JP2010015954A - 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。
【解決手段】 複数の蓄電素子（１１）と、複数の蓄電素子を支持する支持プレート（１２）を含む蓄電モジュール（１０）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、蓄電モジュールを収容するケース（２０）と、を有する。蓄電モジュール及びケースは、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制限部を有する。
【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） 特開平５−８２１５３号公報 特開平５−１６６７４号公報 特開平１０−１６６８９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。

本発明である蓄電装置は、複数の蓄電素子と、複数の蓄電素子を支持する支持プレートを含む蓄電モジュールと、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、蓄電モジュール及びケースは、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制限部を有する。

ここで、制限部によって、互いに直交する３つの方向のうち、少なくとも１つの方向における蓄電モジュールの変位に対して、熱交換媒体の移動抵抗を与えることができる。これにより、外力によって蓄電モジュールが少なくとも一方向に変位する際に、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。

支持プレート及びケース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とができる。具体的には、支持プレートと対向する面を備えた突起部をケースに設けておき、支持プレート及び突起部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とができる。ここで、支持プレートの外縁部に沿って延びるように、突起部を設けることができる。また、突起部を、支持プレートを挟む位置にそれぞれ配置することができる。

ケースのうち支持プレートと対向する面に、ケースよりも摩擦係数の小さい材料によって形成された層を設けることができる。これにより、ケース及び支持プレートの間の摩擦を低減することができる。そして、支持プレートをケースよりも強度の小さい材料で形成した場合において、支持プレートの摩耗を抑制することができる。

また、熱交換媒体を収容可能な多孔質体を、支持プレートと、ケースのうち支持プレートと対向する面との間に配置することができる。これにより、支持プレート及びケースが直接、接触するのを阻止することができ、支持プレート及びケースの間における摩擦を阻止することができる。また、多孔質体を用いることにより、多孔質体の内部において、熱交換媒体の移動を制限することができ、熱交換媒体の移動抵抗を発生させることができる。

一方、支持プレート及びケースのうち一方に、複数の凸部を設けるとともに、他方に、複数の凸部が挿入される複数の凹部を設け、凸部及び凹部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とができる。この場合には、熱交換媒体の移動を制限する領域を増やすことができ、熱交換媒体の移動抵抗を大きくすることができる。

上述した構成において、蓄電モジュールは、ケースに対して移動可能な状態で収容することができる。

一方、ケースの上面に気体の層を設けておき、ケースの上面に対して蓄電モジュールを固定することができる。これにより、ケースの上面に向かって蓄電モジュールが変位するのを阻止することができる。すなわち、蓄電モジュールがケースの上面に衝突してしまうのを阻止することができる。

また、蓄電モジュールに対して、ケースの内壁面と向かい合う面を備えたプレートを設けておき、プレート及びケース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とができる。さらに、支持プレートに、蓄電素子を変位可能な状態で支持する支持面を設けておき、支持面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とができる。また、支持プレート及びケースの間には、蓄電素子の端子を位置させることができる。

本願他の発明である蓄電装置は、複数の蓄電素子と、複数の蓄電素子を支持する支持プレートを含む蓄電モジュールと、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、支持プレートに、蓄電素子を変位可能な状態で支持する支持面を設けておき、蓄電素子及び支持面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とにより、支持プレート及び蓄電素子の相対変位に対して、熱交換媒体の移動抵抗を与えることができる。この場合において、支持プレートを、ケースに固定しておくことができる。

本発明では、蓄電モジュール及びケースを用いて、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内で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及び図２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り、図２は、本実施例の電池パックの内部構成を示す断面図である。図１において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する軸であり、Ｚ軸は重力方向を示す軸である。他の図面においても同様である。

本実施例の電池パックは、車両に搭載される。具体的には、電池パックは、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。

本実施例の電池パック１は、電池モジュール（蓄電モジュール）１０と、ケース２０とを有している。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、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。

収容部材２１の内壁面には、突状に形成された一対の第１ガイド部（突起部）２３が形成されている。各第１ガイド部２３は、収容部材２１の底面と、Ｘ方向で互いに向かい合う側面とに沿って延びている。また、各第１ガイド部２３は、Ｙ方向において互いに向かい合うガイド面２３ａを有しており、これらのガイド面２３ａの間には、後述する電池モジュール１０における支持プレート１２が位置するようになっている。そして、互いに向かい合うガイド面２３ａの間隔は、支持プレート１２の厚さよりも大きくなっている。

一方、蓋部材２２の内壁面には、突状に形成された一対の第２ガイド部（突起部）２４が形成されている。各第２ガイド部２４は、蓋部材２２の内壁面において、Ｘ方向に延びている。ここで、第２ガイド部２４及び第１ガイド部２３は、同一面内（Ｘ−Ｚ平面内）に位置している。第２ガイド部２４は、Ｙ方向において互いに向かい合うガイド面２４ａを有しており、これらのガイド面２４ａの間には、電池モジュール１０における支持プレート１２が位置するようになっている。そして、互いに向かい合うガイド面２４ａの間隔は、支持プレート１２の厚さよりも大きくなっている。

なお、本実施例では、ガイド部２３，２４がケース２０に一体的に形成されているが、ガイド部２３，２４を別体として構成することもできる。

ここで、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、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。支持プレート１２は、例えば、樹脂で形成することができる。図２に示すように、各支持プレート１２の外縁部は、対応する第１ガイド部２３及び第２ガイド部２４におけるガイド面２３ａ，２４ａの間で挟まれるようになっている。また、支持プレート１２及び各ガイド面２３ａ，２４ａの間には、所定の間隔が空けられている。すなわち、互いに向かい合うガイド面２３ａ（２４ａ）の間隔は、支持プレート１２の厚さよりも大きくなっている。

そして、各支持プレート１２における４つの外縁部は、第１ガイド部２３及び第２ガイド部２４によって囲まれた状態となる。ここで、本実施例の電池パック１では、ケース２０内に、電池モジュール１０を配置しただけの構成となっている。すなわち、電池モジュール１０は、ケース２０に固定されていない。

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配線（不図示）が接続されており、これらの配線は、ケース２０を貫通して、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、電極板（正極板及び負極板）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、ケース２０の内部で流動して、ケース２０の内壁面に接触することにより、ケース２０に熱を伝達することができる。そして、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のケース２０を温めれば、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、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、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、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３は、支持プレート１２の端部及び第２ガイド部２４の周辺構造を示す拡大図であり、Ｙ−Ｚ平面における断面図である。なお、図３では、支持プレート１２及び第２ガイド部２４の構成を示しているが、支持プレート１２及び第１ガイド部２３の構成も同様である。

図３に示すように、第２ガイド部２４及び支持プレート１２の間には、所定のスペースが設けられており、このスペースには熱交換媒体４が存在している。また、図３は、電池パック１に対して外力が作用することにより、電池モジュール１０（支持プレート１２）が図３の矢印Ｆで示す方向に変位する場合を示している。このとき、電池モジュール１０が矢印Ｆで示す方向に変位することにより、第２ガイド部２４における一方のガイド面２４ａと支持プレート１２との間隔が狭くなる。そして、第２ガイド部２４における一方のガイド面２４ａと支持プレート１２との間に位置する熱交換媒体４は、図３の点線で示す矢印の方向に移動しようとする。

ここで、支持プレート１２及び第２ガイド部２４の間に位置するスペースは、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、支持プレート１２の周囲に沿って移動しにくくなっている。これに伴い、支持プレート１２は、矢印Ｆで示す方向に移動しにくくなる。これにより、支持プレート１２及び第２ガイド部２４の間に位置する熱交換媒体４によって、支持プレート１２に作用する外力Ｆを減衰させることができる。

上述した外力を減衰させる原理について、図４を用いて説明する。図４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４０内には、ピストン４１及び液体４２が収容されている。また、ピストン４１には、液体４２の移動を許容するための開口部４１ａが形成されている。図４に示す状態において、ピストン４１に対して外力Ｆ１を作用させると、ピストン４１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４０のうち、領域Ａ１に位置する液体４２は、ピストン４１の開口部４１ａを介して、領域Ａ２に移動しようとする。

ここで、開口部４１ａの開口面積は、ケース４０内におけるピストン４１の面積よりも小さくなっているため、液体４２は、開口部４１ａを通過しにくくなっている。これにより、ピストン４１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４１の両側で圧力差が生じると、ピストン４１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４１の運動エネルギを減衰させる力となる。

図３に示す構成においても、図４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及び第２ガイド部２４の間に形成されるスペースは、図４に示す開口部４１ａに相当し、支持プレート１２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３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、支持プレート１２に作用する外力Ｆを減衰させることができる。ここで、本実施例では、電池モジュール１０をケース２０内に配置しただけであるため、上述したように、電池モジュール１０（支持プレート１２）に作用する外力Ｆを減衰させることにより、電池モジュール１０がケース２０に衝突してしまうのを防止することができる。

図３では、支持プレート１２に対して図３の左側に向かう外力Ｆが作用した場合について説明したが、図３の右側に向かう外力Ｆが作用した場合についても同様である。

一方、図５では、支持プレート１２に対してＺ方向の外力Ｆが作用する場合を示している。図５において、支持プレート１２に外力Ｆが作用すると、支持プレート１２は、上方に向かって移動するようになる。このとき、支持プレート１２及び第２ガイド部２４の間に位置する熱交換媒体４は、図５の点線で示す方向に移動しようとする。

図５においても、支持プレート１２は、第２ガイド部２４によって所定のスペースを空けた状態で囲まれているため、このスペースが図４で説明した開口部４１ａと同等の機能を果たすことになる。これにより、支持プレート１２の周囲において、圧力差を生じさせることができ、支持プレート１２に対して、外力Ｆが作用する方向とは逆方向の力（減衰力）を作用させることができる。

本実施例では、支持プレート１２におけるすべての外縁部が、第１ガイド部２３及び第２ガイド部２４によって囲まれている。このため、支持プレート１２に対して、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のうち任意の方向の外力が作用したとしても、この外力の方向とは逆方向の減衰力を発生させることができる。これにより、電池モジュール１０がケース２０に衝突して過度の負荷を受けるのを防止することができる。

また、本実施例では、電池モジュール１０を組み立てた後に、支持プレート１２を第１ガイド部２３及び第２ガイド部２４に挿入するだけでよい。すなわち、電池モジュール１０をケース２０に固定する必要が無くなる。これにより、電池パック１の製造工程を簡略化することができる。また、電池モジュール１０をケース２０に固定するための部材が不要となるため、コストダウンを図ることができる。

さらに、本実施例では、ケース２０の内壁面に、ガイド部２３，２４を形成することにより、Ｙ方向における支持プレート１２の移動量を制限するようにしている。図６に示すように、支持プレート１２にＹ方向の外力Ｆが作用した場合において、Ｙ方向における支持プレート１２の移動量を制限しないと、支持プレート１２及びケース２０（収容部材２１）の側面の間に位置する領域Ｅの圧力が上昇してしまう。ここで、単電池１１のうち、領域Ｅ内に位置する端面１１ｃに弁が設けられている場合には、領域Ｅにおける圧力上昇によって弁が閉じ状態から開き状態に変化してしまうことがある。この弁は、単電池１１の内部（発電要素）で発生したガスを、単電池１１の外部に放出させるために用いられる。なお、単電池１１の端面１１ｃには、正極端子１１ａや負極端子１１ｂが設けられている。

上述したように、領域Ｅにおける圧力上昇によって弁が閉じ状態から開き状態に変化してしまうと、弁が本来の動作とは異なる動作をしてしまうことになる。本実施例では、Ｙ方向における支持プレート１２の移動量を制限しているため、領域Ｅにおける圧力上昇を抑制でき、単電池１１の端面１１ｃに弁を設けたとしても、弁が閉じ状態から開き状態に誤って動作してしまうのを防止できる。

また、本実施例では、ガイド部２３，２４を用いて、支持プレート１２の移動を制限しているため、ケース２０を電池モジュール１０の外面に沿って配置することができ、ケース２０を小型化することができる。すなわち、本実施例では、電池モジュール１０の移動量が制限されているため、電池モジュール１０及びケース２０の間隔を狭くすることができる。そして、ケース２０の小型化に伴い、電池パック１を小型化することができる。

なお、本実施例では、２つの支持プレート１２に対して、第１ガイド部２３及び第２ガイド部２４をそれぞれ配置しているが、２つの支持プレート１２のうち一方に対して、第１ガイド部２３及び第２ガイド部２４を設けることもできる。この場合であっても、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のすべての方向に関して、外力が作用する方向とは逆方向の減衰力を支持プレート１２に作用させることができる。

また、本実施例では、一対のガイド部２３によって支持プレート１２を挟むようにしているが、支持プレート１２に対して一方の側にのみ、ガイド部２３を配置することもできる。具体的には、図２に示す構成において、一対の支持プレート１２の間に位置する領域にのみ、ガイド部２３を設けたり、支持プレート１２及びケース２０の間に位置する領域にのみ、ガイド部２３を設けたりすることができる。同様に、支持プレート１２に対して一方の側にのみ、ガイド部２４を配置することができる。この場合であっても、本実施例と同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施例では、支持プレート１２における４つの外縁部（４つの辺）に対して、第１ガイド部２３及び第２ガイド部２４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における４つの外縁部のうち、少なくとも１つの外縁部に対して、第１ガイド部２３や第２ガイド部２４に相当するガイド部を設けることもできる。この場合には、ガイド部が設けられた位置において、外力が作用する方向とは逆方向の減衰力を支持プレート１２に作用させることができる。

一方、図７に示すように、第２ガイド部２４のガイド面２４ａや、蓋部材２２のうち支持プレート１２の端面と向かい合う内壁面に対して、樹脂層２５を形成することができる。樹脂層２５を形成する材料は、適宜設定することができる。例えば、支持プレート１２を樹脂で形成した場合において、この樹脂と同じ材料で樹脂層２５を形成することができる。また、樹脂の代わりに、ケース２０よりも摩擦係数の小さい物質を用いることもできる。

ケース２０（ガイド部２４を含む）を金属で形成するとともに、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がケース２０と接触することによって摩耗してしまうおそれがある。ここで、支持プレート１２が外力を受けて微小振動する場合には、支持プレート１２がケース２０に接触することがある。この場合には、支持プレート１２及びケース２０の間における摩擦によって、支持プレート１２が摩耗してしまうおそれがある。

そこで、図７に示すように、ケース２０のうち、支持プレート１２と接触する面に、樹脂層２５を設けておくことにより、支持プレート１２の摩耗を抑制することができる。すなわち、支持プレート１２は、微小振動しても、樹脂層２５と接触するだけであるため、支持プレート１２の摩耗を抑制することができる。

なお、図７に示す構成では、ガイド面２４の全面と、蓋部材２２のうち支持プレート１２と向かい合う領域の全面に、樹脂層２５を設けているが、一部の領域に樹脂層２５を設けるだけでもよい。この場合でも、支持プレート１２は、樹脂層２５に接触するようになるため、支持プレート１２の摩耗を抑制することができる。

一方、図８に示すように、支持プレート１２及びケース２０の間に、多孔質体２６を配置することができる。多孔質体２６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２６を用いると、多孔質体２６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、支持プレート１２が外力を受けることによって変位しようとすると、多孔質体２６が弾性変形することになる。このとき、多孔質体２６に形成された複数の孔部は、図４で説明した開口部４１ａと同等の機能を果たすことになる。すなわち、多孔質体２６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異なる方向の力（減衰力）を支持プレート１２に作用させることができる。

また、図８に示す構成では、支持プレート１２及びケース２０の間に、多孔質体２６を配置しているため、支持プレート１２がケース２０に接触するのを阻止することができ、支持プレート１２が摩耗してしまうのを防止することができる。

なお、図８に示す構成では、支持プレート１２及び第２ガイド部２４の間に形成されたスペースの全体に多孔質体２６を設けているが、これに限るものではない。すなわち、上記スペースの一部に、多孔質体２６を配置するだけでもよい。この構成であっても、支持プレート１２の摩耗を抑制したり、支持プレート１２に作用する外力に対して減衰力を与えたりすることができる。

次に、本実施例の変形例について、図９を用いて説明する。ここで、図９は、支持プレート及びガイド部の周辺構造を示す図であり、図３に対応した図である。なお、本実施例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。

本変形例では、支持プレート１２の端面に２つの凸部１２ａを設けている。また、ケース２０（蓋部材２２）に形成される第２ガイド部２４には、各凸部１２ａが挿入される凹部２４ｂが形成されている。ここで、凸部１２ａ及び凹部２４ｂの間には、所定のスペースが空けられており、このスペースには熱交換媒体４が存在している。

本変形例では、凸部１２ａ及び凹部２３ｂの間に形成されたスペースが、図４で説明した開口部４１ａに相当する。そして、支持プレート１２が図９の左右方向又は上方向の外力を受けた場合には、この外力が作用する方向とは逆方向の力を発生させることができ、支持プレート１２に作用する外力を減衰させることができる。なお、図９の点線で示す矢印は、熱交換媒体４の移動する方向を示している。

ここで、本変形例では、凸部１２ａ及び凹部２４ｂを２つずつ設けているため、支持プレート１２及び第２ガイド部２４の間における熱交換媒体４の移動抵抗を増加させることができる。これにより、支持プレート１２に作用する外力を減衰させる能力を向上させることができる。

なお、凸部１２ａや凹部２４ｂの数は、適宜設定することができる。また、本変形例では、第２ガイド部２４に凹部２４ｂを形成し、支持プレート１２に凸部１２ａを形成するものであるが、これに限るものではない。具体的には、図１０に示すように、第２ガイド部２４に凸部２４ｃを形成し、支持プレート１２の端面に対して、凸部２４ｃが挿入される凹部１２ｂを形成することができる。この場合であっても、本変形例と同様の効果を得ることができる。図１０の点線で示す矢印は、熱交換媒体４の移動する方向を示している。凸部２４ｃや凹部１２ｂの数は、適宜設定することができる。ここで、第１ガイド部２３についても、図９や図１０に示す第２ガイド部２４と同様の構成とすることができる。

次に、本発明の実施例２である電池パックについて、図１１を用いて説明する。ここで、図１１は、本実施例の電池パックにおける内部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。

本実施例の電池パック１において、ケース２０の内部には、熱交換媒体４が収容されているが、熱交換媒体４の液面４ａは、蓋部材２２の内壁面から離れている。そして、ケース２０内の上部には、空気層５が形成されている。なお、本実施例では、空気を用いているが、他の成分の気体を用いることもできる。また、空気層５の厚さ（Ｚ方向の長さ）は、適宜設定することができる。

ここで、ケース２０は密閉状態となっているため、ケース２０の内部全体に熱交換媒体４を収容させる場合には、ケース２０内の温度変化に応じてケース２０の内圧が変化することがある。すなわち、ケース２０内の温度が上昇すると、熱交換媒体４が膨張することによって、ケース２０の内圧が上昇することがある。ここで、ケース２０内に熱交換媒体４よりも収縮性に優れた空気層５を設けておくことにより、ケース２０内における熱交換媒体４の膨張を吸収することができ、ケース２０の内圧が上昇するのを抑制することができる。

また、ケース２０内に空気層５を設けておくことにより、ケース２０内への熱交換媒体４の充填を容易に行うことができる。ここで、ケース２０の内部全体に熱交換媒体４を充填させる場合には、蓋部材２２を収容部材２１に固定した後に、熱交換媒体４を補充しなければならないことがある。そこで、本実施例のように空気層５を設けておくことにより、熱交換媒体４を補充する必要が無くなり、電池パック１の製造工程を簡略化することができる。

実施例１と同様に、ケース２０内に電池モジュール１０を配置しただけの構成では、ケース２０内に空気層５が存在することにより、電池モジュール１０がＺ方向の外力を受けた際に、電池モジュール１０がケース２０の内壁面に衝突してしまうことがある。すなわち、空気層５が存在することにより、実施例１で説明したような熱交換媒体４の移動抵抗に伴う減衰力は低下してしまう。

そこで、本実施例では、支持プレート１２の上端面を、蓋部材２２の内壁面に固定するようにしている。具体的には、ボルトといった締結部材３０を用いて、支持プレート１２の上端面を蓋部材２２に固定している。なお、支持プレート１２を蓋部材２２に固定する構造は、締結部材３０を用いた構造に限るものではなく、支持プレート１２を蓋部材２２に固定できるものであれば、いかなる構造であってもよい。例えば、支持プレート１２及び蓋部材２２に、互いに係合する部材を設けておき、これらの部材が係合状態において互いに外れないようにすることができる。

本実施例のように、支持プレート１２を蓋部材２２に固定することにより、電池モジュール１０がＺ方向の外力を受けた場合でも、電池モジュール１０が蓋部材２２に衝突してしまうのを抑制することができる。

一方、電池モジュール１０がＹ方向の外力を受けた場合には、支持プレート１２のうち、締結部材３０と接続されている側とは反対側の端部が変形することがある。例えば、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の一端部（上端面）が固定されているために、支持プレート１２の他端部（下端面）が変形することになる。ここで、図１１に示す矢印は、支持プレート１２の他端部が変形する方向を示している。

支持プレート１２の端部が変形する場合には、支持プレート１２及び収容部材２１の側面２１ｂの間隔が狭まることになる。このとき、支持プレート１２及び側面２１ｂの間に位置するスペースでは、熱交換媒体４の移動抵抗が増加し、実施例１で説明した場合と同様に、支持プレート１２に減衰力を作用させることができる。これにより、支持プレート１２が収容部材２１の側面２１ｂに近づく方向に変位するのを抑制することができる。

一方、電池モジュール１０がＸ方向の外力を受けた場合には、支持プレート１２の上端面及び蓋部材２２の内壁面の接触によって、支持プレート１２の変形を阻止することができる。ここで、支持プレート１２は、図１１のＸ方向に延びており、支持プレート１２の上端面は、蓋部材２２の内壁面に固定されている。この状態では、電池モジュール１０がＸ方向の外力を受けた場合でも、支持プレート１２が蓋部材２２に接触していることで、支持プレート１２はＸ方向に変形しにくくなっている。これにより、Ｘ方向における支持プレート１２の変形を抑制することができる。

なお、一対の支持プレート１２の間には、複数の単電池１１が配置されているため、支持プレート１２がＸ方向に変位することがあっても、複数の単電池１１及び収容部材２１の側面の間に位置する熱交換媒体４によって、実施例１で説明した場合と同様の減衰力を発生させることができる。すなわち、複数の単電池１１が１つの壁面として機能し、支持プレート１２がＹ方向に変形する場合と同様の効果が得られる。

次に、本発明の実施例３である電池パックの構成について、図１２及び図１３を用いて説明する。ここで、図１２は、本実施例の電池パックの構成を示す外観斜視図である。また、図１３は、本実施例の電池パックの内部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。

本実施例の電池パック１では、一対の支持プレート１２に対して、一対のプレート１４及び一対のプレート１５を固定している。一対のプレート１４は、Ｙ方向において互いに向かい合った状態で配置されている。そして、各プレート１４における４つの端面（４つの辺）のうち、２つの端面は支持プレート１２に接触しており、他の２つの端面は、後述するプレート１５に接触している。一対のプレート１５は、Ｚ方向において互いに向かい合った状態で配置されている。そして、各プレート１５における４つの端面（４つの辺）のうち、２つの端面は支持プレート１２に接触している。

上述したように構成することで、複数の単電池１１は、支持プレート１２及びプレート１４，１５によって囲まれた状態となる。言い換えれば、支持プレート１２及びプレート１４，１５によって形成される空間部に、複数の単電池１１が収容されている。

また、支持プレート１２及びプレート１４，１５によって形成される空間部の外側には、熱交換媒体４が収容されている。すなわち、支持プレート１２及びプレート１４，１５の各プレートと、ケース２０の内壁面との間に形成されたスペースには、熱交換媒体４が存在している。ここで、支持プレート１２及びプレート１４，１５によって形成される空間部は、熱交換媒体４で満たしてもよいし、空気や他の成分の気体で満たすようにしてもよい。また、支持プレート１２及びプレート１４，１５における接触部分は、密閉状態であってもよいし、隙間が設けられていてもよい。

本実施例の電池パック１において、電池モジュール１０に対してＸ方向の外力が作用した場合には、外力の作用する方向に電池モジュール１０が移動することになる。すなわち、電池モジュール１０は、ケース２０の内部に配置しただけの構成であるため、ケース２０に対して移動可能となっている。

ここで、外力の作用する方向に電池モジュール１０が移動しようとすると、電池モジュール１０及びケース２０の間に存在する熱交換媒体４によって、実施例１で説明した場合と同様の減衰力が働くことになる。

例えば、図１３に示す構成において、電池モジュール１０が右側に移動しようとした場合には、電池モジュール１０の上方及び下方に位置するスペースにおいて、熱交換媒体４が移動しにくくなる。これにより、電池モジュール１０に対して右側に位置するスペースと左側に位置するスペースには、圧力差が生じることになる。具体的には、電池モジュール１０に対して右側に位置するスペースにおける圧力は、左側に位置するスペースにおける圧力よりも高くなる。これにより、電池モジュール１０に対しては、外力が作用する方向とは逆方向の力（減衰力）が作用することになり、電池モジュール１０に作用する外力を減衰させることができる。

ここで、電池モジュール１０及びケース２０の間における間隔は、適宜設定することができる。具体的には、上述した熱交換媒体４の移動抵抗に伴う減衰力が発生しやすくなるように、電池モジュール１０及びケース２０の間における間隔を設定することができる。

本実施例では、支持プレート１２及びプレート１４，１５によって複数の組電池１１を囲んでいる。このため、電池モジュール１０がＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のいかなる方向の外力を受けたとしても、電池モジュール１０に対して上述した減衰力を作用させることができる。

なお、本実施例では、支持プレート１２に対してプレート１４，１５を固定しているが、これに限るものではない。すなわち、ケース２０におけるすべての内壁面（６つの内壁面）と向かい合う面を電池モジュール１０に設けておけばよい。例えば、実施例１（図１）で説明した電池モジュール１０を、６つの面で構成されるプレートで覆うことができる。

また、本実施例では、一対のプレート１５を用いているが、１つのプレート１５を用いるだけでもよい。この場合において、１つのプレート１５は、図１３に示すように、支持プレート１２の端部に固定してもよいし、支持プレート１２における他の位置に固定してもよい。他の位置としては、複数の単電池１１の間に配置することができる。プレート１４についても、上述したプレート１５と同様な構成とすることができる。

さらに、本実施例では、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のすべての外力に対して減衰力を作用させるようにしているが、これに限るものではない。すなわち、特定の方向（１つ又は２つの方向）の外力に対してのみ、減衰力を作用させる構成であってもよい。例えば、実施例１で説明した電池モジュール１０を、ケース２０の内部に配置するだけでもよい。この場合には、図１３のＸ方向における外力に対して減衰力を発生させることができる。

次に、本発明の実施例４である電池パックの構成について、図１４を用いて説明する。ここで、図１４は、本実施例の電池パックにおいて、単電池の支持構造を示す概略図である。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、支持プレート１２がケース２０に固定されている。支持プレート１２は、単電池１１を支持するための支持面１２ｃを有している。ここで、支持面１２ｃは、単電池１１の外形に沿った形状に形成されている。すなわち、支持面１２ｃは、段差部を有している。支持面１２ｃは、支持プレート１２に形成された開口部の内壁面に相当するものである。そして、支持面１２ｃを形成する開口部には、単電池１１が挿入される。

単電池１１の端部には、正極端子１１ａ又は負極端子１１ｂが設けられている。また、蓋部材１１ｄは、単電池１１の外装を構成するケースに固定され、単電池１１の内部を密閉状態とする。

本実施例では、支持プレート１２の支持面１２ｃと単電池１１との間に所定のスペースを空けている。このスペースには、熱交換媒体４が浸入することになる。なお、図１４では、単電池１１が支持面１２ｃから離れているが、実際には、重力の作用を受けて、支持面１２ｃの一部と接触することになる。これにより、単電池１１は、支持プレート１２によって支持されることになる。そして、単電池１１は、支持プレート１２に固定されることなく、支持面１２ｃで囲まれた領域内を変位することができる状態となっている。

支持プレート１２は、ケース２０に固定されているため、本実施例の電池パックに外力が作用した場合には、支持プレート１２の支持面１２ｃに対して、単電池１１が変位するようになる。ここで、単電池１１及び支持面１２ｃの間に形成されたスペースには、熱交換媒体４が移動可能な状態で存在しており、支持面１２ｃに対して単電池１１が変位しようとすると、実施例１で説明した場合と同様の減衰力が働くことになる。

例えば、図１４に示す構成において、支持プレート１２に対して単電池１１が図１４の左側に変位しようとすると、単電池１１及び支持面１２ｃの間に形成されたスペースにおいて、熱交換媒体４が移動しにくくなる。これにより、単電池１１に対しては外力が作用する方向とは逆方向の力（減衰力）が作用することになり、単電池１１に作用する外力を減衰させることができる。

なお、本実施例では、支持プレート１２をケース２０に固定しているが、これに限るものではない。具体的には、実施例１〜３で説明した構成に対して、本実施例の構成を適用することができる。この場合には、電池モジュール１０に対する減衰力だけでなく、単電池１１に対する減衰力も作用させることができる。

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である電池パックの断面図である。 実施例１において、支持プレート及びガイド部の周辺構造を示す概略図である。 熱交換媒体の流動に伴う減衰力の発生原理を説明する図である。 実施例１において、支持プレート及びガイド部の周辺構造を示す概略図である。 実施例１の電池パックにおける一部の内部構成を示す概略図である。 支持プレート及びガイド部の周辺構造を示す概略図である。 支持プレート及びガイド部の周辺構造を示す概略図である。 実施例１の変形例において、支持プレート及びガイド部の周辺構造を示す概略図である。 実施例１の変形例において、支持プレート及びガイド部の周辺構造を示す概略図である。 本発明の実施例２である電池パックの内部構造を示す概略図である。 本発明の実施例３である電池パックの内部構造を示す概略図である。 実施例３である電池パックの断面図である。 本発明の実施例４である電池パックにおいて、単電池の支持構造を示す概略図である。

符号の説明

１：電池パック（蓄電装置） １０：電池モジュール（蓄電モジュール）
１１：単電池（蓄電素子） １２：支持プレート
１４，１５：プレート ２０：ケース
２１：収容部材 ２２：蓋部材
２３：第１ガイド部 ２４：第２ガイド部
２３ａ，２４ａ：ガイド面 ２５：樹脂層
２６：多孔質体 ３０：締結部材
４：熱交換媒体

Claims (16)

1. 複数の蓄電素子と、前記複数の蓄電素子を支持する支持プレートを含む蓄電モジュールと、
   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、
   前記蓄電モジュール及び前記ケースは、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制限部を有することを特徴とする蓄電装置。
2. 前記制限部は、互いに直交する３つの方向のうち、少なくとも１つの方向における前記蓄電モジュールの変位に対して、前記熱交換媒体の移動抵抗を与えることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記支持プレート及び前記ケース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請求項１又は２に記載の蓄電装置。
4. 前記ケースは、前記支持プレートと対向する面を備えた突起部を有しており、
   前記支持プレート及び前記突起部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請求項３に記載の蓄電装置。
5. 前記突起部は、前記支持プレートの外縁部に沿って延びていることを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置。
6. 前記突起部は、前記支持プレートを挟む位置にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の蓄電装置。
7. 前記ケースは、前記支持プレートと対向する面において、前記突起部よりも摩擦係数の小さい材料によって形成された層を有することを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の蓄電装置。
8. 前記支持プレートと、前記ケースのうち前記支持プレートと対向する面との間に配置され、前記熱交換媒体を収容可能な多孔質体を有することを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の蓄電装置。
9. 前記支持プレート及び前記ケースのうち一方が複数の凸部を有するとともに、他方が前記複数の凸部が挿入される複数の凹部を有しており、
   前記凸部及び前記凹部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請求項３に記載の蓄電装置。
10. 前記蓄電モジュールは、前記ケースに対して移動可能な状態で収容されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の蓄電装置。
11. 前記ケースは、この上面に沿って気体の層を有しており、
    前記蓄電モジュールは、前記ケースの上面に固定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。
12. 前記蓄電モジュールは、前記ケースの内壁面と向かい合う面を備えたプレートを有しており、
    前記プレート及び前記ケース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請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電装置。
13. 前記支持プレートは、前記蓄電素子を変位可能な状態で支持する支持面を有しており、
    前記支持面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請求項１から１２のいずれか１つに記載の蓄電装置。
14. 前記支持プレート及び前記ケースの間に、前記蓄電素子の端子が位置していることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１つに記載の蓄電装置。
15. 複数の蓄電素子と、前記複数の蓄電素子を支持する支持プレートを含む蓄電モジュールと、
    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、
    前記支持プレートは、前記蓄電素子を変位可能な状態で支持する支持面を有しており、
    前記蓄電素子及び前記支持面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により、前記支持プレート及び前記蓄電素子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ことを特徴とする蓄電装置。
16. 前記支持プレートは、前記ケースに固定されていることを特徴とする請求項１５に記載の蓄電装置。
    

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