JP2010015952A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電素子との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体を用いて、簡素な構成でも蓄電素子の耐衝撃性を向上させることができる蓄電装置を提供する。
【解決手段】 蓄電素子（１１）と、蓄電素子を支持する支持プレート（１２）と、蓄電素子との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体（４）とともに、蓄電素子及び支持プレートを収容するケース（２０）と、を有する。支持プレートは、蓄電素子を貫通させる穴部（１２ａ）と、蓄電素子と接触して蓄電素子を支持する支持部（１２ｄ）と、を有し、穴部及び蓄電素子の間に位置する領域において、熱交換媒体の移動を制限する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、蓄電素子との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体をケース内に収容した蓄電装置に関するものである。

従来、電気的に接続される複数の単電池を、ケース内に収容した電池パックがある（例えば、特許文献１−４参照）。ここで、電池パックが外力を受けた際に、単電池がケース内で移動してしまうのを抑制するために、単電池をケースに固定している。

特許文献１に記載の電池装置では、単電池の上部に間隔保持体を係合させることにより、単電池に対する耐振動性や耐衝撃性を向上させるようにしている。ここで、間隔保持体は、収納箱の内壁面に接触させている。
特開平１０−１９９４９７号公報（段落００１０−００１２、図２，３） 特許第３３４９３４９号公報 特開２０００−１０８６８７号公報

従来の電池パックのように、機械的な構成によって、単電池をケースに固定する場合には、単電池に対して耐衝撃性を持たせるのに、限度がある。そして、耐衝撃性を向上させるためには、単電池をケースに固定するために用いられる部品の数を増やしたり、この部品を形成する材料を変更して部品の強度を向上させたりする必要がある。

この場合には、部品点数の増加によって、電池パックの大きさや重量が増加したり、電池パックの製造コストが上昇したりしてしまう。また、部品の強度を向上させるための材料を用いれば、一般的には、電池パックの製造コストが上昇してしまう。

そこで、本発明の目的は、蓄電素子との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体を用いて、簡素な構成でも蓄電素子の耐衝撃性を向上させることができる蓄電装置を提供することにある。

本願第１の発明である蓄電装置は、蓄電素子と、蓄電素子を支持する支持プレートと、蓄電素子との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体とともに、蓄電素子及び支持プレートを収容するケースと、を有する。そして、支持プレートは、蓄電素子を貫通させる穴部と、蓄電素子と接触して蓄電素子を支持する支持部と、を有し、穴部及び蓄電素子の間に位置する領域において、熱交換媒体の移動を制限する。

ここで、支持部としては、穴部から蓄電素子の側に向かって延びる突起部で構成することができる。そして、複数の突起部を、蓄電素子の外面に沿って設けることができる。また、突起部を、弾性変形が可能な材料で形成することができる。

一方、支持部に対して、蓄電素子を圧入することができる。これにより、支持部による蓄電素子の支持力を向上させることができる。ここで、支持部のうち蓄電素子との接触面を傾斜面として構成しておけば、支持部に対する蓄電素子の圧入を容易に行うことができる。この傾斜面としては、金型を用いて支持プレートを成形する際の抜き勾配を用いることができる。また、支持部及び蓄電素子におけるそれぞれの接触面のうち、少なくとも一方の接触面に、凹凸面を含ませておけば、支持部及び蓄電素子の間における摩擦抵抗を増加させることができる。これにより、支持部による蓄電素子の支持力を向上させることができる。

支持プレートによって、複数の蓄電素子を支持することができる。この場合において、支持部を蓄電素子の端子に接触させることができる。ここで、端子は、発電要素を収容するケースの径よりも小さい径を有する。これにより、蓄電素子の間隔を狭めつつ、支持部の強度を確保することができる。

本願第２の発明である蓄電装置は、蓄電素子及び、蓄電素子を支持する支持プレートを備えた蓄電モジュールと、蓄電素子との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体とともに、蓄電モジュールを収容するケースと、を有する。そして、支持プレート及びケースのうち少なくとも一方の部材は、熱交換媒体の移動を制限することにより、蓄電モジュール及びケースの相対変位に対して、熱交換媒体の移動抵抗を与えるピストン機構を有する。

ここで、ピストン機構は、ピストン部材と、ピストン部材を移動可能に収容する凹部と、で構成することができる。そして、ピストン部材に対して、凹部内に位置する領域と、凹部外に位置する領域との間において、熱交換媒体の移動を許容する通路を形成することができる。この通路としては、ピストン部材を貫通する穴部又は、ピストン部材の表面に形成された溝部で構成することができる。なお、ピストン部材は、凹部内で往復運動できる部材であればよく、ピストン部材の形状（具体的には、ピストン部材の移動方向と直交する面におけるピストン部材の形状）は、適宜設定することができる。そして、凹部の形状は、ピストン部材の形状に沿った形状とすればよい。

ピストン機構は、少なくとも一方の部材における互いに直交する３つの面に設けることができる。これにより、互いに直交する３つの方向（三次元方向）における外力に対して、熱交換媒体の移動抵抗による減衰力を作用させることができる。

本願第１の発明によれば、穴部及び蓄電素子の間における熱交換媒体の移動を制限することにより、蓄電素子及び支持プレートの相対変位に対して、熱交換媒体の移動抵抗を与えている。これにより、蓄電素子が外力を受けて支持プレートに対して変位しようとしても、熱交換媒体の移動抵抗によって、蓄電素子の変位を減衰させることができる。すなわち、蓄電素子の耐衝撃性を向上させることができる。

また、本願第２の発明によれば、ピストン機構を用いて、熱交換媒体の移動を制限することにより、蓄電モジュール及び支持プレートの相対変位に対して、熱交換媒体の移動抵抗を与えている。これにより、蓄電モジュールが外力を受けてケースに対して変位しようとしても、熱交換媒体の移動抵抗によって、蓄電モジュールの変位を減衰させることができる。すなわち、蓄電モジュールの耐衝撃性を向上させることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である電池パック（蓄電装置）の構成について、図１を用いて説明する。ここで、図１は、本実施例の電池パックの構成を示す分解斜視図である。

本実施例の電池パック１は、車両（不図示）に搭載される。具体的には、電池パック１は、車両のフロアパネルやフレームに固定される。この車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車とは、電池パック１の他に、車両の走行に用いられるエネルギを出力する、内燃機関や燃料電池といった他の動力源を備えた車である。また、電気自動車は、電池パック１の出力だけを用いて走行する車である。本実施例の電池パック１は、放電によって車両の走行に用いられるエネルギを出力したり、車両の制動時に発生する運動エネルギを回生電力として充電したりする。なお、車両の外部からの電力供給を受けて充電を行うこともできる。

電池パック１は、電池モジュール（蓄電モジュール）１０と、パックケース２０とを有している。パックケース２０は、電池モジュール１０を収容するための空間を形成する収容部材２１と、収容部材２１の開口部２１ａを覆う蓋部材２２とを有している。蓋部材２２は、収容部材２１にネジ等の締結部材によって固定されたり、溶接によって固定されたりする。これにより、パックケース２０の内部は、密閉状態となる。

また、収容部材２１及び蓋部材２２は、熱伝導性や耐食性等に優れた材料、例えば、後述する熱交換媒体４の熱伝導率と同等又はこれよりも高い熱伝導率を有する材料で形成することができる。具体的には、収容部材２１及び蓋部材２２を、アルミニウムや鉄等といった金属で形成することができる。

ここで、パックケース２０の内部には、電池モジュール１０の他に、電池モジュール１０との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体４が収容されている。この熱交換媒体４は、後述するように、電池モジュール１０（単電池１１）の温度を調節するために用いられる。

熱交換媒体４は、絶縁性を有する液体であり、例えば、油や、フッ素系不活性液体を用いることができる。油としては、例えば、シリコンオイルを用いることができる。また、フッ素系不活性液体としては、例えば、フロリナート、Ｎｏｖｅｃ ＨＦＥ(hydrofluoroether)、Ｎｏｖｅｃ１２３０（スリーエム社製）を用いることができる。

なお、電池モジュール１０の表面に絶縁処理を施しておけば、熱交換媒体４として、絶縁性を有する液体を用いなくてもよい。例えば、電池モジュール１０の表面に、絶縁性を有する膜を形成しておくことができ、この場合には、水といった、絶縁性に優れていない熱交換媒体４を用いることができる。

次に、電池モジュール１０の構成について説明する。

電池モジュール１０は、複数の単電池１１が電気的に直列に接続されたものである。複数の単電池１１は、パックケース２０の内部において、並列に配置されている。単電池１１としては、具体的には、蓄電素子としての二次電池を用いている。

各単電池１１は、両端側において、一対の支持プレート１２によって支持されている。これらの支持プレート１２は、ネジ等の締結部材（不図示）によって、パックケース２０（収容部材２１）に固定されている。なお、本実施例では、２つの支持プレート１２を用いているが、これらの支持プレート１２を一体として構成することもできる。支持プレート１２は、例えば、樹脂で形成することができる。

各単電池１１の両端には、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが設けられている。各単電池１１の正極端子１１ａは、隣り合って配置された他の単電池１１の負極端子１１ｂとバスバー１３を介して電気的及び機械的に接続されている。同様に、各単電池１１の負極端子１１ｂは、隣り合って配置された他の単電池１１の正極端子１１ａとバスバー１３を介して電気的及び機械的に接続されている。すなわち、複数の単電池１１を、バスバー１３を介して電気的に直列に接続することにより、電池モジュール１０として所望の出力を得ることができる。

ここで、複数の単電池１１のうち特定の単電池１１には、正極用及び負極用のケーブル（不図示）が接続されており、これらのケーブルは、パックケース２０を貫通して、パックケース２０の外部に配置された電子機器に接続されている。電子機器としては、電力の供給を受けて動作するものであればよく、例えば、電池モジュール１０の出力（電圧値）を変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータや、車両の走行に用いられるモータに電力を供給するためのインバータが挙げられる。

各単電池１１の内部には、発電要素が収容されている。発電要素は、正極板、負極板及びセパレータで構成されており、公知の構成を適宜、適用することができる。

ここで、正極板としては、アルミニウム等の金属（合金を含む）で形成された集電板の表面に、活物質を含む正極層を形成したものを用いることができる。負極板としては、アルミニウム等の金属（合金を含む）で形成された集電板の表面に、活物質を含む負極層を形成したものを用いることができる。より具体的には、ニッケル水素電池では、正極層の活物質として、ニッケル酸化物を用い、負極層の活物質として、ＭｍＮｉ_{（５−ｘ−ｙ−ｚ）}Ａｌ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚ（Ｍｍ：ミッシュメタル）等の水素吸蔵合金を用いることができる。また、リチウムイオン電池では、正極層の活物質として、リチウム−遷移金属複合酸化物を用い、負極層の活物質として、カーボンを用いることができる。なお、正極層及び負極層には、活物質の他にも、導電剤等を含めることができる。

なお、本実施例では、円筒型の単電池１１を用いているが、角型といった他の形状の単電池を用いることもできる。すなわち、単電池１１は、一対の支持プレート１２によって支持される構成であれば、いかなる構成であってもよい。また、本実施例では、二次電池を用いているが、二次電池の代わりに、蓄電素子としての電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。

ここで、単電池１１は充放電によって発熱するが、単電池１１に熱交換媒体４を接触させることにより、単電池１１及び熱交換媒体４の間で熱交換が行われ、単電池１１の熱が熱交換媒体４に伝達される。熱を持った熱交換媒体４は、パックケース２０の内部で流動して、パックケース２０の内壁面に接触することにより、パックケース２０に熱を伝達することができる。そして、パックケース２０に伝達された熱は、大気中に放出される。これにより、電池モジュール１０（単電池１１）の放熱（冷却）を行うことができる。

また、単電池１１が過度に冷却された場合には、電池パック１のパックケース２０を温めれば、パックケース２０に伝達された熱が、熱交換媒体４を介して単電池１１に伝達され、単電池１１の温度低下を抑制することができる。このように、パックケース２０内に熱交換媒体４を収容しておくことにより、単電池１１及びパックケース２０の間における熱伝達を促進させることができる。また、パックケース２０内に、熱交換媒体４を強制的に流動させるためのファンを設けておけば、熱交換媒体４を介した熱伝達を効率良く行うことができる。

次に、支持プレート１２における単電池１１の支持構造について、図２及び図３を用いて説明する。ここで、図２は、単電池１１の支持構造を示す断面図であり、図３は、単電池１１の支持構造を、単電池１１の正極端子１１ａの側から見たときの正面図である。なお、図２及び図３では、単電池１１のうち、正極端子１１ａが位置する側の支持構造を示しているが、負極端子１１ｂが位置する側の支持構造も同様となっている。

図２において、単電池１１は、上述した発電要素を収容する電池ケース１１ｃと、電池ケース１１ｃに固定された正極端子１１ａとを有している。そして、正極端子１１ａは、発電要素の正極板に電気的及び機械的に接続されている。なお、負極端子１１ｂは、発電要素の負極板に電気的及び機械的に接続されている。

正極端子１１ａは、バスバー１３と接続される第１の端子部１１ａ１と、第１の端子部１１ａ１の径よりも大きな径を有する第２の端子部１１ａ２とを有している。なお、負極端子１１ｂも、正極端子１１ａと同様の構成を有している。また、本実施例では、互いに異なる径を有する第１及び第２の端子部１１ａ１，１１ａ２を設けているが、これに限るものではない。すなわち、第１及び第２の端子部１１ａ１，１１ａ２の径が互いに同じであってもよい。

また、支持プレート１２には、単電池１１の正極端子１１ａを貫通させるための穴部１２ａが形成されている。そして、穴部１２ａは、第１の領域１２ｂ及び第２の領域１２ｃを有している。第１の領域１２ｂは、第２の端子部１１ａ２の外周に位置しており、第１の領域１２ｂ及び第２の端子部１１ａ２の間には、所定の間隔が空けられている。また、第２の領域１２ｃは、第１の領域１２ｂの径よりも大きな径を有しており、電池ケース１１ｃの外周に位置している。そして、第２の領域１２ｃ及び電池ケース１１ｃの間には、所定の間隔が空けられている。

第１の領域１２ｂには、弾性変形可能な突起部（支持部）１２ｄが一体的に形成されており、突起部１２ｄは、第２の端子部１１ａ２に接触している。また、突起部１２ｄは、図３に示すように、第１の領域１２ｂの外周に沿って複数設けられている。ここで、突起部１２ｄの数や、第１の領域１２ｂの周方向において隣り合う突起部１２ｄの間隔は、適宜設定することができる。また、本実施例では、突起部１２ｄを第１の領域１２ｂと一体的に形成しているが、別体として構成することもできる。

ここで、図４は、単電池１１を支持プレート１２に取り付ける前の状態を示している。このとき、突起部１２ｄの先端は、図４に示すように、単電池１１が挿入される側を向いている。言い換えれば、突起部１２ｄの先端は、第１の領域１２ｂによって囲まれるスペース内に位置している。図４に示す状態において、単電池１１を支持プレート１２の穴部１２ａに挿入すると、突起部１２ｄは、第２の端子部１１ａ２と接触することにより、反転する。そして、突起部１２ｄの先端は、図２に示すように、第１の領域１２ｂによって囲まれるスペースの外に位置することになる。

図４の上下方向（単電池１１の径方向）において向かい合う２つの突起部１２ｄの間隔Ｄ１は、第２の端子部１１ａ２の径Ｄ２よりも小さくなっているため、突起部１２ｄは、第２の端子部１１ａ２に圧接する。

上述した単電池１１の支持構造においては、単電池１１の外周面には熱交換媒体４が接触している。そして、支持プレート１２の穴部１２ａと単電池１１の外周面との間に形成されたスペースにも熱交換媒体４が存在している。

次に、上述した電池パック１が外力を受けた場合において、電池パック１の内部における動作について説明する。

図２に示す状態において、単電池１１に対して矢印で示す外力Ｆが作用すると、単電池１１は、外力Ｆが作用する方向に変位しようとする。このとき、単電池１１の外周面と支持プレート１２の穴部１２ａとの間に存在する熱交換媒体４は、穴部１２ａの外部に移動しようとする。

ここで、単電池１１の外周面と支持プレート１２の穴部１２ａとの間に形成されたスペースは、パックケース２０内における他のスペースよりも小さくなっているため、熱交換媒体４は移動しにくくなっている。特に、穴部１２ａにおける第１の領域１２ｂと第２の端子部１１ａ２との間には、突起部１２ｄが位置しているため、単電池１１の周方向において隣り合う突起部１２ｄの間に形成されたスペースにおいて、熱交換媒体４は最も移動しにくくなっている。これに伴い、単電池１１には、外力Ｆが作用する方向とは逆方向の力が働くことになる。この力は、外力Ｆを減衰させるため、単電池１１に作用する外力Ｆを吸収することができる。

上述した外力Ｆを減衰させる原理について、図５を用いて説明する。ここで、図５は、液体が収容されたケース内において、ピストンを移動させるときの動作を説明する図である。

ケース５０内には、ピストン５１及び液体５２が収容されている。また、ピストン５１には、液体５２の移動を許容するための穴部５１ａが形成されている。図５に示す状態において、ピストン５１に対して外力Ｆ１を作用させると、ピストン５１は、外力Ｆ１が作用する方向に移動しようとする。このとき、ケース５０のうち、領域Ａ１に位置する液体５２は、ピストン５１の穴部５１ａを介して、領域Ａ２に移動しようとする。

ここで、穴部５１ａの開口面積は、ケース５０内におけるピストン５１の面積よりも小さくなっているため、液体５２は、穴部５１ａを通過しにくくなっている。これにより、ピストン５１の両側に位置する領域Ａ１，Ａ２では、圧力差ΔＰが生じることになる。具体的には、領域Ａ１における圧力をＰ１とすると、領域Ａ２における圧力は、Ｐ１−ΔＰとなる。このようにピストン５１の両側で圧力差が生じると、ピストン５１には、外力Ｆ１が作用する方向とは逆方向の力Ｆ２が作用することになる。この力Ｆ２は、外力Ｆ１を受けたピストン５１の運動エネルギを減衰させる力となる。

図２に示す構成においても、図５で説明した場合と同様の現象が発生する。すなわち、支持プレート１２の穴部１２ａと単電池１１との間に形成されるスペースは、図５に示す穴部５１ａに相当し、穴部１２ａを境とした両側において圧力差を生じさせることになる。この圧力差は、図２の外力Ｆが作用する方向とは逆方向の力を発生させるため、単電池１１に作用する外力Ｆを減衰させることができる。

しかも、本実施例では、穴部１２ａにおける第１の領域１２ｂに複数の突起部１２ｄを設けており、上述したように、複数の突起部１２ｄが位置する部分において、熱交換媒体４の通過を最も制限している。すなわち、複数の突起部１２ｄを用いて、熱交換媒体４の流路を最も狭くしている。これにより、単電池１１に作用する外力Ｆを減衰させる力を増加させることができる。

また、本実施例では、複数の突起部１２ｄを用いて単電池１１を支持することにより、支持プレート１２の穴部１２ａ内において、単電池１１が、がたつくのを抑制することができる。しかも、突起部１２ｄは、弾性変形が可能であるため、単電池１１を穴部１２ａに挿入するだけで、単電池１１のがたつきを抑制することができる。

上述した説明では、単電池１１が図２の左方向に作用する外力Ｆを受けた場合について説明したが、この外力Ｆの方向とは異なる方向の外力が作用した場合であっても、同様の効果を得ることができる。すなわち、穴部１２ａ及び単電池１１の間に形成されたスペースにおいて、熱交換媒体４の移動を制限することにより、外力に対する減衰力を発生させることができる。

次に、本実施例の変形例について、図６を用いて説明する。図６は、本変形例における単電池の支持構造を示す図であり、本実施例の図３に対応した図である。

本実施例では、穴部１２ａの周方向に沿って複数の突起部１２ｄを設けているが、本変形例では、図６に示すように、穴部１２ａの周方向における全体の領域に１つの突起部１２ｄを設けている。すなわち、突起部１２ｄは、リング状に形成されている。ここで、突起部１２ｄの基端部（言い換えれば、外径部）は、穴部１２ａにおける第１の領域１２ｂと一体的に形成されている。また、突起部１２ｄの先端部（言い換えれば、内径部）における径は、第２の端子部１１ａ２の径よりも小さくなっており、突起部１２ｄの先端部は、第２の端子部１１ａ２の外周面に圧接している。

本変形例では、突起部１２ｄの先端部が第２の端子部１１ａ２の周方向におけるすべての外周面と接触しているため、単電池１１（第２の端子部１１ａ２）の支持力を向上させることができる。また、本変形例では、穴部１２ａにおける第１の領域１２ｂと第２の端子部１１ａ２との間のスペースを、突起部１２ｄによって塞いでおり、熱交換媒体４の移動を阻止している。この構成であっても、熱交換媒体４を用いて、単電池１１に作用する外力を減衰させる力を発生させることができる。しかも、本実施例の構成に比べて、外力を減衰させる力を増加させることができる。

なお、本実施例及び変形例では、穴部１２ａにおける第１の領域１２ｂに突起部１２ｄを設けているが、これに限るものではない。すなわち、支持プレート１２に対して、単電池１１の外周面と接触する突起部を設ければよい。

具体的には、穴部１２ａにおける第２の領域１２ｃに突起部１２ｄを設けることができる。この場合には、突起部１２ｄが単電池１１の電池ケース１１ｃに接触することになる。また、第１及び第２の領域１２ｂ，１２ｃの境界に位置する面（図２の上下方向に延びる面）に、突起部１２ｄを設けることができる。さらに、本実施例では、突起部１２ｄが、第１の領域１２ｂの一端に位置しているが、第１の領域１２ｂ内における他の位置に設けてもよい。また、支持プレート１２のうち穴部１２ａが形成されていない領域に対しても、突起部１２ｄを設けることができる。

また、本実施例では、単電池１１の長手方向（図２の左右方向）と直交する面内において、複数の突起部１２ｄを設けているが、単電池１１の長手方向において、複数の突起部１２ｄを設けることもできる。具体的には、穴部１２ａにおける第１及び第２の領域１２ｂ，１２ｃに突起部１２ｄを設けることができる。

さらに、本実施例では、単電池１１の正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂに対して突起部１２ｄを接触させているが、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂのうちいずれか一方の端子に対して突起部１２ｄを接触させることもできる。

次に、本発明の実施例２である電池パックについて、図７及び図８を用いて説明する。ここで、図７は、本実施例における単電池１１の支持構造を示す断面図であり、実施例１の図２に対応する図である。また、図８は、本実施例における単電池１１の支持構造を示す正面図であり、実施例１の図３に対応する図である。なお、実施例１で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。

本実施例では、図８に示すように、支持プレート１２に形成された穴部１２ａにおける第１の領域１２ｂに対して、複数の突起部（支持部）１２ｅが一体的に形成されている。ここで、複数の突起部１２ｅは、穴部１２ａ（第１の領域１２ｂ）の周方向において所定の間隔を空けた状態で設けられている。また、各突起部１２ｅは、図７に示すように、第１の領域１２ｂの幅（図７の左右方向における長さ）と等しい幅を有している。

図９は、単電池１１を支持プレート１２に取り付ける前の状態を示している。図９に示すように、突起部１２ｅの端面１２ｅ１は、テーパ面で構成されている。言い換えれば、端面１２ｅ１は、単電池１１が挿入される側に面するように傾斜している。端面１２ｅ１は、金型を用いて支持プレート１２を成形する際に、抜き勾配によって形成される面である。

単電池１１の径方向（図９の上下方向）において互いに向かい合う突起部１２ｅの間隔（最も広い間隔）Ｄ３は、第２の端子部１１ａ２の径Ｄ２よりも小さくなっている。そして、第２の端子部１１ａ２は、突起部１２ｅに対して圧入することにより、突起部１２ｅに固定される。これにより、突起部１２ｅの端面１２ｅ１は、第２の端子部１１ａ２の外周面に圧接することになる。

ここで、本実施例では、端面１２ｅ１の全体が第２の端子部１１ａ２の外周面に圧接するようになっているが、端面１２ｅ１における一部の領域が第２の端子部１１ａ２の外周面に圧接するようにしてもよい。また、単電池１１の周方向における隣り合う突起部１２ｅの間隔や、突起部１２ｅの数は、適宜設定することができる。

本実施例においても、実施例１と同様の効果を得ることができる。すなわち、支持プレート１２の穴部１２ａと単電池１１との間に形成されたスペースにおいて、熱交換媒体４の移動を制限することにより、単電池１１に作用する外力を減衰させる力を発生させることができる。特に、本実施例では、単電池１１の周方向で隣り合う突起部１２ｅの間に形成されたスペースにおいて、熱交換媒体４の移動が最も制限されるようになっている。これにより、外力に対する減衰力を増加させることができる。

また、本実施例では、複数の突起部１２ｅに対して第２の端子部１１ａ２を圧入しているため、突起部１２ｅによる第２の端子部１１ａ２の支持力を向上させることができる。これにより、支持プレート１２に対する単電池１１のがたつきを防止することができる。

なお、本実施例では、穴部１２ａにおける第１の領域１２ｂに突起部１２ｅを設けているが、これに限るものではない。すなわち、支持プレート１２に対して、単電池１１の外周面と接触する突起部１２ｅを設ければよい。

具体的には、穴部１２ａにおける第２の領域１２ｃに突起部１２ｅを設けることができる。この場合には、突起部１２ｅが単電池１１の電池ケース１１ｃに接触することになる。また、突起部１２ｅの幅（図７の左右方向の長さ）は、第１の領域１２ｂの幅よりも小さくすることができる。突起部１２ｅを第２の領域１２ｃに設けた場合も、同様である。さらに、支持プレート１２のうち穴部１２ａが形成されていない領域に対しても、突起部１２ｅを設けることができる。

また、本実施例では、単電池１１の長手方向（図７の左右方向）と直交する面内において、複数の突起部１２ｅを設けているが、単電池１１の長手方向において、複数の突起部１２ｅを設けることもできる。具体的には、穴部１２ａにおける第１及び第２の領域１２ｂ，１２ｃに突起部１２ｅを設けることができる。

さらに、突起部１２ｅの端面１２ｅ１における少なくとも一部の領域を、凹凸面で構成することもできる。これにより、突起部１２ｅ及び第２の端子部１１ａ２の間における接触面に摩擦抵抗を与えることができ、突起部１２ｅに対する第２の端子部１１ａ２のがたつきを抑制することができる。なお、上述した構成に加えて、又は上述した構成の代わりに、第２の端子部１１ａ２のうち、端面１２ｅ１と接触する外周面に凹凸面を形成することができる。この場合であっても、上記と同様の効果を得ることができる。

図１０は、支持プレート１２によって複数の単電池１１を支持する構成を示している。電池パック１（電池モジュール１０）を小型化する場合には、複数の単電池１１を近づけて配置したほうがよい。すなわち、隣り合う単電池１１の間隔Ｌ１をできる限り狭めたほうがよい。

この場合において、穴部１２ａのうち第２の領域１２ｃに突起部１２ｅを形成する場合には、突起部１２ｅの強度を確保するために、間隔Ｌ１を広げる必要がある。特に、第２の領域１２ｃに形成された突起部１２ｅに対して単電池１１（電池ケース１１ｃ）を圧入する場合には、突起部１２ｅの強度を確保しておく必要がある。この場合には、電池モジュール１０が大型化してしまうことがある。

一方、第２の端子部１１ａ２の径は、電池ケース１１ｃの径よりも小さくなっているため、隣り合う単電池１１における第２の端子部１１ａ２の間隔Ｌ２は、電池ケース１１ｃの間隔Ｌ１よりも広くなる。このため、穴部１２ａのうち第１の領域１２ｂに突起部１２ｅを形成すれば、隣り合う単電池１１の間隔Ｌ１を狭めつつ、間隔Ｌ２を利用して、突起部１２ｅの強度を確保することができる。

なお、本実施例では、単電池１１の正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂに対して突起部１２ｅを接触させているが、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂのうちいずれか一方の端子に対して突起部１２ｅを接触させることもできる。

また、本実施例では、穴部１２ａにおける第１の領域１２ｂに複数の突起部１２ｅを設けているが、第１の領域１２ｂの全面を第２の端子部１１ａ２の外周面に接触させることができる。すなわち、実施例１の図６に示す構成と同様の構成とすることができる。この場合において、第１の領域１２ｂを、図９に示す場合と同様に、テーパ面で構成することができる。これにより、単電池１１の圧入によって、第２の端子部１１ａ２を第１の領域１２ｂに圧接させることができる。

次に、本発明の実施例３である電池パックについて、図１１及び図１２を用いて説明する。ここで、図１１は、本実施例の支持プレートにおける角部の構成を示す外観斜視図であり、図１２は、支持プレートにおける一部の構成を示す断面図である。なお、実施例１で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。

実施例１の電池パック１では、支持プレート１２がパックケース２０に固定されているが、本実施例では、支持プレート１２がパックケース２０に固定されていない。すなわち、電池モジュール１０は、パックケース２０内において移動可能となっている。

図１１に示すように、支持プレート１２の上端面１２ｆには、円柱形状のピストン部材１４が配置されている。同様に、支持プレート１２の側端面１２ｇ及び側面１２ｈにも、ピストン部材１４が配置されている。ここで、側面１２ｈは、収容部材２１の内壁面と向かい合う面である。すなわち、側面１２ｈでは、実施例１の図１に示すように、単電池１１の正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが突出している。なお、ピストン部材１４は、例えば、樹脂で形成することができる。また、本実施例では、ピストン部材１４を円柱状に形成しているが、これに限るものではない。すなわち、ピストン部材１４は、後述するような移動を行うことができればよく、ピストン部材１４の移動方向と直交する面におけるピストン部材１４の形状は、適宜設定することができる。例えば、ピストン部材１４の上記形状を矩形状や楕円形状とすることができる。

図１２には、ピストン部材１４の周辺構造である断面図を示している。支持プレート１２には、ピストン部材１４を収容可能な凹部１２ｉが形成されている。凹部１２ｉは、上述した支持プレート１２における上端面１２ｆ、側端面１２ｇ及び側面１２ｈのそれぞれに形成されている。ここで、凹部１２ｉの径は、ピストン部材１４の径と略等しくなっている。具体的には、凹部１２ｉの径は、ピストン部材１４が凹部１２ｉ内で移動できる大きさに設定されている。

ピストン部材１４及び凹部１２ｉによって囲まれたスペースには、熱交換媒体４が収容されている。また、支持プレート１２の表面にも、熱交換媒体４が存在している。

一方、ピストン部材１４には、ピストン部材１４を貫通する穴部１４ａが形成されている。この穴部１４ａにおいては、熱交換媒体４が移動できるようになっている。すなわち、穴部１４ａを形成することにより、ピストン部材１４及び凹部１２ｉによって形成された領域と、支持プレート１２の外表面に位置する領域との間で、熱交換媒体４が移動できるようになっている。

本実施例の構成において、電池モジュール１０が外力を受けると、電池モジュール１０は、パックケース２０内において、外力が作用する方向に移動しようとする。ここで、支持プレート１２の側面１２ｈが、外力を受けることによって、パックケース２０（収容部材２１）の内壁面に近づく方向に移動しようとする場合について、説明する。

図１２において、支持プレート１２が外力Ｆ１の作用する方向に移動しようとすると、支持プレート１２の外部に存在する熱交換媒体４が、ピストン部材１４の穴部１４ａを介して凹部１２ｉ内の領域に移動しようとする。このとき、ピストン部材１４には、実施例１の図５で説明したように、外力Ｆ１が作用する方向とは逆方向の力（減衰力）Ｆ２が働くことになる。

すなわち、ピストン部材１４の穴部１４ａは、図５に示す穴部５１ａに相当する。また、支持プレート１２の外部に位置する領域は、図５の領域Ａ１に相当し、ピストン部材１４及び凹部１２ｉによって囲まれた領域は、図５の領域Ａ２に相当する。これにより、ピストン部材１４に対しては、外力Ｆ１を減衰させる力Ｆ２が作用することになる。

そして、ピストン部材１４は、支持プレート１２の凹部１２ｉに収容されているため、ピストン部材１４に作用する減衰力Ｆ２は、支持プレート１２にも作用することになる。これにより、支持プレート１２に作用する外力Ｆ１を吸収することができ、支持プレート１２の側面１２ｈが、パックケース２０（収容部材２１）の内壁面に衝突してしまうのを抑制することができる。

本実施例では、支持プレート１２のうち、互いに直交する３つの面１２ｆ，１２ｇ，１２ｈに対してピストン部材１４を配置しているため、互いに直交する３つ方向における支持プレート１２の変位に対して、上述した減衰力Ｆ２を作用させることができる。

なお、支持プレート１２における３つの面１２ｆ，１２ｇ，１２ｈのうち、少なくとも１つの面に対してピストン部材１４を配置することができる。また、パックケース２０の底面と向かい合う支持プレート１２の面にも、ピストン部材１４を配置することもできる。この場合には、ピストン部材１４が設けられた支持プレート１２の面と直交する方向における外力に対して減衰力を作用させることができる。また、支持プレート１２の１つの面において、ピストン部材１４を配置する位置は適宜設定することができる。

具体的には、単電池１１の端子１１ａ，１１ｂやバスバー１３と干渉しない位置にピストン部材１４を配置することができる。特に、端子１１ａ，１１ｂやバスバー１３が位置していないデッドスペースを用いてピストン部材１４を配置すれば、支持プレート１２（電池モジュール１０）の大型化を抑制することができる。

また、本実施例では、ピストン部材１４に対して１つの穴部１４ａを形成しているが、複数の穴部１４ａを形成することもできる。この場合において、穴部１４ａの数は、適宜設定することができる。さらに、本実施例では、穴部１４ａがピストン部材１４の内部を貫通しているが、図１３に示すように、ピストン部材１４の外周面に溝部１４ｂを形成することもできる。この溝部１４ｂは、上述した穴部１４ａと同一の機能を果たすことになる。そして、ピストン部材１４の外周面に対して、複数の溝部１４ｂを形成することもできる。また、穴部１４ａ及び溝部１４ｂを組み合わせることもできる。

上述した穴部１４ａ（溝部１４ｂも同様）は、支持プレート１２の凹部１２ｉに対してピストン部材１４が移動する方向（図１２の上下方向）に延びるように形成されているが、これに限るものではない。すなわち、ピストン部材１４の移動方向に対して、傾斜する方向に延びるように、穴部１４ａを形成することもできる。

一方、支持プレート１２の凹部１２ｉ及びピストン部材１４の間に形成されたスペースに、多孔質体を配置することができる。多孔質体としては、例えば、発泡ウレタンを用いることができる。多孔質体を用いると、多孔質体に形成された複数の孔部に熱交換媒体４が浸入することになる。ここで、ピストン部材１４が凹部１２ｉ内に進入する方向（図１２の下方向）に移動しようとすると、多孔質体が弾性変形することになる。

このとき、多孔質体に形成された複数の孔部は、図５で説明した穴部５１ａと同等の機能を果たすことになる。すなわち、多孔質体の孔部を通過するときの熱交換媒体４の抵抗によって、外力が作用する方向とは逆方向の力（減衰力）を発生させることができる。また、ピストン部材１４を多孔質体に固定しておけば、ピストン部材１４が凹部１２ｉから抜け落ちてしまうのを抑止することができる。ここで、上述した多孔質体は、凹部１２ｉ及びピストン部材１４の間に形成されたスペースの全体に配置してもよいし、一部に配置してもよい。

なお、本実施例では、ピストン部材１４を支持プレート１２に設けているが、これに限るものではない。すなわち、支持プレート１２と対向するパックケース２０にピストン部材１４を設けることもできる。この場合には、パックケース２０に対して、ピストン部材１４を収容させるための凹部（凹部１２ｉに相当する）を形成することになる。

パックケース２０にピストン部材１４を配置した場合には、電池モジュール１０（支持プレート１２）が外力を受けてピストン部材１４に接触することがある。このとき、ピストン部材１４には、図５で説明した原理により、電池モジュール１０から受ける外力の方向とは異なる方向の力が発生することになる。これにより、電池モジュール１０から受ける外力を減衰させることができる。

また、本実施例では、電池モジュール１０をパックケース２０に固定していないが、電池モジュール１０をパックケース２０に固定した構成であっても、本実施例を適用することができる。すなわち、支持プレート１２をパックケース２０に固定した構成でも、外力を受けた支持プレート１２が変形することがある。特に、支持プレート１２を樹脂で形成した場合には、支持プレート１２が変形しやすくなる。そこで、変形した支持プレート１２がパックケース２０の内壁面に衝突してしまうのを抑制するために、本実施例で説明したピストン部材１４を用いることができる。

本発明の実施例１である電池パックの構成を示す分解斜視図である。 実施例１における単電池の支持構造を示す断面図である。 実施例１における単電池の支持構造を示す正面図である。 実施例１において、単電池を支持プレートに取り付ける前の状態を示す図である。 液体の移動によって外力を減衰させる原理を説明する図である。 実施例１の変形例における単電池の支持構造を示す正面図である。 本発明の実施例２における単電池の支持構造を示す断面図である。 実施例２における単電池の支持構造を示す正面図である。 実施例２において、単電池を支持プレートに取り付ける前の状態を示す図である。 実施例２において、複数の単電池を支持する構造を示す図である。 本発明の実施例３における支持プレートの一部の構成を示す外観斜視図である。 実施例３において、ピストン部材の周辺構造を示す断面図である。 実施例３の変形例であるピストン部材を示す外観斜視図である。

符号の説明

１：電池パック（蓄電装置） ４：熱交換媒体
１０：電池モジュール １１：単電池（蓄電素子）
１１ａ：正極端子 １１ａ１：第１の端子部
１１ａ２：第２の端子部 １１ｂ：負極端子
１１ｃ：電池ケース １２：支持プレート
１２ａ：穴部 １２ｂ：第１の領域
１２ｃ：第２の領域 １２ｄ，１２ｅ：突起部
１２ｉ：凹部 １３：バスバー
１４：ピストン部材 １４ａ：穴部
１４ｂ：溝部 ２０：パックケース

Claims (12)

1. 蓄電素子と、
   前記蓄電素子を支持する支持プレートと、
   前記蓄電素子との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体とともに、前記蓄電素子及び前記支持プレートを収容するケースと、を有し、
   前記支持プレートは、前記蓄電素子を貫通させる穴部と、前記蓄電素子と接触して前記蓄電素子を支持する支持部と、を有し、前記穴部及び前記蓄電素子の間に位置する領域において、前記熱交換媒体の移動を制限することを特徴とする蓄電装置。
2. 前記支持部は、前記穴部から前記蓄電素子の側に向かって延びる突起部であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記突起部は、前記蓄電素子の外面に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記突起部は、弾性変形可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の蓄電装置。
5. 前記蓄電素子は、前記支持部に対して圧入されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電装置。
6. 前記支持部及び前記蓄電素子におけるそれぞれの接触面のうち、少なくとも一方の接触面が、凹凸面を含むことを特徴とする請求項５に記載の蓄電装置。
7. 前記蓄電素子を複数有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の蓄電装置。
8. 前記蓄電素子は、発電要素を収容するケースと、前記発電要素と接続され、前記ケースの径よりも小さい径を有する端子と、を有しており、
   前記支持部は、前記蓄電素子の端子に接触していることを特徴とする請求項７に記載の蓄電装置。
9. 蓄電素子及び、前記蓄電素子を支持する支持プレートを備えた蓄電モジュールと、
   前記蓄電素子との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体とともに、前記蓄電モジュールを収容するケースと、を有し、
   前記支持プレート及び前記ケースのうち少なくとも一方の部材は、前記熱交換媒体の移動を制限することにより、前記蓄電モジュール及び前記ケースの相対変位に対して、前記熱交換媒体の移動抵抗を与えるピストン機構を有することを特徴とする蓄電装置。
10. 前記ピストン機構は、ピストン部材と、前記ピストン部材を移動可能に収容する凹部と、を有し、
    前記ピストン部材は、前記凹部内に位置する領域と、前記凹部外に位置する領域との間において、前記熱交換媒体の移動を許容する通路を有していることを特徴とする請求項９に記載の蓄電装置。
11. 前記通路は、前記ピストン部材を貫通する穴部又は、前記ピストン部材の表面に形成された溝部であることを特徴とする請求項１０に記載の蓄電装置。
12. 前記ピストン機構は、前記少なくとも一方の部材における互いに直交する３つの面に設けられていることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１つに記載の蓄電装置。

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