JP2013041708A

JP2013041708A - 蓄電装置、スペーサ

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Publication number: JP2013041708A
Application number: JP2011176698A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Murata; 一哉村田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2031-08-12
Also published as: DE112012003341B4; CN103733422B; US9209498B2; JP5742577B2; CN103733422A; US20140205876A1; DE112012003341T5; KR20140034302A; WO2013024330A1; KR101679938B1

Abstract

【課題】スペーサの脚部に埃等の異物等が溜まるのを抑制することを目的とする。
【解決手段】蓄電素子とスペーサとを交互に積層した蓄電装置であって、前記スペーサは、隣接する前記蓄電素子に対向する対向面と、この対向面に沿って流れる冷媒の冷媒通路を形成する複数のリブと、前記冷媒通路の端部側に位置する側面と、該側面から張り出し、該スペーサを支持する脚部とを備え、前記脚部の上面は、前記側面から離れるほど前記脚部の底面に接近する第１の傾斜部を備えることを特徴とする蓄電装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、隣接する蓄電素子の間に配置されるスペーサの技術に関する。

近年、地球環境を意識した車両として、車両走行用の電動モータを搭載した電気自動車、ハイブリッド自動車などが注目され、実用されている。電動モータは、充放電可能な蓄電装置から出力される電力により駆動される。

この種の蓄電装置として、複数の電池セルと、隣接する電池セルの間に冷媒通路を形成するためのスペーサとを配置した組電池が知られている。スペーサの側面には、スペーサを支持するための脚部が設けられる場合がある。

特開２０１０−１７０８７０号公報特開２００７−４８７５０号公報

図５は従来のスペーサの外観図であり、図６は従来の組電池の側面図である。図５を参照して、脚部上面は水平方向に延びているため、冷却風に含まれる埃や塵等の異物、或いは結露した水が蓄積されやすい。これらの異物等が脚部上面に堆積すると、図６に示すように隣接する電池セルの外缶ケース間で導通する可能性がある。

そこで、本発明は、スペーサの脚部に埃等の異物等が溜まるのを抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の蓄電装置は、（１）蓄電素子とスペーサとを交互に積層した蓄電装置であって、前記スペーサは、隣接する前記蓄電素子に対向する対向面と、この対向面に沿って流れる冷媒の冷媒通路を形成する複数のリブと、前記冷媒通路の端部側に位置する側面と、該側面から張り出し、該スペーサを支持する脚部とを備え、前記脚部の上面は、前記側面から離れるほど前記脚部の底面に接近する第１の傾斜部を備えることを特徴とする。

（２）上記（１）の構成において、前記蓄電素子は、発電要素を収容するケースと、ケースの上面側に位置する端子電極とを備え、前記側面における上端部には、突出部が形成されており、前記突出部の上面は、前記側面から離れるほど前記突出部の底面に接近する第２の傾斜部を備える。（２）の構成によれば、側面の上端部に形成された突出部の上面に、埃等の異物、或いは結露した水が溜るのを抑制できる。

（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記第１の傾斜部は、前記対向面よりも摩擦抵抗が低い。（３）の構成によれば、第１の傾斜部に落下した異物などを、容易に滑落させることができる。

（４）上記（３）の構成において、摩擦抵抗を低くする方法として、撥水処理を用いることができる。

（５）上記（２）の構成において、前記第２の傾斜部は、前記対向面よりも摩擦係数が低い。（５）の構成によれば、第２の傾斜部に落下した異物などを、容易に滑落させることができる。

（６）上記（５）の構成において、摩擦抵抗を低くする方法として、撥水処理を用いることができる。

上記課題を解決するために、本発明に係るスペーサは、（７）隣接する蓄電素子の間に配置されるスペーサであって、隣接する前記蓄電素子に対向する対向面と、この対向面に沿って流れる冷媒の冷媒通路を形成する複数のリブと、前記冷媒通路の端部側に位置する側面と、該側面から張り出し、該スペーサを支持する脚部とを備え、前記脚部の上面は、前記側面から離れるほど前記脚部の底面に接近する第１の傾斜部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、スペーサの脚部に埃等の異物等が溜まるのを抑制することができる。

蓄電装置の斜視図である。蓄電装置の分解斜視図である。Ｘ軸方向から視たスペーサの外観図である。変形例のスペーサの外観図である。従来のスペーサの外観図である。組電池の側面図である。

図１、図２を参照しながら、本発明の一実施形態である蓄電装置の概略構成を説明する。図１は蓄電装置の斜視図であり、図２は蓄電装置の分解斜視図である。図１における矢印は、吸気方向及び排気方向を示している。図２では、吸気チャンバ、排気チャンバ及び拘束バンドを省略している。

蓄電装置１は、複数の電池セル（蓄電素子）１１、複数のスペーサ１３及びエンドプレート１４を含む。電池セル１１は、Ｘ軸方向の所定の間隔を隔てて配列されており、隣接する電池セル１１の間にはスペース１３が配置されている。エンドプレート１４は、Ｘ軸方向の両端部に位置して、複数の電池セル１１及びスペーサ１３を挟み込んでいる。

電池セル１１は、いわゆる角型のケース１１ｃを有し、ケース１１ｃの内部には発電要素が収容されている。なお、電池セル１１は、リチウムイオン二次電池であってもよい。電池セル１１の上端面側には、Ｙ軸方向に並んで正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが設けられている。Ｘ軸方向に隣接する電池セル１１は、図示しないバスバーを介して直列に接続されている。拘束バンド１６は、蓄電装置１の上端面に沿ってＸ軸方向に延びており、その両端部は下方に折れ曲がっている。この曲げ部をエンドプレート１４に固定することにより、一対のエンドプレート１４が互いに接近する方向に加圧される。これにより、複数の電池セル１１の性能が維持される。

蓄電装置１のＹ軸方向における一端面には、冷媒を蓄電装置１に導入するための吸気チャンバ１７が設けられており、他端面には、蓄電装置１に導入された冷却風を排出するための排気チャンバ１８が設けられている。

次に、図３を参照しながら、スペーサ１３の構成について説明する。図３は、スペーサをＸ軸方向から視たときの外観図である。

スペーサ１３は、スペーサ対向面（対向面）１３１、複数のリブ１３ｃ、スペーサ側面（側面）１３２、脚部１３ａ及び上部突出部１３ｂを備える。スペーサ対向面１３１は、隣接する蓄電素子１１に対向しており、Ｙ−Ｚ面方向に延在している。複数のリブ１３ｃは、それぞれが冷媒の流れる方向、つまりＹ軸方向に延びており、上下方向（Ｚ軸方向）に所定間隔を隔てて形成されている。冷媒は、上下方向に隣接するリブ１３ｃに挟まれた冷媒通路内においてＹ軸方向に向かって流れる。なお、スペーサ１３は、樹脂であってもよい。

脚部１３ａは、スペーサ側面１３２の下端部に形成されており、スペーサ１３を支持する。脚部１３ａは車両のフロアパネルに固定してもよい。脚部１３ａの上面には、スペーサ側面１３２から離れるほど脚部１３ａの底面に接近する脚部傾斜面１３ａ１が形成されている。ここで、冷媒通路は狭小であるため、吸気チャンバ１７を介して導入される空気の中に埃、髪の毛などの異物が含まれている場合には、その一部が冷媒通路に進入することなく、冷媒通路入口の下方に位置する脚部傾斜面１３ａ１に落下するおそれがある。脚部傾斜面１３ａ１に落下した異物は、脚部傾斜面１３ａ１に沿って滑落するため、脚部１３ａ上に異物が堆積するのを抑制できる。これにより、Ｘ軸方向に隣接する二つの脚部１３ａ間に異物が堆積し、この堆積した異物を介してＸ軸方向に隣接する電池セル１１のケース１１ｃが導通するのを抑制できる。また、脚部１３ａが結露した場合には、この結露した水を脚部傾斜面１３ａ１に沿って落下させることができるため、脚部１３ａの上面に水が溜るのを抑制できる。これにより、Ｘ軸方向に隣接する二つの脚部１３ａ間に水が延在することにより、Ｘ軸方向に隣接する電池セル１１のケース１１ｃが導通するのを抑制できる。

また、冷媒通路を通過した冷媒の中に異物が含まれている場合には、その一部が、冷媒通路出口の下方に位置する脚部傾斜面１３ａ１に落下するおそれがある。脚部傾斜面１３ａ１に落下した異物は、脚部傾斜面１３ａ１に沿って落下するため、上述と同様の効果を得ることができる。

ここで、脚部１３ａの上面をフラットな形状から傾斜形状に変更することにより、異物及び水を受ける面積が増加する。したがって、摩擦抵抗の関係で、異物等の一部が落下しなかった場合でも、脚部１３ａ上に異物が延在するまでの時間を長くすることができる。

脚部傾斜面１３ａ１に対して、他のスペーサ外面（例えば、スペーサ対向面１３ｄ）よりも摩擦抵抗を小さくする低摩擦処理を施しても良い。ここで、低摩擦処理は、フッ素樹脂を脚部傾斜面１３ａ１に塗布する撥水処理であってもよい。脚部傾斜面１３ａ１の摩擦抵抗を小さくすることにより、脚部傾斜面１３ａ１に落下した異物或いは水を容易に滑落させることができる。

上部突出部１３ｂは、スペーサ側面１３２から突出している。上部突出部１３ｂを設けることにより、冷媒通路のシール性が確保される。ここで、図３に図示するように、上部突出部１３ｂの上面に対して、突出部傾斜面１３ｂ１を形成してもよい。突出部傾斜面１３ｂ１は、スペーサ側面１３２から離れるほど上部突出部１３ｂの下面に接近する傾斜形状に形成されている。上部突出部１３ｂに落下した異物は、突出部傾斜面１３ｂ１に沿って落下するため、上部突出部１３ｂに異物が堆積するのを抑制できる。ここで、上部突出部１３ｂが傾斜面ではなくフラットな形状である場合には、堆積した異物によって、Ｘ軸方向に隣接する電池セル１１の正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂ（つまり、隣り合う電池セル１１の異極同士）が導通するおそれがある。上部突出部１３ｂの上面を傾斜形状に形成することにより、このような問題を解消することができる。なお、突出部傾斜面１３ｂ１に対して上記と同様に低摩擦処理を施しても良い。

（変形例１）
上述の実施形態では、脚部傾斜面１３ａ１の形状を下斜方向に延びる平面としたが、本発明はこれに限られるものではく、異物或いは水を落下させることができれば他の形状であってもよい。当該他の形状は、図４に図示するように、曲面形状であってもよい。また、当該他の形状は、図４に図示する曲面形状における凸方向を反対方向にした形状であってもよい。

（変形例２）
上述の実施形態では、上部突出部１３ｂに対して突出部傾斜面１３ｂ１を形成したが、本発明はこれに限られるものではなく、突出部傾斜面１３ｂ１を省略することもできる。埃などの異物は、より下側に堆積しやすいため、冷却通路の設計上、上部突出部１３ｂに異物が溜り難い場合には、突出部傾斜面１３ｂ１を省略することができる。この場合、上部突出部１３ｂの上面は、水平方向に延びるフラットな形状であってもよい。

（変形例３）
上述の実施形態では、脚部１３ａの上面全体を傾斜形状に形成したが、本発明はこれに限られるものではなく、上面の一部を傾斜形状に形成してもよい。

（変形例４）
上述の実施形態では、吸気チャンバ１７による吸気方向と排気チャンバ１８による排気方向とが反対方向になるように冷媒通路を形成したが、本発明はこれに限られるものではなく、吸気及び排気方向を同じにしてもよい。

（変形例５）
上述の実施形態では、脚部傾斜面１３ａ１（突出部傾斜面１３ｂ１）に対して低摩擦処理を施す方法として、フッ素樹脂を塗布する方法を用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、他の方法であっても。当該他の方法は、脚部傾斜面１３ａ１（突出部傾斜面１３ｂ１）を研磨する方法であってもよい。

（変形例６）
上述の実施形態では、発電要素を一つ備える電池セル１１を用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、複数の発電要素をケース内において接続した電池モジュール（蓄電素子）であってもよい。

（参考例）
脚部１３ａの側面に脚部１３ａ或いは、上部突出部１３ｂ以外の張り出し形状部がある場合には、この張り出し形状部の上面に傾斜部を設けることができる。

１蓄電装置１１電池セル１１ａ正極端子１１ｂ負極端子
１３スペーサ１３ａ脚部１３ａ１脚部傾斜面１３ｂ上部突出部
１３ｂ１突出部傾斜面１３ｃリブ１４エンドプレート
１６拘束バンド１７吸気チャンバ１８排気チャンバ

Claims

蓄電素子とスペーサとを交互に積層した蓄電装置であって、
前記スペーサは、隣接する前記蓄電素子に対向する対向面と、この対向面に沿って流れる冷媒の冷媒通路を形成する複数のリブと、前記冷媒通路の端部側に位置する側面と、該側面から張り出し、該スペーサを支持する脚部とを備え、
前記脚部の上面は、前記側面から離れるほど前記脚部の底面に接近する第１の傾斜部を備えることを特徴とする蓄電装置。
前記蓄電素子は、発電要素を収容するケースと、ケースの上面側に位置する端子電極とを備え、
前記側面における上端部には、突出部が形成されており、前記突出部の上面は、前記側面から離れるほど前記突出部の底面に接近する第２の傾斜部を備えることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
前記第１の傾斜部は、前記対向面よりも摩擦抵抗が低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電装置。
前記第１の傾斜部には、撥水処理が施されていることを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
前記第２の傾斜部は、前記対向面よりも摩擦抵抗が低いことを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置。
前記第２の傾斜部には、撥水処理が施されていることを特徴とする請求項５に記載の蓄電装置。
隣接する蓄電素子の間に配置されるスペーサであって、
隣接する前記蓄電素子に対向する対向面と、この対向面に沿って流れる冷媒の冷媒通路を形成する複数のリブと、前記冷媒通路の端部側に位置する側面と、該側面から張り出し、該スペーサを支持する脚部とを備え、
前記脚部の上面は、前記側面から離れるほど前記脚部の底面に接近する第１の傾斜部を備えることを特徴とするスペーサ。