JP2011249107A - 蓄電モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】蓄電モジュールの可用性を向上させる。
【解決手段】第1の隔壁部材3aに形成された気密構造の複数の保持部90aには第1の蓄電セル10aが各々挿入されて、第1の蓄電セル10aが、その防爆弁30aが第1の区画空間5aに曝され、かつその電極端子20aが第3の区画空間4に曝されるように配され、第2の隔壁部材3bに形成された気密構造の複数の保持部90bには第2の蓄電セル10bが各々挿入されて、当該第2の蓄電セル10bが、その防爆弁30bが前記第2の区画空間5bに曝され、かつその電極端子30bが第3の区画空間4に曝されるように配され、第3の区画空間4には第1の蓄電セル10aの電極端子20a及び前記第2の蓄電セル10bの電極端子30bと接続された制御回路6が配される。
【選択図】図1

Description

本発明は、電気二重層コンデンサ、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン電池などの蓄電セルをモジュール化した蓄電モジュールに関するものである。
近年、電気二重層コンデンサ、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン電池などの蓄電セルが持つ高容量性、高出力性、及び軽量性の特徴に着目して、複数の蓄電セルをモジュール化した蓄電モジュールを、電気自動車用やハイブリッド型電気自動車用などの車両用電源や、住宅のエネルギーマネジメントシステム用電源などの用途へ利用することが期待されている。しかしながら、これらの用途に利用される蓄電モジュールは、ノートパソコン等の電子機器に用いられる蓄電モジュールと比べて、サイズや容量が大きくなり、また充放電時の発熱量が大きくなるという問題がある。そこで、蓄電モジュールに対し、冷却性能や安全性を高めて、可用性を向上させること(長寿命化)が求められている。
蓄電モジュールに関して例えば特許文献1乃至4に開示された技術が提案されている。
特許文献1には、冷却性能を向上させるために、水平方向に複数列配列されたタンデムセル(2個の蓄電セル(単セル)を直列に直線的に電気的かつ機械的に接続することで構成されたもの)を、冷却風が導入される導入側タンデムセルと冷却風が排出される排出側タンデムセルとに二分させることが開示されている。
特許文献2、3には、防爆弁を形成した端面が電極端子を形成した端面の反対側に形成された円筒型電池、角型電池が開示されている。
特許文献4には、防爆弁に対応した圧力開放弁開のときに放出された高圧ガス内の電解液を含んだミストなどが、蓄電セルの電極端子に付着し絶縁破壊することを防止するために、蓄電セルのガス放出口と冷却通路の開放口をケーシングの同一面に設け、摺動板により蓄電セルからガス放出されるときに冷却通路の開放口を遮断することが開示されている。
特許第3674261号公報 特開平9−115497号公報 特許第3662175号公報 特許第3780542号公報
しかしながら、発明者らが鋭意検討した結果、冷却性能の向上のための特許文献1の技術(特にタンデムセルの配置)に対して安全性向上のための防爆構造に関する特許文献2、3の技術(特に防爆弁と電極端子との配置)を適用することを検討したところ、タンデムセルを構成する2個の蓄電セルのうち一方の蓄電セルの防爆弁から高圧ガスが放出されたときに電解液などを含むミストが、他方の蓄電セルの電極端子に付着して当該電極端子を腐食させてしまう可能性があることが分かった。そこで、防爆弁から放出される高圧ガスによる電極端子の腐食防止対策として特許文献4の技術(特に摺動板)を適用することを検討したところ、冷却通路の開放口を遮断するために機械的な稼動部である摺動板を備えた煩雑な構造となりえるので、機械的精度が必要となり、腐食などによって機械的動作に障害が生じやすくなることが分かった。
本発明は、上記のような従来の課題を解決するためになされたものであり、冷却性能や安全性を向上させることで、蓄電モジュールの可用性を向上させることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る蓄電モジュールは、一対の端面及び一対の側面を有する箱形の筐体と、前記筐体の前記一対の側面間において前記一対の側面に対置され、気密構造の複数の保持部が形成されている第1及び第2の隔壁部材と、一対の端面のうち一方の端面には電極端子が備えられ、かつ他方の端面には防爆弁が備えられた複数の第1及び第2の蓄電セルと、前記複数の第1及び第2の蓄電セルを制御する制御回路と、を備え、前記筐体内の空間は、前記第1の隔壁部材と前記筐体の一方の側面との間の第1の区画空間と、前記第2の隔壁部材と前記筐体の他方の側面との間の第2の区画空間と、前記第1の隔壁部材と前記第2の隔壁部材との間の第3の区画空間と、に区画され、前記第1の隔壁部材に形成された前記複数の保持部には前記第1の蓄電セルが各々挿入されて、前記第1の蓄電セルが、その防爆弁が前記第1の区画空間に曝され、かつその電極端子が前記第3の区画空間に曝されるように配され、 前記第2の隔壁部材に形成された気密構造の複数の保持部には前記第2の蓄電セルが各々挿入されて、前記第2の蓄電セルが、その防爆弁が前記第2の区画空間に曝され、かつその電極端子が前記第3の区画空間に曝されるように配され、前記第3の区画空間には前記複数の第1及び第2の蓄電セルの電極端子と接続された前記制御回路が配され、前記筐体の端面視において、複数の前記第1の蓄電セル同士が互いに重なり合うように一列に並び、かつ複数の前記第2の蓄電セル同士が互いに重なり合うように一列に並んでおり、前記筐体の側面視において、前記複数の第1の蓄電セルの電極端子と前記複数の第2の蓄電セルの電極端子とが重なり合わないように、前記複数の第1の蓄電セル及び前記複数の第2の蓄電セルが配置されている、蓄電モジュールである。
この構成によれば、筐体内の空間は、筐体の一方の側面から他方の側面に向けて、第1の蓄電セルの防爆弁が曝される第1の区画空間と、第1の蓄電セル及び第2の蓄電セルの電極端子が曝される第3の区画空間と、第2の蓄電セルの防爆弁が曝される第2の区画空間とに分離される。これにより、第1の蓄電セル又は第2の蓄電セルの防爆弁から放出された電解液ミストなどの高圧ガスによって、第1の蓄電セル及び第2の蓄電セルの胴体部や電極端子等が腐食や絶縁劣化されることを阻止できる。よって、蓄電モジュールの可用性が向上する。また、筐体の端面視において、複数の第1の蓄電セル同士が互いに重なり合うように一列に並び、かつ複数の第2の蓄電セル同士が互いに重なり合うように一列に並んでいるので、筐体の一対の端面の面積の拡大が抑えられ、筐体を小型化できる。また、筐体の側面視において、複数の第1の蓄電セルの電極端子と複数の第2の蓄電セルの電極端子とが重なり合わないように、複数の第1及び第2の蓄電セルが配置されることで、複数の第1及び第2の蓄電セルの電極端子と制御回路との間の接続が容易になる。
上記の蓄電モジュールにおいて、前記筐体の側面視において、隣り合う前記第1の蓄電セル及び前記第2の蓄電セルの端面同士が重なり合うように、前記複数の第1及び第2の蓄電セルが配置されている、としてもよい。
この構成によれば、筐体の一対の側面の面積の拡大が抑えられ、筐体をさらに小型化できる。
上記の蓄電モジュールにおいて、前記第3の区画空間に、前記筐体の一対の側面に対置された第3及び第4の隔壁部材が設けられ、前記第3の隔壁部材に形成された気密構造の複数の保持部には前記第1の蓄電セルが各々挿入されて、前記第1の蓄電セルが、前記第3の隔壁部材と前記第1の隔壁部材との間の空間に前記第1の蓄電セルの胴体部が曝され、かつ前記第3の隔壁部材と前記第4の隔壁部材の間の空間に前記第1の蓄電セルの電極端子が曝されるように配され、前記第4の隔壁部材に形成された気密構造の複数の保持部には前記第2の蓄電セルが各々挿入されて、前記第2の蓄電セルが、前記第4の隔壁部材と前記第2の隔壁部材との間の空間に前記第2の蓄電セルの胴体部が曝され、かつ前記第4の隔壁部材と前記第3の隔壁部材の間の空間に前記第2の蓄電セルの電極端子が曝されるように配される、としてもよい。
この構成によれば、第1の隔壁部材及び第3の隔壁部材によって第1の蓄電セルが二箇所で保持されるとともに、第2の隔壁部材及び第4の隔壁部材によって第2の蓄電セルが二箇所で保持されることになるので、制御回路と接続された第1の蓄電セルの電極端子及び第2の蓄電セルの電極端子にかかる負荷が抑えられ、筐体内での第1の蓄電セル及び第2の蓄電セルの保持が安定化され、蓄電モジュールの振動に伴う障害の発生が防止される。
上記の蓄電モジュールにおいて、前記第3の隔壁部材と前記第4の隔壁部材との間の空間に向けて冷却ガスを吸入させる吸入ファンと、前記第1の隔壁部材と前記第3の隔壁部材との間の空間及び前記第2の隔壁部材と前記第4の隔壁部材との間の空間から前記冷却ガスを排出させる排出ファンと、を備える、としてもよい。
この構成によれば、吸入ファンにより第3の隔壁部材と第4の隔壁部材との間の空間へ冷却ガスを誘導し、排出ファンにより当該冷却ガスを第1の隔壁部材と第3の隔壁部材との間の空間及び第2の隔壁部材と第4の隔壁部材との間の空間から排出することによって、蓄電モジュール内の第1の蓄電セル及び第2の蓄電セル間の温度差を均一にすることができ、蓄電モジュールの冷却性能を向上できる。さらに、最も腐食や絶縁劣化の影響を受けやすい第1の蓄電セル及び第2の蓄電セルの電極端子やそれに接続される制御回路が清浄なガスで覆われるため、蓄電モジュールの可用性を高めることができる。
上記の蓄電モジュールにおいて、前記第1の隔壁部材及び前記第2の隔壁部材の前記第3の区画空間側の壁面に腐食保護部材が塗布されている、としてもよい。
この構成によれば、第1の蓄電セル及び第2の蓄電セルの防爆弁から放出された高圧ガスが第3の区画空間に混入されることをより確実に防止できる。
上記目的を達成するために、その他の本発明に係る蓄電モジュールは、一対の端面及び一対の側面を有する箱形の筐体と、前記筐体の前記一対の側面間において前記一対の側面に対置され、気密構造の複数の保持部が形成されている第1及び第2の隔壁部材と、一対の端面のうち一方の端面には電極端子が備えられ、かつ他方の端面には防爆弁が備えられた複数の第1及び第2の蓄電セルと、前記複数の第1の蓄電セルを制御する第1の制御回路と、前記複数の第2の蓄電セルを制御する第2の制御回路と、を備え、前記筐体内の空間は、前記第1の隔壁部材と前記筐体の一方の側面との間の第1の区画空間と、前記第2の隔壁部材と前記筐体の他方の側面との間の第2の区画空間と、前記第1の隔壁部材と前記第2の隔壁部材との間の第3の区画空間と、に区画され、前記第1の隔壁部材に形成された前記複数の保持部には前記第1の蓄電セルが各々挿入されて、前記第1の蓄電セルが、その電極端子が前記第1の区画空間に曝され、かつその防爆弁が前記第3の区画空間に曝されるように配され、前記第2の隔壁部材に形成された前記複数の保持部には前記第2の蓄電セルが各々挿入されて、前記第2の蓄電セルが、その電極端子が前記第2の区画空間に曝され、かつその防爆弁が前記第3の区画空間に曝されるように配され、前記第1の区画空間には複数の前記第1の蓄電セルの電極端子と接続された前記第1の制御回路が配され、前記第2の区画空間には複数の前記第2の蓄電セルの電極端子と接続された前記第2の制御回路が配され、前記筐体の端面視において、複数の前記第1の蓄電セル同士が互いに重なり合うように一列に並び、かつ複数の前記第2の蓄電セル同士が互いに重なり合うように一列に並んでおり、前記筐体の側面視において、前記複数の第1の蓄電セルの防爆弁と前記複数の第2の蓄電セルの防爆弁とが重なり合わないように、前記複数の第1の蓄電セル及び前記複数の第2の蓄電セルが配置されている、蓄電モジュールである。
この構成によれば、筐体内の空間は、筐体の一方の側面から他方の側面に向けて、第1の蓄電セルの電極端子が曝される第1の区画空間と、第1の蓄電セル及び第2の蓄電セルの防爆弁が曝される第3の区画空間と、第2の蓄電セルの電極端子が曝される第2の区画空間とに分離される。これにより、第1の蓄電セル又は第2の蓄電セルの防爆弁から放出された電解液ミストなどの高圧ガスによって、第1の蓄電セル及び第2の蓄電セルの胴体、電極端子等が腐食や絶縁劣化されることを阻止できる。よって、蓄電モジュールの可用性が向上する。また、第1の蓄電セルの防爆弁と第2の蓄電セルの防爆弁とが向き合わないので、例えば第1の蓄電セルの防爆弁から放出された高圧ガスが、第2の蓄電セルの防爆弁に直接的に噴射されずに済むので、第1の蓄電セルの防爆弁及び第2の蓄電セルの防爆弁の変形による作動圧力の低下を防止できる。
上記の蓄電モジュールにおいて、前記筐体の側面視において、隣り合う前記第1の蓄電セル及び前記第2の蓄電セルの端面同士が重なり合うように、前記複数の第1の蓄電セル及び前記複数の第2の蓄電セルが配置されている、としてもよい。
この構成によれば、筐体の一対の側面の面積の拡大が抑えられ、筐体をさらに小型化できる。
上記の蓄電モジュールにおいて、前記第1の区画空間に前記筐体の一対の側面に対置された第3の隔壁部材が設けられ、前記第2の区画空間に前記筐体の一対の側面に対置された第4の隔壁部材が設けられ、前記第3の隔壁部材に形成された気密構造の複数の保持部には前記第1の蓄電セルが各々挿入されて、前記第1の蓄電セルが、前記第3の隔壁部材と前記第1の隔壁部材との間の空間にその胴体部が曝され、かつ前記第3の隔壁部材と前記筐体の一方の側面との間の空間にその電極端子が曝されるように配され、前記第4の隔壁部材に形成された気密構造の複数の保持部には前記第2の蓄電セルが各々挿入されて、前記第4の隔壁部材と前記第2の隔壁部材との間の空間にその胴体部が曝され、かつ前記第4の隔壁部材と前記筐体の他方の側面との間の空間にその電極端子が曝されるように配される、としてもよい。
この構成によれば、第1の隔壁部材及び第3の隔壁部材によって第1の蓄電セルが二箇所で保持されるとともに、第2の隔壁部材及び第4の隔壁部材によって第2の蓄電セルが二箇所で保持されるので、制御回路と接続される第1の蓄電セル及び第2の蓄電セルの電極端子にかかる負荷が抑えられ、筐体内での第1の蓄電セル及び第2の蓄電セルの保持が安定化し、蓄電モジュールの振動に伴う障害の発生が防止される。
上記の蓄電モジュールにおいて、前記筐体の一方の側面と前記第3の隔壁部材との間の空間に向けて冷却ガスを吸入させる第1の吸入ファンと、前記第3の隔壁部材と前記第1の隔壁部材との間の空間から前記冷却ガスを排出させる第1の排出ファンと、前記筐体の他方の側面と前記第4の隔壁部材との間の空間に向けて冷却ガスを吸入させる第2の吸入ファンと、前記第4の隔壁部材と前記第2の隔壁部材との間の空間から前記冷却ガスを排出させる第2の排出ファンと、を備える、としてもよい。
この構成によれば、第1の吸入ファンにより筐体の一方の側面と第3の隔壁部材との間の空間へ冷却ガスを誘導して、第1の排出ファンにより当該冷却ガスを第1の隔壁部材と第3の隔壁部材との間の空間から排出すること、及び第2の吸入ファンにより筐体の他方の側面と第4の隔壁部材との間の空間へ冷却ガスを誘導して、第2の排出ファンにより第2の隔壁部材と第4の隔壁部材との間の空間から排出することによって、蓄電モジュール内の第1の蓄電セル及び第2の蓄電セル間の温度差を均一にすることができ、蓄電モジュールの冷却性能を向上できる。さらに、最も腐食や絶縁劣化の影響を受けやすい第1の蓄電セル及び第2の蓄電セルの電極端子やそれに接続される制御回路が清浄なガスで覆われるため、蓄電モジュールの可用性を高めることができる。
上記の蓄電モジュールにおいて、前記第1の隔壁部材の前記第1の区画空間側の壁面及び前記第2の隔壁部材の前記第2の区画空間側の壁面に腐食保護部材が塗布されている、としてもよい。
この構成によれば、第1の蓄電セル及び第2の蓄電セルの防爆弁から放出された高圧ガスが、第1の区画空間及び第2の区画空間に混入されることをより確実に防止できる。
本発明によると、冷却性能や安全性を向上させることで、蓄電モジュールの可用性を向上させることができる。
図1Aは本発明の第1の実施の形態に係る蓄電モジュールの筐体内部の平面視(上方から見た筐体内部の投影図)である。図1Bは図1A中の点線で囲んだCの部分に係る筐体の側面視(図中のA´→Aの方向から見た筐体内部の投影図)である。 図2は本発明の第2の実施の形態に係る蓄電モジュールの筐体内部の平面視を表した図である。 図3は本発明の第3の実施の形態に係る蓄電モジュールの筐体内部の平面視を表した図である。 図4Aは本発明の第4の実施の形態に係る蓄電モジュールの筐体内部の平面視(上方から見た筐体内部の投影図)である。図4Bは図4A中の点線で囲んだCの部分に係る筐体の側面視(図中のA´→Aの方向から見た筐体内部の投影図)である。 図5は本発明の第5の実施の形態に係る蓄電モジュールの筐体内部の平面視を表した図である。 図6は本発明の第6の実施の形態に係る蓄電モジュールの筐体内部の平面視を表した図である。
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係る蓄電モジュールの構造を説明するための図である。図1Aは本発明の第1の実施の形態に係る蓄電モジュールの筐体内部の平面視(上方から見た筐体内部の投影図)である。図1Bは図1A中の点線で囲んだCの部分に係る筐体の側面視(図中のA´→Aの方向から見た筐体内部の投影図)である。
図1Aに示す蓄電モジュール1は、複数の蓄電セル(10a、10b)及びそれらを制御する制御回路6を筐体2の内部に収納してモジュール化したものである。なお、以下の説明では、図中に示す筐体2の一方の側面S1から他方の側面S2に向う方向(図中のA´→Aの方向)を筐体2の長さ方向とし、図中に示す筐体2の一方の端面S3から他方の端面S4に向う方向を筐体2の幅方向とし、かつ紙面表から紙面裏に向う方向を筐体2の高さ方向とする。
筐体2は、弁当箱のような箱形の形状を呈しており、一対の側面S1、S2と、一対の端面S3、S4と、不図示の底面及び上面と、により内部空間を形成している。なお、筐体2は、耐振動性、強度、熱伝導性に優れる部材で実現されることが好ましく、例えばプラスチック製や金属製の部材で実現される。
蓄電モジュール1に収納される複数の蓄電セル(10a、10b)は、防爆構造を備えるものであり、一方の端面に電極端子(20a、20b)、詳細には正電極端子(21a、21b)及び負電極端子(22a、22b)が形成されるとともに、他方の端面に内部圧力の上昇により内部ガスを外部に放出する防爆弁(30a、30b)が形成されている。同図に示される蓄電セル(10a、10b)は、同一種類でありかつ同一規格である円筒型のリチウムイオン電池の場合を例示している。なお、蓄電セル(10a、10b)は、円筒型の形状に限らず、角型やラミネート型の形状であってもよい。また、蓄電セル(10a、10b)は、電気二重層コンデンサ又はリチウムイオンキャパシタであってもよい。
図1Aに示す蓄電モジュール1は、筐体2と、筐体2の一対の側面S1、S2間において一対の側面S1、S2に対置される隔壁部材3a(本発明における第1の隔壁部材)及び隔壁部材3b(本発明における第2の隔壁部材)と、複数の蓄電セル(10a、10b)と、複数の蓄電セル(10a、10b)を制御する制御回路6と、を備えている。
筐体2内の空間は、隔壁部材3aと筐体の一方の側面S1との間の区画空間5a(本発明における第1の区画空間)と、隔壁部材3bと筐体2の他方の側面S2との間の区画空間5b(本発明における第2の区画空間と)、隔壁部材3aと隔壁部材3bとの間の区画空間4(本発明における第3の区画空間)と、に分離されている。
隔壁部材3aは、複数の蓄電セル10a(本発明における第1の蓄電セル)の外周面を取り囲む気密構造の複数の保持部32aを備えている。同様に、隔壁部材3bは、複数の蓄電セル10b(本発明における第2の蓄電セル)の外周面を取り囲む気密構造の複数の保持部32bを備えている。
隔壁部材3aに形成された複数の保持部32aに蓄電セル10aが各々挿入された場合、蓄電セル10aが、その防爆弁30aが区画空間5aに曝され、かつその電極端子20aが区画空間4に曝されるように配置される。また、隔壁部材3bに形成された気密構造の複数の保持部32bに蓄電セル10bが各々挿入された場合、蓄電セル10bが、その防爆弁30bが区画空間5bに曝され、かつその電極端子20bが区画空間4に曝されるように配置される。この結果、防爆弁(30a、30b)から放出した電解液ミストなどの高圧ガスによって、蓄電セル(10a、10b)の胴体部や電極端子(20a、20b)、及び制御回路6が腐食や絶縁劣化されることを抑止できる。
なお、電極端子20aが形成された蓄電セル10aの一方の端面と、電極端子20bが形成された蓄電セル10bの一方の端面とが、制御回路6を介して向かい合わされた状態で、複数の蓄電セル(10a、10b)の電極端子(20a、20b)と制御回路6とが接続されている。
制御回路6は、ヒューズ機能を有し、蓄電セル(10a、10b)の直列または並列接続に応じて導体がパターン形成されたガラエポ製などのプリント配線基板でもよい。また、制御回路6は、PTC(Positive Temperature Coefficient)機能を有する保護回路、セルの電圧や電流の検知回路、充放電制御回路などを含んでもよい。
筐体2の端面視(図中のA´→Aの方向から見た筐体内部の投影図)において、複数の蓄電セル10a同士が互いに重なり合うように一列に並び、かつ複数の蓄電セル10b同士が互いに重なり合うように一列に並んでいる。かかる配置により、筐体2の一対の端面S3、S4の面積の拡大が抑えられ、筐体2を小型化できる。
筐体2の側面視において、複数の蓄電セル10aの電極端子20aと複数の蓄電セル10bの電極端子20bとが重なり合わないように、複数の蓄電セル(10a、10b)が配置されている。換言すると、図1Bの筐体2の側面視に示すように、蓄電セル10aの電極端子20aと蓄電セル10bの電極端子20bとが、筐体2の幅方向に沿って、互いに重ならないように、蓄電セル10aと蓄電セル10bとが交互に配置されている。かかる配置により、制御回路6と複数の蓄電セル(10a、10b)の電極端子(20a、20b)と間の接続を容易にできる。なお、本実施の形態では、筐体2の側面視において、蓄電セル10aの防爆弁30aと蓄電セル10bの防爆弁30bについても、重なり合わないように、複数の蓄電セル(10a、10b)が配置されている。
また、筐体2の側面視において、蓄電セル(10a、10b)の電極端子(20a、20b)を除いた端面の一部の領域が重なり合うように、複数の蓄電セル(10a、10b)が配置されている。かかる配置により、筐体2の側面S1、S2の面積の拡大が抑えられ、蓄電モジュール1をさらに小型化できる。
隔壁部材(3a、3b)は、耐振動性、強度、熱伝導性に優れる部材であることが好ましく、例えばプラスチックを材料とするホルダーリブとして実施される。その他に、隔壁部材(3a、3b)は、金属製の材料で実施してもよく、二枚以上であってもよい。
隔壁部材(3a、3b)に形成された保持部(32a、32b)は、複数の蓄電セル(10a、10b)を、耐振動性、強度、熱伝導性に優れた方法で固着させる気密構造であることが好ましく、例えばポリウレタン接着剤で接着してもよいし、ゴム製のOリングを介して固定してもよい。これにより、防爆弁(30a、30b)から飛散した電解液ミストなどの高圧ガスを区画空間(5a、5b)内により確実に閉じ込めることができる。
以上のとおり、本発明によれば、複数の蓄電セル10aと複数の蓄電セル10bとが筐体2内で横置きされ、かつ蓄電モジュール1の略中央に対して対称的な配置となるように、隔壁部材3a、3bによって各々保持されるので、複数の蓄電セル10a及び複数の蓄電セル10bを、遊動させることなく、かつ蓄電モジュール1の中央に重心が来るように配設できる。このため、薄型で安定した蓄電モジュール1となり、複数の蓄電モジュール1が横に並べて使用されるか、若しくは縦積みで使用されたとしても、安定した設置性が得られる。さらに、防爆弁(30a、30b)から放出された高圧ガスによる電極端子(20a、20b)の腐食及び電極端子(20a、20b)間の絶縁劣化が防止され、安全で長寿命の蓄電モジュール1を提供することができる。このような蓄電モジュール1は、特に、自動車などの産業用途や住宅用途に適したものとなる。
(第2の実施の形態)
図2は本発明の第2の実施の形態に係る蓄電モジュールの筐体内部の平面視を表した図である。
本発明の第2の実施の形態に係る蓄電モジュール1は、本発明の第1の実施の形態に係る蓄電モジュール1と比べて、隔壁部材3aと隔壁部材3bとの間の区画空間4に、筐体2の一方の側面S1側に対置された隔壁部材9a(本発明における第3の隔壁部材)と、筐体2の他方の側面S2側に対置された隔壁部材9b(本発明における第4の隔壁部材)とが設けられている点が相違する。
隔壁部材3aの保持部32aは、防爆弁30aが形成された蓄電セル10aの他方の端面側の外周面を取り囲んでいる。隔壁部材3bの保持部32bは、防爆弁30bが形成された蓄電セル10bの他方の端面側の外周面を取り囲んでいる。
隔壁部材9aは、電極端子20aが形成された蓄電セル10aの一方の端面側の外周面を取り囲む気密構造の複数の保持部90aを備えている。隔壁部材9bは、電極端子20bが形成された蓄電セル10bの一方の端面側の外周面を取り囲む気密構造の複数の保持部90bを備えている。
隔壁部材9aに形成された複数の保持部90aに蓄電セル10aが各々挿入された場合、蓄電セル10aが、隔壁部材9aと隔壁部材3aとの間の区画空間42aに蓄電セル10aの胴体部が曝され、かつ隔壁部材9aと隔壁部材9bとの間の区画空間41に蓄電セル10aの電極端子20aが曝されるように配置される。
隔壁部材9bに形成された複数の保持部90bに蓄電セル10bが各々挿入された場合、蓄電セル10bが、隔壁部材9bと隔壁部材3bとの間の区画空間42bに蓄電セル10bの胴体部が曝され、かつ隔壁部材9bと隔壁部材9aとの間の空間に蓄電セル10bの電極端子20bが曝されるように配置される。
つまり、隔壁部材3aと隔壁部材3bとの間の区画空間4が、蓄電セル10aの胴体部が曝される区画空間42aと、蓄電セル10aの電極端子20a、蓄電セル10bの電極端子20b、及び制御回路6が曝される区画空間41と、蓄電セル10bの胴体部が曝される区画空間42bと、に分離される。
このように、隔壁部材(3a、3b)に加えて隔壁部材(9a、9b)によって蓄電セル(10a、10b)を保持したことにより、本発明の第1の実施の形態と比べて、隔壁部材(3a、3b)及び隔壁部材(9a、9b)によって蓄電セル(10a、10b)が二箇所で保持されるので、制御回路6と接続される電極端子(20a、20b)にかかる負荷が抑えられ、蓄電セル(10a、10b)の保持が安定化し、蓄電モジュール1の振動に伴う障害の発生が防止される。
(第3の実施の形態)
図3は本発明の第3の実施の形態に係る蓄電モジュールの筐体内部の平面視を表した図である。
本発明の第3の実施の形態に係る蓄電モジュール1は、本発明の第1の実施の形態に係る蓄電モジュール1と比べて、隔壁部材9aと隔壁部材9bとの間の区画空間41に向けて蓄電セル(10a、10b)を冷却するための冷却ガスを吸入させる吸入ファン7と、隔壁部材9aと隔壁部材3aとの間の区画空間42a及び隔壁部材9bと隔壁部材3bとの間の区画空間42bから冷却ガスを排出させる排出ファン8と、を備える点が相違する。
なお、隔壁部材(9a、9b)の筐体2の幅方向(端面S3から端面S4に向う方向)に沿った長さは、隔壁部材(3a、3b)の筐体2の幅方向に沿った長さよりも短くしている。これにより、区画空間41と区画空間(42a、42b)との間では一部の空間が連続している。
従って、吸入ファン7により区画空間41へ冷却ガスを誘導し、排出ファン(8a、8b)により当該冷却ガスを区画空間41と一部が連続する区画空間(42a、42b)から排出することによって、蓄電モジュール1内の蓄電セル(10a、10b)間の温度差を均一にすることができる。さらに、最も腐食や絶縁劣化の影響を受けやすい電極端子(20a、20b)や制御回路6が清浄なガスで覆われるため、蓄電モジュール1の可用性を高めることができる。
なお、隔壁部材(9a、9b)が、図3中で筐体2の端面S3から端面S4に行くほど区画空間41の空間が狭くなるように斜めに配置されることで、冷却ガスの風速を変化させて蓄電モジュール1の冷却能力が調整されるようにしてもよい。
また、区画空間4には、蓄電セル(10a、10b)の充放電の際の発熱による温度上昇を抑えるため、さらに冷却風の導入口、排出口、及びファンを設けるようにしてもよい。
また、区画空間5には、蓄電セル(10a、10b)の防爆弁(30a、30b)から放出された高圧ガスの回収を行うための弁や取り出し口などが設けられてもよく、ガス吸収剤が設置されてもよい。
また、隔壁部材3a及び隔壁部材3bの区画空間4側の壁面に腐食保護部材(例えばポリウレタン樹脂膜)が塗布されてもよい。これにより、蓄電セル(10a、10b)の防爆弁(30a、30b)から放出された高圧ガスが区画空間4に混入されることをより確実に防止できる。
(第4の実施の形態)
図4は本発明の第4の実施の形態に係る蓄電モジュールの構造を説明するための図である。図4Aは本発明の第4の実施の形態に係る蓄電モジュールの筐体内部の平面視(上方から見た筐体内部の投影図)である。図4Bは図4A中の点線で囲んだCの部分に係る筐体の側面視(図中のA´→Aの方向から見た筐体内部の投影図)である。
本発明の第4の実施の形態に係る蓄電モジュール1は、本発明の第1の実施の形態に係る蓄電モジュール1と比べて、隔壁部材(3a、3b)に対する蓄電セル(10a、10b)の配置が逆になっている点と、蓄電セル(10a、10b)のそれぞれに制御回路6a、6bが設けられている点とが相違する。
詳述すると、隔壁部材3aに形成された複数の保持部32aには蓄電セル10aが各々挿入され、蓄電セル10aが、その電極端子20aが区画空間5aに曝され、かつその防爆弁30aが区画空間4に曝されるように配置されている。
隔壁部材3bに形成された複数の保持部32bには蓄電セル10bが各々挿入され、蓄電セル10bが、その電極端子20bが区画空間5bに曝され、かつその防爆弁30bが区画空間4に曝されるように配置されている。
区画空間5aには複数の蓄電セル10aの電極端子20aと接続された制御回路6aが配置され、区画空間5bには複数の蓄電セル10bの電極端子20bと接続された制御回路6bが配置されている。
筐体2の端面視において、複数の蓄電セル10a同士が互いに重なり合うように一列に並び、かつ複数の蓄電セル10b同士が互いに重なり合うように一列に並んでいる。
筐体2の側面視において、複数の蓄電セル10aの防爆弁30aと複数の蓄電セル10bの防爆弁30bとが重なり合わないように、複数の蓄電セル10a及び複数の蓄電セル10bが配置されている。
以上のような配置により、区画空間4の中で蓄電セル10aの防爆弁30aと蓄電セル10bの防爆弁30bとが向き合わないので、例えば蓄電セル10aの防爆弁30aから放出された高圧ガスが、蓄電セル10bの防爆弁30bに直接的に噴射されずに済み、防爆弁(30a、30b)の変形による作動圧力の低下を防止できる。
(第5の実施の形態)
図5は本発明の第5の実施の形態に係る蓄電モジュールの筐体内部の平面視を表した図である。
本発明の第5の実施の形態に係る蓄電モジュール1は、本発明の第4の実施の形態に係る蓄電モジュール1と比べて、隔壁部材3aと筐体2の一方の側面S1との間の区画空間5aにおいて筐体2の一方の側面S1側に配設された隔壁部材9a(本発明における第3の隔壁部材)と、隔壁部材3bと筐体2の他方の側面S2との間の区画空間5bにおいて筐体2の他方の側面S2側に配設された隔壁部材9b(本発明における第4の隔壁部材)とが設けられている点が相違する。
隔壁部材3aの保持部32aは、防爆弁30aが形成された蓄電セル10aの他方の端面側の外周面を取り囲んでいる。隔壁部材3bの保持部32bは、防爆弁30bが形成された蓄電セル10bの他方の端面側の外周面を取り囲んでいる。
隔壁部材9aは、電極端子20aが形成された蓄電セル10aの一方の端面側の外周面を取り囲む気密構造の複数の保持部90aを備えている。隔壁部材9bは、電極端子20bが形成された蓄電セル10bの一方の端面側の外周面を取り囲む気密構造の複数の保持部90bを備えている。
隔壁部材9aに形成された複数の保持部32aには蓄電セル10aが各々挿入されて、蓄電セル10aが、隔壁部材9aと隔壁部材3aとの間の区画空間52aにその胴体部が曝され、かつ隔壁部材9aと筐体2の一方の側面S1との間の区画空間51aにその電極端子20aが曝されるように配置されている。
隔壁部材9bに形成された複数の保持部32bには蓄電セル10bが各々挿入されて、隔壁部材9bと隔壁部材3bとの間の区画空間52bにその胴体部が曝され、かつ隔壁部材9bと筐体2の他方の側面S2との間の区画空間51bにその電極端子20bが曝されるように配置されている。
つまり、隔壁部材3aと筐体2の一方の側面S1との間の区画空間5aが、蓄電セル10aの電極端子20a、及び制御回路6aが曝される区画空間51aと、蓄電セル10aの胴体部が曝される区画空間42aとに区画される。また、隔壁部材3bと筐体2の他方の側面S2との間の区画空間5bが、蓄電セル10bの電極端子20b、及び制御回路6bが曝される区画空間51bと、蓄電セル10bの胴体部が曝される区画空間42bとに区画される。
このように、隔壁部材(3a、3b)に加えて隔壁部材(9a、9b)によって蓄電セル(10a、10b)を保持したことにより、本発明の第4の実施の形態と比べて、隔壁部材(3a、3b)及び隔壁部材(9a、9b)によって蓄電セル(10a、10b)が二箇所で保持されるので、制御回路6と接続される電極端子(20a、20b)にかかる負荷が抑えられ、蓄電セル(10a、10b)の保持が安定化し、蓄電モジュール1の振動に伴う障害の発生が防止される。
(第6の実施の形態)
図6は本発明の第6の実施の形態に係る蓄電モジュールの筐体内部の平面視を表した図である。
本発明の第6の実施の形態に係る蓄電モジュール1は、本発明の第4の実施の形態に係る蓄電モジュール1と比べて、筐体2の一方の側面S1と隔壁部材9aとの間の区画空間51aに向けて冷却ガスを吸入させる吸入ファン7a(本発明における第1の吸入ファン)と、隔壁部材9aと隔壁部材3aとの間の区画空間52aから冷却ガスを排出させる排出ファン8a(本発明における第1の排出ファン)と、筐体2の他方の側面S2と隔壁部材9bとの間の区画空間51bに向けて冷却ガスを吸入させる吸入ファン7b(本発明における第2の吸入ファン)と、隔壁部材9bと隔壁部材3bとの間の区画空間52bから冷却ガスを排出させる排出ファン(本発明における第2の排出ファン)と、を備える点が相違する。
なお、隔壁部材9a、9bの筐体2の幅方向(端面S3から端面S4に向う方向)に沿った長さは、隔壁部材3a、3bの筐体2の幅方向に沿った長さよりも短くしている。これにより、区画空間51aと区画空間52aとの間、及び区画空間51bと区画空間52bとの間では、一部の空間が連続している。
従って、吸入ファン7aにより区画空間51aへ冷却ガスを誘導し、排出ファン8aにより当該冷却ガスを区画空間51aと一部が連続する区画空間52aから排出し、かつ吸入ファン7bにより区画空間51bへ冷却ガス(冷却ガス)を誘導し、排出ファン8bにより当該冷却ガスを区画空間51bと一部が連続する区画空間52bから排出することによって、蓄電モジュール1内の蓄電セル(10a、10b)間の温度差を小さくできる。さらに、最も腐食や絶縁劣化の影響を受けやすい電極端子(20a、20b)や制御回路(6a、6b)が清浄なガスで覆われるため、可用性を高めることができる。
なお、隔壁部材(9a、9b)が、図6中で筐体2の端面S3から端面S4に行くほど区画空間(51a、51b)の空間が狭くなるように斜めに配置されることで、冷却ガスの風速を変化させて蓄電モジュール1の冷却能力が調整されるようにしてもよい。
また、区画空間5には、蓄電セル(10a、10b)の充放電の際の発熱による温度上昇を抑えるため、さらに冷却風の導入口、排出口、及びファンを設けるようにしてもよい。
また、区画空間4には、蓄電セル(10a、10b)の防爆弁(30a、30b)から放出された高圧ガスの回収を行うための弁や取り出し口などが設けられてもよく、ガス吸収剤が設置されてもよい。
また、隔壁部材3aの区画空間5a側及び隔壁部材3bの区画空間5b側の各壁面に腐食保護部材(例えばポリウレタン樹脂膜)が塗布されてもよい。これにより、蓄電セル(10a、10b)の防爆弁(30a、30b)から放出された高圧ガスが区画空間(5a、5b)に混入されることをより確実に防止できる。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。
本発明は、電気二重層コンデンサ、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタなどの蓄電セルをモジュール化した蓄電モジュールに係るものであり、特に自動車などの産業用途や住宅用途に使用される蓄電モジュールとして有用である。
1…蓄電モジュール
10a…蓄電セル(第1の蓄電セル)
10b…蓄電セル(第2の蓄電セル)
2…筐体
20、(20a、20b)…電極端子
21a、21b…正電極端子
22a、22b…負電極端子
(30a、30b)…防爆弁
32a、32b…保持部
3a…隔壁部材(第1の隔壁部材)
3b…隔壁部材(第2の隔壁部材)
4…区画空間(第3の区画空間)
41…区画空間
42a…区画空間
42b…区画空間
5a…区画空間(第1の区画空間)
5b…区画空間(第2の区画空間)
51a、51b…区画空間
52a、52b…区画空間
6、6a、6b…制御回路
7…吸入ファン
7a…吸入ファン(第1の吸入ファン)
7b…吸入ファン(第2の吸入ファン)
8…排出ファン
8a…排出ファン(第1の排出ファン)
8b…排出ファン(第2の排出ファン)
90a、90b…保持部
9a…隔壁部材(第3の隔壁部材)
9b…隔壁部材(第4の隔壁部材)

Claims (10)

  1. 一対の端面及び一対の側面を有する箱形の筐体と、
    前記筐体の前記一対の側面間において前記一対の側面に対置され、気密構造の複数の保持部が形成されている第1及び第2の隔壁部材と、
    一対の端面のうち一方の端面には電極端子が備えられ、かつ他方の端面には防爆弁が備えられた複数の第1及び第2の蓄電セルと、
    前記複数の第1及び第2の蓄電セルを制御する制御回路と、を備え、
    前記筐体内の空間は、前記第1の隔壁部材と前記筐体の一方の側面との間の第1の区画空間と、前記第2の隔壁部材と前記筐体の他方の側面との間の第2の区画空間と、前記第1の隔壁部材と前記第2の隔壁部材との間の第3の区画空間と、に区画され、
    前記第1の隔壁部材に形成された前記複数の保持部には前記第1の蓄電セルが各々挿入されて、前記第1の蓄電セルが、その防爆弁が前記第1の区画空間に曝され、かつその電極端子が前記第3の区画空間に曝されるように配され、
    前記第2の隔壁部材に形成された気密構造の複数の保持部には前記第2の蓄電セルが各々挿入されて、前記第2の蓄電セルが、その防爆弁が前記第2の区画空間に曝され、かつその電極端子が前記第3の区画空間に曝されるように配され、
    前記第3の区画空間には前記複数の第1及び第2の蓄電セルの電極端子と接続された前記制御回路が配され、
    前記筐体の端面視において、複数の前記第1の蓄電セル同士が互いに重なり合うように一列に並び、かつ複数の前記第2の蓄電セル同士が互いに重なり合うように一列に並んでおり、
    前記筐体の側面視において、前記複数の第1の蓄電セルの電極端子と前記複数の第2の蓄電セルの電極端子とが重なり合わないように、前記複数の第1の蓄電セル及び前記複数の第2の蓄電セルが配置されている、蓄電モジュール。
  2. 前記筐体の側面視において、隣り合う前記第1の蓄電セル及び前記第2の蓄電セルの端面同士が重なり合うように、前記複数の第1及び第2の蓄電セルが配置されている、請求項1に記載の蓄電モジュール。
  3. 前記第3の区画空間に、前記筐体の一対の側面に対置された第3及び第4の隔壁部材が設けられ、
    前記第3の隔壁部材に形成された気密構造の複数の保持部には前記第1の蓄電セルが各々挿入されて、前記第1の蓄電セルが、前記第3の隔壁部材と前記第1の隔壁部材との間の空間に前記第1の蓄電セルの胴体部が曝され、かつ前記第3の隔壁部材と前記第4の隔壁部材の間の空間に前記第1の蓄電セルの電極端子が曝されるように配され、
    前記第4の隔壁部材に形成された気密構造の複数の保持部には前記第2の蓄電セルが各々挿入されて、前記第2の蓄電セルが、前記第4の隔壁部材と前記第2の隔壁部材との間の空間に前記第2の蓄電セルの胴体部が曝され、かつ前記第4の隔壁部材と前記第3の隔壁部材の間の空間に前記第2の蓄電セルの電極端子が曝されるように配される、
    請求項1又は2に記載の蓄電モジュール。
  4. 前記第3の隔壁部材と前記第4の隔壁部材との間の空間に向けて冷却ガスを吸入させる吸入ファンと、
    前記第1の隔壁部材と前記第3の隔壁部材との間の空間及び前記第2の隔壁部材と前記第4の隔壁部材との間の空間から前記冷却ガスを排出させる排出ファンと、
    を備える、請求項3に記載の蓄電モジュール。
  5. 前記第1の隔壁部材及び前記第2の隔壁部材の前記第3の区画空間側の壁面に腐食保護部材が塗布されている、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。
  6. 一対の端面及び一対の側面を有する箱形の筐体と、
    前記筐体の前記一対の側面間において前記一対の側面に対置され、気密構造の複数の保持部が形成されている第1及び第2の隔壁部材と、
    一対の端面のうち一方の端面には電極端子が備えられ、かつ他方の端面には防爆弁が備えられた複数の第1及び第2の蓄電セルと、
    前記複数の第1の蓄電セルを制御する第1の制御回路と、
    前記複数の第2の蓄電セルを制御する第2の制御回路と、を備え、
    前記筐体内の空間は、前記第1の隔壁部材と前記筐体の一方の側面との間の第1の区画空間と、前記第2の隔壁部材と前記筐体の他方の側面との間の第2の区画空間と、前記第1の隔壁部材と前記第2の隔壁部材との間の第3の区画空間と、に区画され、
    前記第1の隔壁部材に形成された前記複数の保持部には前記第1の蓄電セルが各々挿入されて、前記第1の蓄電セルが、その電極端子が前記第1の区画空間に曝され、かつその防爆弁が前記第3の区画空間に曝されるように配され、
    前記第2の隔壁部材に形成された前記複数の保持部には前記第2の蓄電セルが各々挿入されて、前記第2の蓄電セルが、その電極端子が前記第2の区画空間に曝され、かつその防爆弁が前記第3の区画空間に曝されるように配され、
    前記第1の区画空間には複数の前記第1の蓄電セルの電極端子と接続された前記第1の制御回路が配され、
    前記第2の区画空間には複数の前記第2の蓄電セルの電極端子と接続された前記第2の制御回路が配され、
    前記筐体の端面視において、複数の前記第1の蓄電セル同士が互いに重なり合うように一列に並び、かつ複数の前記第2の蓄電セル同士が互いに重なり合うように一列に並んでおり、
    前記筐体の側面視において、前記複数の第1の蓄電セルの防爆弁と前記複数の第2の蓄電セルの防爆弁とが重なり合わないように、前記複数の第1の蓄電セル及び前記複数の第2の蓄電セルが配置されている、蓄電モジュール。
  7. 前記筐体の側面視において、隣り合う前記第1の蓄電セル及び前記第2の蓄電セルの端面同士が重なり合うように、前記複数の第1の蓄電セル及び前記複数の第2の蓄電セルが配置されている、請求項6に記載の蓄電モジュール。
  8. 前記第1の区画空間に前記筐体の一対の側面に対置された第3の隔壁部材が設けられ、
    前記第2の区画空間に前記筐体の一対の側面に対置された第4の隔壁部材が設けられ、
    前記第3の隔壁部材に形成された気密構造の複数の保持部には前記第1の蓄電セルが各々挿入されて、前記第1の蓄電セルが、前記第3の隔壁部材と前記第1の隔壁部材との間の空間にその胴体部が曝され、かつ前記第3の隔壁部材と前記筐体の一方の側面との間の空間にその電極端子が曝されるように配され、
    前記第4の隔壁部材に形成された気密構造の複数の保持部には前記第2の蓄電セルが各々挿入されて、前記第4の隔壁部材と前記第2の隔壁部材との間の空間にその胴体部が曝され、かつ前記第4の隔壁部材と前記筐体の他方の側面との間の空間にその電極端子が曝されるように配される、
    請求項6又は7に記載の蓄電モジュール。
  9. 前記筐体の一方の側面と前記第3の隔壁部材との間の空間に向けて冷却ガスを吸入させる第1の吸入ファンと、
    前記第3の隔壁部材と前記第1の隔壁部材との間の空間から前記冷却ガスを排出させる第1の排出ファンと、
    前記筐体の他方の側面と前記第4の隔壁部材との間の空間に向けて冷却ガスを吸入させる第2の吸入ファンと、
    前記第4の隔壁部材と前記第2の隔壁部材との間の空間から前記冷却ガスを排出させる第2の排出ファンと、を備える、請求項8に記載の蓄電モジュール。
  10. 前記第1の隔壁部材の前記第1の区画空間側の壁面及び前記第2の隔壁部材の前記第2の区画空間側の壁面に腐食保護部材が塗布されている、請求項6乃至9のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。
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