörperabschnitts 71 angeordnet, von der Mitte der Energiespeichervorrichtung 100 in der Draufsicht gesehen. Deshalb kann, wie in 7 veranschaulicht, das isolierende Element 80, leicht an der Sammelschiene 70 von einer inneren Seite angeordnet werden. Andererseits ist es, wenn der erste Wandabschnitt 72 an einem Endabschnitt auf der inneren Seite (Seite der negativen Y-Achsen-Richtung) des Sammelschienenkörperabschnitts 71 aufgerichtet ist, schwierig, das isolierende Element 80 von der äußeren Seite der Sammelschiene 70 anzuordnen. Insbesondere da ein Peripheriekantenabschnitt (siehe 2) einer Öffnung 12a eines Außengehäusekörpers 12 in der Umgebung der äußeren Seite der Sammelschiene 70 existiert, gibt es eine hohe Möglichkeit, dass der Peripheriekantenabschnitt in den Anordnungsweg des isolierenden Elements 80 gelangt. Es ist also vorteilhaft, dass der erste Wandabschnitt 71 an dem Endabschnitt an der äußeren Seite des Sammelschienenkörperabschnitts 71 aufgerichtet ist, unter einem Gesichtspunkt der Leichtigkeit des Anordnens des isolierenden Elements 80 zwischen dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 und dem zweiten Wandabschnitt 73.
(Zweite Modifikation)
8 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine Konfiguration einer Sammelschiene 70a und eines Abschnitts um die Sammelschiene 70a herum gemäß einer zweiten Modifikation der Ausführungsform veranschaulicht. In 8 wird Darstellung von mit der Sammelschiene 70a verbundener elektrischer Ausstattung weggelassen.
Wie in 8 veranschaulicht, enthält die in einem Energiespeichergerät 1 b gemäß der zweiten Ausführungsform enthaltene Sammelschiene 70a einen Sammelschienenkörper 71, der an einem Elektrodenanschluss 120 einer Energiespeichervorrichtung 100 angebunden ist, einen ersten Wandabschnitt 72, der in der positiven Z-Achsen-Richtung von dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 aufgerichtet ist, und einen zweiten Wandabschnitt 73, der so angeordnet ist, dass er dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 zugewandt ist. In dieser Konfiguration sind die Sammelschiene 70a gemäß der vorliegenden Modifikation und die Sammelschiene 70 gemäß der Ausführungsform identisch. In der Sammelschiene 70a gemäß der vorliegenden Modifikation ist der erste Wandabschnitt 72 an einem Endabschnitt des Sammelschienenkörperabschnitts 71 in der negativen X-Achsen-Richtung in solch einer Lage aufgerichtet, dass eine Dickenrichtung davon in eine Richtung (X-Achsen-Richtung) gerichtet ist, in der die Energiespeichervorrichtungen 100 angeordnet sind. Außerdem ist der zweite Wandabschnitt 73 in positiven X-Achsen-Richtung von einem Endabschnitt des ersten Wandabschnitts 72 in der positiven Z-Achsen-Richtung errichtet. Die Sammelschiene 70 gemäß der Ausführungsform hat eine U-Gestalt als Ganzes, von der X-Achsen-Richtung aus gesehen, wogegen die Sammelschiene 70a gemäß der vorliegenden Modifikation eine U-Gestalt als Ganzes aufweist, von der Y-Achsen-Richtung aus gesehen. Sogar in diesem fungiert der erste Wandabschnitt 72 als eine Wand, die Verstreuen von Schweißspritzern, die während des Anbindens des Sammelschienenkörperabschnitts 71 und des Elektrodenanschlusses 120 auftreten, unterdrückt. Da der zweite Wandabschnitt 73 mit der elektrischen Ausstattung 40 an einer Position nahe dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 verbunden werden kann, ist der Pfadwiderstand zwischen der Energiespeichervorrichtung 100 und der elektrischen Ausstattung relativ klein. Außerdem kann, da der zweite Wandabschnitt 73 eine Öffnung 74 aufweist, der Sammelschienenkörperabschnitt 71 effizient mit einem Laserstrahl durch die Öffnung 74 bestrahlt werden.
Außerdem enthält in der vorliegenden Modifikation der Sammelschienenkörperabschnitt 71 einen vorstehenden Abschnitt 77, der an einer Position vorgesehen ist, die den zweiten Wandabschnitt 73 nicht überlappt, von der positiven Z-Achsen-Richtung aus gesehen, und in einer zweiten die positive Z-Achsen-Richtung schneidenden Richtung (der Y-Achsen-Richtung in der vorliegenden Modifikation) vorsteht.
Wie oben beschrieben, weist in der Struktur, in der der zweite Wandabschnitt 73 unmittelbar über dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 vorgesehen ist, der Sammelschienenkörperabschnitt 71 den vorstehenden Abschnitt 77 auf, der seitlich vorsteht, und deshalb kann der vorstehende Abschnitt 77 als ein drückender Abschnitt zum Drücken des Sammelschienenkörperabschnitts 71 verwendet werden, wenn Anbindungsarbeit durch Laserschweißen oder dergleichen durchgeführt werden. Im Ergebnis kann ein angebundener Abschnitt 71 a erhalten werden, der hohe Zuverlässigkeit aufweist. Der vorstehende Abschnitt 77 kann auch beispielsweise als ein Anbringungsabschnitt verwendet werden, an dem ein elektrisches Kabel zur Spannungsmessung angebracht ist. Die Anzahl und Position des vorstehenden Abschnitts 77 sind nicht besonders beschränkt. Beispielsweise kann der Sammelschienenkörperabschnitt 71 weiterhin einen vorstehenden Abschnitt 77 enthalten, der an einem Endabschnitt in der positiven X-Achsen-Richtung angeordnet ist, und in der positiven X-Achsen-Richtung vorsteht.
(Dritte Modifikation)
9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine externe Erscheinung einer Sammelschiene 170 gemäß einer dritten Modifikation der Ausführungsform veranschaulicht. 10 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Verbindungsbeziehung zwischen der Sammelschiene 170, und Energiespeichervorrichtungen 100 und elektrischer Ausstattung 41 gemäß der dritten Modifikation der Ausführungsform veranschaulicht. In 10 sind nur zwei Energiespeichervorrichtungen, an denen die Sammelschiene 170 angebunden ist, veranschaulicht, und Darstellung anderer Energiespeichervorrichtungen 100 wird weggelassen. In 10 ist eine Sammelschiene 60, die an die anderen Energiespeichervorrichtungen 100 angebunden ist, durch gestrichelte Linien angezeigt, und Darstellung anderer Elemente, wie beispielsweise eines Sammelschienenrahmens, wird weggelassen.
Wie in 9 und 10 veranschaulicht, enthält die Sammelschiene 170 gemäß der vorliegenden Modifikation einen Sammelschienenkörperabschnitt 171, der einen angebundenen Abschnitt 171a aufweist, der an einen Elektrodenanschluss 120 angebunden ist, einen ersten Wandabschnitt 172 und einen zweiten Wandabschnitt173. Der erste Wandabschnitt 172 ist in der positiven Z-Achsen-Richtung von dem Sammelschienenkörperabschnitt 171 aufgerichtet. Der zweite Wandabschnitt 173 ist so angeordnet, dass zumindest ein Teil davon den Sammelschienenkörperabschnitt 171 überlappt und dem Sammelschienenkörperabschnitt 171 zugewandt ist, von der positiven Z-Achsen-Richtung aus gesehen. Diese Konfiguration sind identisch zu denen der Sammelschiene 70 gemäß der Ausführungsform.
Die Sammelschiene 170 gemäß der vorliegenden Modifikation ist unterschiedlich von der Sammelschiene 70 gemäß der Ausführungsform darin, dass Sammelschiene 170 durch Anbinden von zwei Sammelschienen gebildet wird. Insbesondere enthält die Sammelschiene 170 eine erste Sammelschiene 170a, die den Sammelschienenkörperabschnitt 171 und den ersten Wandabschnitt 172 bildet, und eine zweite Sammelschiene 170b, die den zweiten Wandabschnitt 173 bildet. Die erste Sammelschiene 170a und die zweite Sammelschiene 170b sind angebunden durch ein Anbindungselement 175, das einen Bolzen und eine Mutter (nicht dargestellt) enthält.
Selbst in einem Fall, in dem die Sammelschiene 170 von einer Vielzahl von Elementen, wie oben beschrieben, hergestellt wird, fungiert die erste Wand 172 als eine Wand, die Verstreuen von Schweißspritzern, die während des Anbindens des Sammelschienenkörperabschnitts 171 und des Elektrodenanschlusses 120 auftreten, unterdrückt. Der zweite Wandabschnitt 173 ist unmittelbar über dem Sammelschienenkörperabschnitt 171 (auf der Seite der positiven Z-Achsen-Richtung) angeordnet, und kann als ein mit der elektrischen Ausstattung 41 verbundener Anschluss verwendet werden. Deshalb können Effekte, wie beispielsweise Unterdrückung von Pfadwiderstand zwischen dem Elektrodenanschluss 120 und der elektrischen Ausstattung 41 und eine Reduktion in Größe des Energiespeichergeräts 1, erhalten werden. Insbesondere weist in der vorliegenden Modifikation die zweite Sammelschiene 170b einen Schraubenwellenabschnitt 178 zur Verbindung mit der elektrischen Ausstattung 41 auf, und, wie in 10 veranschaulicht, der durch einen Verbindungsanschluss 41 a der elektrischen Ausstattung 41 eingesetzte Schraubenwellenabschnitt 178 und eine Mutter 49 werden miteinander verschraubt, und dadurch werden die Sammelschiene 170 und die elektrische Ausstattung 41 verbunden. Ein Verfahren zum Anbinden der zweiten Sammelschiene 170b und der elektrischen Ausstattung 41 ist nicht besonders beschränkt. Die zweite Sammelschiene 170b und die elektrische Ausstattung 41 können aneinander durch Schweißen oder Tiefziehen gebunden werden.
Weiterhin ist in der vorliegenden Modifikation ein isolierendes Element 180 zwischen dem Sammelschienenkörperabschnitt 171 und dem zweiten Wandabschnitt 173 wie in der ersten Modifikation angeordnet. Mit solch einer Konfiguration fungiert, beispielsweise wenn der erste Wandabschnitt 172 durch Empfangen einer großen externen Kraft verformt wird, das isolierende Element 180 als ein Element, das verhindert, dass die zweite Sammelschiene 170b in Kontakt mit einem anderen leitfähigen Element, wie beispielsweise einem Gehäuse 110 der Energiespeichervorrichtung 100, kommt. Deshalb wird eine Möglichkeit, dass ein Kurzschluss zum Kollisionszeitpunkt oder dergleichen auftritt, reduziert. Wie in 10 veranschaulicht, ist das isolierende Element 180 gemäß der vorliegenden Modifikation eine Sammelschienenabdeckung, die den Sammelschienenkörperabschnitt 171 und die Sammelschiene 60 kollektiv abdeckt. Das isolierende Element 180 kann also nicht nur den Sammelschienenkörperabschnitt 171 schützen, der ein Teil der Sammelschiene 170 ist, sondern auch eine oder mehrere Sammelschienen 60. Mit anderen Worten wird ein Abschnitt der Sammelschienenabdeckung, die eine oder mehrere Sammelschienen 60 schützt, verwendet, um Zuverlässigkeit der elektrischen Isolierung zwischen der zweiten Sammelschiene 170b und anderen leitfähigen Elementen, wie beispielsweise dem Gehäuse 110 der Energiespeichervorrichtung 100 zu verbessern.
Der erste Wandabschnitt 172 der Sammelschiene 170 kann durch einen Teil der zweiten Sammelschiene 170b anstatt der ersten Sammelschiene 170a gebildet werden. Eine Position des ersten Wandabschnitts 172 ist nicht notwendigerweise ein Endabschnitt an einer inneren Seite (der Seite der negativen Y-Achsen-Richtung in 10) des Sammelschienenkörperabschnitts 171. Der erste Wandabschnitt 172 kann an einem Endabschnitt an einer äußeren Seite (der Seite der positiven Y-Achsen-Richtung) des Sammelschienenkörperabschnitts 171 vorgesehen sein. Der erste Wandabschnitt 172 kann an einem von beiden Endabschnitten in einer Breitenrichtung (X-Achsen-Richtung) des Sammelschienenkörperabschnitts 171 vorgesehen sein. Ein Verfahren zum Anbinden der ersten Sammelschiene 170a und der zweiten Sammelschiene 170b ist nicht Befestigen unter Verwendung eines Bolzens und einer Mutter beschränkt. Beispielsweise können die erste Sammelschiene 170a und die zweite Sammelschiene 170b durch ein anderes Anbindungsverfahren, wie beispielsweise Schweißen oder Tiefziehen, angebunden werden. Die Anzahl von getrennten Sammelschienen, die die Sammelschiene 170 bilden, ist nicht auf zwei beschränkt. Eine Sammelschiene 170 kann durch Verbinden von drei oder mehr Sammelschienen konfiguriert sein.
(Andere Ausführungsformen)
Obwohl das Energiespeichergerät 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die hierin offenbarte Ausführungsform ist also illustrativ und ist nicht in jeglicher Beziehung beschränkend, und der Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst alle Änderungen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs, die äquivalent den Ansprüchen sind.
Beispielsweise können die Sammelschiene 70 und die elektrische Ausstattung 40 nicht direkt verbunden sein. Beispielsweise kann ein mit der elektrischen Ausstattung 42, die eine BMU ist, verbundenes elektrisches Kabel mit dem Anbringungsloch 73a durch eine Schraube oder dergleichen verbunden sein, das in dem zweiten Wandabschnitt 73 der Sammelschiene 70 vorgesehen ist. Ein Element, dem Energie zugeführt werden soll (ein mit Energie versorgtes Element), wie beispielsweise die elektrische Ausstattung 40, braucht nicht notwendigerweise mit dem zweiten Wandabschnitt 73 der Sammelschiene 70 verbunden werden. Beispielsweise kann ein nicht mit Energie versorgtes Element, wie beispielsweise der Deckel 11, mit dem zweiten Wandabschnitt 73 der Sammelschiene 70 durch Eingriff, Passen, Binden, Verschrauben oder dergleichen verbunden sein. In diesem Fall kann die Sammelschiene 70 als ein Element fungieren, das das nicht mit Energie versorgte Element stützt. Der erste Wandabschnitt 72 kann als ein Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit dem mit Energie versorgten Element verwendet werden. Beispielsweise kann in einem Zustand, in dem der Elektrodenanschluss 120 an dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 angebunden ist, und die elektrische Ausstattung 40 an dem zweiten Wandabschnitt 73 angebracht ist, ein mit Energie versorgtes Element, wie beispielsweise ein elektrisches Kabel zur Spannungsmessung, oder ein nicht mit Energie versorgtes Element, wie beispielsweise der Deckel 11, weiterhin mit dem ersten Wandabschnitt 72 verbunden sein. In diesem Fall kann der erste Wandabschnitt 72 mit einem Loch, einer Kerbe, einem konvexen Teil, oder dergleichen zum Anbringen des mit Energie versorgten Elements oder des nicht mit Energie versorgten Elements versehen sein.
Die Sammelschiene 70 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist also einen zusätzlichen Verbindungsraum (verbindbarer Bereich) auf, der durch den ersten Wandabschnitt 72 und den zweiten Wandabschnitt 73 gebildet wird, während sie eine im Wesentlichen selbe Größe wie die des Sammelschienenkörperabschnitts 71 in der Draufsicht (von der positiven Z-Achsen-Richtung aus gesehen) aufweist. Deshalb kann gemäß der Sammelschiene 70 die Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 100 elektrisch und mechanisch in einem relativ kleinen Raum verbunden werden, und es ist außerdem möglich, einen Leitungspfad zwischen der Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 100 und der elektrischen Ausstattung 40 und dergleichen zu bilden, und andere Elemente durch mechanische Verbindung zu stützen.
Die Anzahl von Energiespeichervorrichtungen 100, die direkt mit dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 der Sammelschiene 70 verbunden sind, ist nicht auf zwei beschränkt, und es ist nur nötig, dass der Elektrodenanschluss 120 von einem oder mehreren Energiespeichervorrichtungen 100 an dem Sammelschienenkörperabschnitt 71 angebunden ist. Beispielsweise kann die Sammelschiene 60 (siehe 3), die die vier Energiespeichervorrichtungen 100 miteinander verbindet, einen ersten Wandabschnitt, der in der positiven Z-Achsen-Richtung aufgerichtet ist, und einen zweiten Wandabschnitt aufweisen, der angeordnet ist, um der Sammelschiene 60 zugewandt zu sein. Eine dreidimensionale Struktur, die durch eine Kombination von drei plattenförmigen Abschnitten (ein Sammelschienenkörperabschnitt, ein erster Wandabschnitt und ein zweiter Wandabschnitt) gebildet wird, was ein Merkmal der Sammelschiene 70 ist, kann also in jeder Sammelschiene verwendet werden, solange die Sammelschiene mit irgendeiner der Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen verbunden ist. Auf welche Sammelschiene die dreidimensionale Struktur angewendet wird, kann in geeigneter Weise gemäß der Anzahl, dem Typ, der Größe oder der Anordnungsposition der elektrischen Ausstattung 40, die in dem Energiespeichergerät 1 enthalten ist, oder der Größe, der Gestalt, oder dergleichen des äußeren Gehäuses 10 bestimmt werden.
Jede Kombination der in der obigen Ausführungsform und den Modifikationen davon enthaltenen Bestandselemente ist auch innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung umfasst.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann auf ein Energiespeichergerät, das eine Energiespeichervorrichtung, wie beispielsweise eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, enthält, angewendet werden.
Bezugszeichenliste

1, 1a, 1b: Energiespeichergerät
30: Sammelschienenrahmen
40, 41, 42: elektrische Ausstattung
50: Energiespeichervorrichtungseinheit
60, 70, 70a, 170: Sammelschiene
71, 171: Sammelschienenkörperabschnitt
71a, 171a: angebundener Abschnitt
72, 172: erster Wandabschnitt
73, 173: zweiter Wandabschnitt
73a: Anbringungsloch
74: Öffnung
74a: Öffnungsbereich
77: vorstehender Abschnitt
80, 180: isolierendes Element
100: Energiespeichervorrichtung
120: Elektrodenanschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014222675 A [0003]

Claims

Ein Energiespeichergerät, umfassend: eine Energiespeichervorrichtung, die einen Elektrodenanschluss enthält, der in einer ersten Richtung angeordnet ist; und eine Sammelschiene, die an den Elektrodenanschluss angebunden ist, wobei die Sammelschiene enthält: einen Sammelschienenkörperabschnitt, der einen angebundenen Abschnitt enthält, der an den Elektrodenanschluss angebunden ist; einen ersten Wandabschnitt, der in der ersten Richtung von dem Sammelschienenkörperabschnitt aufgerichtet ist; und einen zweiten Wandabschnitt, der so angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des zweiten Wandabschnitts den Sammelschienenkörperabschnitt von der ersten Richtung aus gesehen überlappt und dem Sammelschienenkörperabschnitt zugewandt ist.
Das Energiespeichergerät nach Anspruch 1, wobei der zweite Wandabschnitt eine Öffnung enthält, die in der ersten Richtung durchdringt, und zumindest ein Teil der Öffnung an einer Position angeordnet ist, die den angebundenen Abschnitt von der ersten Richtung aus gesehen überlappt.
Das Energiespeichergerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Wandabschnitt in einer Richtung, die den ersten Wandabschnitt schneidet, von einem Endabschnitt des ersten Wandabschnitts aufgerichtet ist, wobei der Endabschnitt gegenüber dem Sammelschienenkörperabschnitt liegt.
Das Energiespeichergerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend ein isolierendes Element, das zwischen dem Sammelschienenkörperabschnitt und dem zweiten Wandabschnitt angeordnet ist.
Das Energiespeichergerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Sammelschienenkörperabschnitt einen vorstehenden Abschnitt enthält, der an einer Position, die den zweiten Wandabschnitt von der ersten Richtung aus gesehen nicht überlappt, vorgesehen ist und in einer zweiten die erste Richtung schneidenden Richtung vorsteht.
Das Energiespeichergerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Sammelschienenkörperabschnitt an dem Elektrodenanschluss von jedem von zwei Seite an Seite angeordneten Energiespeichervorrichtungen angebunden ist.