JP2013152923A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単電池又は組電池を有する、生産性を高めた電源装置を提供する。
【解決手段】電源装置１であって、電極端子２１ａを有する組電池２０と、電極端子２１ａが配置された上面２１ｃ１である第一面とは異なる第二面にて組電池２０に固定された固定部１０とを備え、固定部１０は、電極端子２１ａと外部負荷とを電気的に接続する正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばスタックされた複数の二次電池から構成された電源装置に関する。

二次電池は、一次電池の置き換え用途はもとより、携帯電話、ＩＴ機器などの電子機器の電源として広く普及している。とりわけ、リチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池は、高エネルギー密度であることから、電気自動車や産業用大型電気機器への応用も進められている。このため、従来、更なる高電圧を得るために、複数の非水電解質二次電池をスタックして１個の電源を構成した集合電池が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００２−１３４０７８号公報

しかしながら、上記従来の技術による集合電池の構成においては、以下のような問題があった。

図９は、従来の技術による、複数の単電池から構成された集合電池の課題を説明するための分解斜視図である。図９に示すように、集合電池１００は、組電池１１０と、開口１２１を有する開口箱状の収納容器１２０と、蓋部１３０とから構成される。

組電池１１０は、外形六面体の単電池１１１を、それぞれ正面と背面が対向するように複数配列したスタックである。各単電池１１１は、それぞれの異極の電極１１２同士がバスバー１１３で接続されており、これにより各単電池１１１は直列接続され、全体として高電圧の組電池を形成する。

組電池１１０は収納容器１２０に収納され、収納容器１２０の開口１２１は蓋部１３０により封止される。組電池１１０全体の正極の電極端子１１２ａと負極の電極端子１１２ｂが、蓋部１３０の上面１３０ａ上に設けられた正極端子１３１ａ及び負極端子１３１ｂにそれぞれ電気的に接続されており、これにより組電池１１０の電力が集合電池１００の電力として取り出される。

ここで、組電池１１０の放電する電流は、とりわけ電気自動車等の大電力負荷向けの用途においては、数十〜数百Ａと大きなものになる。このため、組電池１００の正負の各電極端子１１２ａ及び１１２ｂと蓋部１３０の正極端子１３１ａ及び１３１ｂとの接続には、寄り線等の可撓性のケーブルに代えて、専ら耐電性及び剛性の強い金属製のバスバー等が接続部材として用いられる。

しかしながら、接続部材の取付けのための作業スペースは、蓋部１３０と単電池１１１の上面１１１ａとが対向する狭い空間となっている。更に、単電池１１１としてリチウムイオン二次電池を用いた場合、充放電に際して能動的な制御を行う制御回路が必要となるが、制御回路は特許文献１に記載の様に蓋部１３０の主面１３０ａ又は裏面に設けられる。このため、特に制御回路が蓋部１３０の裏面に設けられる場合、上述の作業スペースは一層狭まることとなる。

したがって、集合電池１００における組電池１１０側の電極端子と蓋部１３０ａの裏面に露出した蓋部１３０の取付用端子（図示されない）との取付は、位置合わせ、仮止め、本固定の工程毎に繊細且つ慎重な作業を必要とすることとなり、生産性の低下を招いてしまう。

以上のように、従来の技術による集合電池のような電源装置においては、電極端子周りの構造が集積的になり、生産性が低くなってしまうという課題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、生産性を高めた電源装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の一態様に係る電源装置は、電極端子を有する蓄電素子と、前記蓄電素子の前記電極端子が配置された面である第一面とは異なる第二面にて前記蓄電素子に固定された固定部とを備え、前記固定部は、前記電極端子と外部負荷とを電気的に接続する接続端子を有する。

これによれば、電源装置において、接続端子を有する固定部は、蓄電素子の電極端子が配置された第一面とは異なる第二面にて蓄電素子に固定されている。つまり、当該固定部は、電極端子が配置された第一面で蓄電素子に固定されているのではないため、接続端子と電極端子との接続作業を行う作業スペースを確保することができる。このため、蓄電素子に固定部が固定された状態でも、接続端子と電極端子との接続作業を容易に行うことができ、電源装置の生産性を高めることができる。

又、前記蓄電素子は複数でスタックを構成しており、前記電源装置は、さらに、複数の前記蓄電素子の配列方向に対向した前記スタックの一対の側面間を締結する締結部材を備え、前記締結部材は、前記固定部に固定されていることにしてもよい。

これによれば、電源装置において、複数の蓄電素子を締結する締結部材が、固定部に固定されている。つまり、蓄電素子に固定部を固定するための部材を締結部材が兼用するため、蓄電素子に固定部を固定するための部材を新たに設ける必要がなく、部品点数の増加を抑制することができる。

又、さらに、前記蓄電素子への充電又は放電に関する動作の管理を行う管理手段を備え、前記管理手段は、前記蓄電素子の前記第二面とは異なる面に設けられていることにしてもよい。

これによれば、電源装置において、制御回路などの蓄電素子の充放電の管理手段が、蓄電素子の第二面とは異なる面に設けられている。これにより、制御回路や配線を広い場所に設置することができ、設計の自由度を向上させることができる。又、蓄電素子と固定部との間に制御回路を配置しなくてもよいため、接続端子周りの構成を簡素化することができる。

又、前記蓄電素子は、前記第一面を上面とした場合に側面に前記第二面を有するとともに、前記第一面に対向する面と前記第二面に対向する面とを有し、前記第一面と前記第一面に対向する面との間の距離は、前記第二面と前記第二面に対向する面との間の距離よりも小さいことにしてもよい。

これによれば、電源装置において、蓄電素子は、第一面と第一面に対向する面との間の距離が、第二面と第二面に対向する面との間の距離よりも小さい。これにより、蓄電素子において長さが短い方の寸法を固定部の奥行き寸法に定めることができるため、当該奥行き寸法に対応した電源装置の奥行き方向の幅を短く抑えることができる。

又、前記固定部は、その内面に、前記蓄電素子に向かって延伸するリブを備え、前記蓄電素子は、前記リブの縁面と接触していることにしてもよい。

これによれば、電源装置において、蓄電素子は、固定部内面のリブの縁面と接触しているため、電源装置外部からの衝撃や電源装置移動時の揺動などから蓄電素子を保護することができる。

又、さらに、前記固定部の形状に対応した開口を有する収納容器を備え、前記固定部は、前記蓄電素子を前記収納容器内に収納した状態で、前記開口を塞いでいることにしてもよい。

これによれば、電源装置は収納容器を備えており、固定部は収納容器の開口を塞ぐ構成であるため、固定部が収納容器の蓋部としての役割を兼用することができる。

又、前記収納容器は、その内側の底面に、前記蓄電素子に向かって延伸する第１のリブを備え、前記蓄電素子は、前記第１のリブの一部の縁面と接触していることにしてもよい。

これによれば、電源装置において、蓄電素子は、収納容器底面のリブの縁面と接触しているため、電源装置外部からの衝撃や電源装置移動時の揺動などから蓄電素子を保護することができる。

又、前記第１のリブの他の一部は、（ａ）２つの前記電極端子の間に配置されている、又は（ｂ）その縁面が前記電極端子と離隔していることにしてもよい。

これによれば、収納容器底面のリブの一部は、電極端子の間、又は縁面が電極端子と離隔して配置されているため、リブが電極端子と干渉しないように構成することができている。

又、前記収納容器は、その内側の側面に、前記蓄電素子に向かって延伸する第２のリブを備えたことにしてもよい。

これによれば、電源装置において、収納容器は内側面にリブを備えているため、電源装置外部からの衝撃や電源装置移動時の揺動などから蓄電素子を保護することができる。

又、前記収納容器は、その内側の対向する２つの側面に、対向する２つの前記第２のリブを備えており、対向する２つの前記第２のリブの縁面同士の間隔は、前記蓄電素子の幅と実質的に等しいことにしてもよい。

これによれば、対向する２つのリブの縁面同士の間隔は、蓄電素子の幅と実質的に等しいため、電源装置外部からの衝撃や電源装置移動時の揺動などから蓄電素子を保護することができる。

又、前記固定部と前記蓄電素子との間及び前記収納容器の底面と前記蓄電素子との間の少なくとも一方に位置する緩衝材を備えたことにしてもよい。

これによれば、電源装置は、固定部又は収納容器と蓄電素子との間にゴムなどの弾性材料による緩衝材を備えることで、蓄電素子の衝撃耐性を向上させることができる。

又、前記固定部及び前記収納容器の少なくとも一方は樹脂材料製であることにしてもよい。

これによれば、電源装置の固定部又は収納容器は樹脂材料製であるため、加工が容易であり、既成の蓄電池の規格に適合させることができ、又、電源装置の軽量化を図ることもできる。

本発明に係る電源装置によれば、生産性を高めることが可能になるという効果を有する。

本発明の実施の形態１に係る電源装置の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態１に係る電源装置の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態１に係る電源装置の構成を示す分解正面図 本発明の実施の形態１に係る電源装置の構成を示す分解斜視図 本発明の実施の形態２に係る電源装置の構成を示す分解斜視図 本発明の実施の形態２に係る電源装置の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態２に係る電源装置の収納容器の模式的平面図 本発明の実施の形態２の変形例に係る電源装置の構成を示す分解斜視図 従来の技術による集合電池の課題を説明するための分解斜視図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。又、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電源装置１の構成を示す、左側面から見た斜視図であり、図２は、同右側面から見た斜視図である。又、図３は、本発明の実施の形態１に係る電源装置１の構成を示す分解正面図であり、図４は、本発明の実施の形態１に係る電源装置１の構成を示す、右側面から見た分解斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施の形態の電源装置１は、固定部１０と、固定部１０に固定される組電池２０とを備える。

固定部１０は、図３及び４に示すように、ポリプロピレン等の合成樹脂製であり、外形矩形板状の母材１１に設けられたリブ１２ａ及び１２ｂと、母材１１の周囲に形成された縁部１１ｙとを備える。

リブ１２ａ及び１２ｂは、母材１１の主面１１ｘ上にて格子状に組み合わせられており、載置される組電池２０を支える緩衝材の役割を果たす。つまり、リブ１２ａ及び１２ｂは、固定部１０の内面に設けられた組電池２０に向かって延伸するリブであり、組電池２０は、リブ１２ａ及び１２ｂの縁面と接触している。

次に、組電池２０は、図１〜４に示すように、金属製の外装を有する外形六面体の単電池２１を、それぞれ主面２１ｃ２同士が対向するように、横１行縦４列に配置してなるスタックである。各単電池２１は、外形矩形の上面２１ｃ１に正負それぞれの電極端子２１ａが設けられており、上面２１ｃ１はこれら電極端子２１ａの配列に沿った方向を長手方向としている。

又、単電池２１は、上面２１ｃ１及び底面２１ｃ４を一対の上底面とし、主面２１ｃ２及び側面２１ｃ３を側面とする角柱と見た場合において、これら一対の上底面間の距離（通常使用される場合における単電池２１の高さに相当する）が、上面２１ｃ１の長手方向の長さよりも短くなっている。つまり、組電池２０において、上面２１ｃ１と上面２１ｃ１に対向する底面２１ｃ４との間の距離は、一方の側面２１ｃ３と当該一方の側面２１ｃ３に対向する他方の側面２１ｃ３との間の距離よりも小さい。

更に、各単電池２１のそれぞれの異極の電極端子２１ａ同士が、ステンレス若しくはアルミニウム又はそれらの合金その他導電性の金属製のバスバー２１ｂで接続されており、これにより各単電池２１は直列接続され、全体として高電圧の組電池２０を形成する。

更に、スタックされた組電池２０は、締結部材２２によってその外形が保持されている。締結部材２２は、組電池２０がなす縦列の最も外側に位置する一対の単電池２１のそれぞれの主面２１ｃ２を更に挟むように配置された一対のエンドプレート２２ａ、一対のエンドプレート２２ａ同士を接続する両ネジボルト２２ｃ並びにナット２２ｄから構成される。つまり、締結部材２２は、複数の単電池２１の配列方向に対向した組電池２０の一対の側面間を締結する締結部材である。

エンドプレート２２ａの両側端には、貫通孔が開口されたタブ２２ｂが設けられており、一対のエンドプレート２２ａが組電池２０を挟み込んだ状態で、それぞれのエンドプレート２２ａの属するタブ２２ｂ同士も対向している。この対向するタブ２２ｂの貫通孔に両ネジボルト２２ｃが挿入され、両ネジボルト２２ｃの両端がナット２２ｄにより締結される。これにより、組電池２０は、その両端がエンドプレート２２ａの締結圧により拘束され、その外形が保持される。

なお、図３に示すように、各単電池２１の間には、例えばシリコンゴム製の、弾性力を有する緩衝材２１ｄが挿入されており、締結部材２２の締結圧により単電池２１に過剰な応力が加えられることを防いでいる。

次に、締結部材２２により締結された組電池２０は、単電池２１の上面２１ｃ１の長手方向端部側の側面２１ｃ３（図３における下側の側面２１ｃ３）が配列された面が、固定部１０と対向する向きにて固定部１０に固定される。この状態で、電極端子２１ａが設けられた上面２１ｃ１は固定部１０に対して垂直をなしている。

又、締結部材２２のエンドプレート２２ａの、固定部１０と対向する側の側端には、エンドプレート２２ａと直交し、固定部１０と平行な向きに延伸するタブ２２ｅが設けられている。図４に示すように、タブ２２ｅには貫通孔２２ｅ２が、固定部１０の母材１１に設けられたリブ１２ｃ上には貫通孔１２ｃ１が、それぞれ開口されている。組電池２０が固定部１０に載置された状態で、貫通孔２２ｅ２及び１２ｃ１を介してボルト２２ｅ１がナット２２ｅ３により締結されることで、組電池２０は固定部１０に固定される。つまり、締結部材２２が固定部１０に固定されることで、組電池２０が固定部１０に固定される。

更に、図１、図３及び図４に示すように、固定部１０の母材１１の主面１１ｘ上には、単電池２１の上面２１ｃ１に沿って直立するリブ１３が設けられている。又、図２〜４に示すように、主面１１ｘ上には、単電池２１の底面２１ｃ４に沿って直立するリブ１４が設けられており、これらのリブは、主面１１ｘ上における組電池２０の移動を規制する役割を果たす。なお、図１及び３に示すように、リブ１３は、組電池２０の電極端子２１ａと干渉しない位置に設けられている。

又、図１に示すように、上面２１ｃ１から見て左側のエンドプレート２２ａの表面には、組電池２０への充放電を制御する制御回路２３が配置され、図２に示すように、同右側のエンドプレート２２ａの表面には、組電池２０の充放電の導通を制御するリレー回路２８が配置されている。なお、これら各回路のエンドプレート２２ａへの固定は、ボルト、ネジ等による締結、接着剤による接着等、周知慣用の手段に依ってよい。

制御回路２３及びリレー回路２８は、単電池２１の底面２１ｃ４を沿うように配線されたケーブル２７によって電気的に接続される。このように、制御回路２３、ケーブル２７及びリレー回路２８は、組電池２０への充電又は放電に関する動作の管理を行う管理手段であり、単電池２１の固定部１０が固定される側の側面２１ｃ３とは異なる面に設けられている。

又、図１に示すように、組電池２０に含まれる複数の電極端子２１ａのうちの組電池２０全体の正極側の電極端子２４ａは、接続部材２４及びボルト２４ｂを介して制御回路２３に電気的に接続される。接続部材２４は、導電性の金属製部材であって、バスバー２１ｂと同様に、組電池２０の電流、電圧に対応した耐電性、剛性を有する。制御回路２３には、さらに接続部材２４と同様の材料からなる接続部材２５がボルト２５ｂを介して取り付けられており、接続部材２５は固定部１０の母材１１の主面上に、ボルト２５ａの締結により固定される。図３に示すように、ボルト２５ａは、母材１１を貫通し、固定部１０の表面上に設けられた正極端子１１ａと一体化している。したがって、電極端子２４ａ、接続部材２４及び２５、並びにボルト２５ａを接続することにより、組電池２０の正極側の電極端子２４ａは、電源装置１の正極端子１１ａと電気的に接続される。

一方、組電池２０に含まれる複数の電極端子２１ａのうちの組電池２０全体の負極の電極端子２６ａは、接続部材２６に固定される。接続部材２６は、接続部材２４と同様に、導電性の金属製部材であって、その一端は、ボルト２６ｂが貫通孔２６ａ１に挿入されて、固定部１０の母材１１の主面上に、ボルト２６ｂの締結により固定される。図３に示すように、ボルト２６ｂは、母材１１を貫通し、固定部１０の表面上に設けられた負極端子１１ｂと一体化している。したがって、電極端子２６ａ、接続部材２６、及びボルト２６ｂを接続することにより、組電池２０の負極側の電極端子２６ａは、電源装置１の負極端子１１ｂと電気的に接続される。

ここで、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂは、外部負荷に接続される接続端子である。つまり、正極端子１１ａは、電極端子２４ａと外部負荷とを電気的に接続し、負極端子１１ｂは、電極端子２６ａと外部負荷とを電気的に接続する。なお、外部負荷とは、電源装置１外部で使用される電力負荷であり、例えば、電力を消費する機器である。

以上の構成において、組電池２０又は単電池２１は特許請求の範囲に記載の「蓄電素子」に相当し、単電池２１が当該「蓄電素子」に相当する場合に組電池２０は特許請求の範囲に記載の「スタック」に相当する。又、固定部１０は特許請求の範囲に記載の「固定部」に相当し、電極端子２１ａは特許請求の範囲に記載の「電極端子」に相当する。又、単電池２１の上面２１ｃ１は特許請求の範囲に記載の「第一面」に相当し、固定部１０側の単電池２１の側面２１ｃ３は特許請求の範囲に記載の「第二面」に相当する。又、正極端子１１ａ及びボルト２５ａ、並びに負極端子１１ｂ及びボルト２６ｂは特許請求の範囲に記載の「接続端子」に相当する。

又、締結部材２２は特許請求の範囲に記載の「締結部材」に相当する。又、制御回路２３、ケーブル２７及びリレー回路２８は特許請求の範囲に記載の「管理手段」に相当する。

以上のような構成を備えた本実施の形態の電源装置１は、固定部１０と組電池２０が単電池２１の側面２１ｃ３を介して固定されている、換言すれば、電極端子２１ａが設けられた上面２１ｃ１が固定部１０と対向することなく固定されていることを特徴とする。

すなわち、図１及び図２に示すように、電源装置１における組電池２０において、電極端子２１ａが設けられた上面２１ｃ１は固定部１０に対して垂直であり、電極端子２１ａは固定部１０に対して平行な向きに延伸しており、固定部１０と干渉することがない。同様に、固定部１０上に設けられたボルト２５ａ及び２６ｂは、単電池２１の上面２１ｃ１に対して平行な向きに延伸しており、上面２１ｃ１と干渉することがない。

これにより、電極端子２４ａと接続部材２４及び２５との接続、又は電極端子２６ａと接続部材２６との接続は、十分に開放された空間にて行われることになる。更に、組電池２０の電極端子２４ａ並びに２６ａ、固定部１０上のボルト２５ａ並びに２６ｂ、及び接続部材２５並びに２６を接続する工程は、固定部１０に組電池２０を固定する工程を終えた後に行うことができる。

したがって、組電池２０に固定部１０が固定された状態でも、電極端子２４ａと接続部材２４及び２５、又は電極端子２６ａと接続部材２６との接続作業を安定した状況下で迅速に行うことができ、電源装置１の生産性を高めることが可能となる。

又、本実施の形態の電源装置１は、組電池２０を構成する単電池２１の上面２１ｃ１が組電池２０の側面として露出していることで、固定部１０に組電池２０を固定した後であっても、各単電池を接続するバスバー２１ｂの取付、調整等を容易に行うことができる。

又、組電池２０が固定部１０に固定されていると、組電池２０が固定部１０に固定されておらず離隔している場合よりも、電極端子２４ａ及び電極端子２６ａと正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂとをそれぞれ電気的に繋ぐ電力経路（接続部材２４、２５及び２６）を短くすることができる。このため、組電池２０から外部負荷までの電力経路における抵抗増加を抑制することができる。

又、組電池２０が固定部１０に固定されているので、電源装置１が固定部１０で機器に取り付けられている場合に、当該機器から固定部１０を取り外しすることで、当該機器から組電池２０を取り外しすることができる。このため、電池の交換、保守等の作業が容易になる。

又、本実施の形態の電源装置１は、制御回路２３等の管理手段を、組電池２０の周囲である、単電池２１の主面２１ｃ２又は底面２１ｃ４、更には上面２１ｃ１（つまり、固定部１０側の単電池２１の側面２１ｃ３とは異なる面）に渡って配置できる。これにより、管理手段を構成する各回路や配線の配置位置の余裕度及び配置面積が広がり、設計の自由度を向上させ、ひいては接続端子近傍の構成を簡素化することが可能となる。

更に、本実施の形態の電源装置１は、組電池２０の外形を保持するための締結部材２２を構成するエンドプレート２２ａにタブ２２ｅを設けたことにより、締結部材２２によって組電池２０を固定部１０に直接固定するようにしている。これにより、組電池２０を固定部１０に固定するための部材を別途設けることなく、少ない部品点数で電源装置を構成することが可能となっている。

更に、本実施の形態の電源装置１は、組電池２０としてスタックされた単電池２１が言わば横倒しとなって、図３に示すように、電極端子２１ａが設けられた上面２１ｃ１を正面とし、又、図１等に示すように、単電池の高さがそのまま組電池２０の奥行きとなった構成を有している。

これにより、組電池２０の寸法の内、最も短い単電池２１の高さの寸法を、そのまま固定部１０の奥行き寸法に定めることができ、当該奥行き寸法に対応した電源装置１の奥行き方向の幅を短く抑えることができ、電源装置１の小型化を実現している。

更に、固定部１０には、母材１１の主面１１ｘ上にて格子状に組み合わせられたリブ１２ａ及び１２ｂが形成されている。リブ１２ａ及び１２ｂは組電池２０に向かって直立しており、したがって、組電池２０は、リブ１２ａ及び１２ｂによって支持され、主面１１ｘから浮いた状態で固定される。リブ１２ａ及び１２ｂは、例えば射出成型によって作成された弾性を有する緩衝材として機能し、電源装置１外部からの衝撃や電源装置移動時の揺動に抗して組電池２０の移動を防ぐようにして組電池２０を保護する。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について、説明する。上記実施の形態１の電源装置１は、板状の固定部１０と組電池２０だけで構成することとしたが、従来例同様、組電池２０を容器に収納した構成として実現してもよい。

図５は、本発明の実施の形態２に係る電源装置２の構成を示す分解斜視図である。具体的には、図５は、上記実施の形態１の電源装置１と、組電池２０をその内部に収納する収納容器３０とを組み合わせてなる電源装置２の構成を示す分解斜視図である。なお、図５では、収納容器３０が備える内部構成を、収納容器３０の壁面を透過して示している。又、図６は、本発明の実施の形態２に係る電源装置２の構成を示す斜視図である。又、図７は、本発明の実施の形態２に係る電源装置２の収納容器３０の模式的平面図である。

図５に示すように、収納容器３０は、固定部１０と同様に合成樹脂製であって、組電池２０をその内部に収納可能な開口３０ａを有する開口箱状の部材であり、その底面形状は固定部１０の外形と同一である。つまり、開口３０ａは、固定部１０の外形に対応した形状を有しており、固定部１０は、組電池２０を収納容器３０内に収納した状態で、開口３０ａを塞いでいる。したがって、固定部１０は、電源装置２においては、開口３０ａを脱着自在に塞ぐ蓋部としての役割を果たすこととなり、図６の斜視図に示すように、電源装置２は、組立て後は、組電池２０全体を格納する１個の筐体を有する電源装置として扱うことができる。

特に、本実施の形態において、組電池２０は締結部材２２により外形が保持されているため、収納容器３０自体は組電池２０を拘束する機械的強度を備えた構成である必要がない。したがって、収納容器３０及び固定部１０の双方を合成樹脂製として、電源装置２の軽量化を実現することができる。

更に、収納容器３０においては、固定部１０のリブ１２ａ及び１２ｂと同様に、底面３０ｂ上にて格子状に組み合わせられたリブ３２ａ及び３２ｂが形成されている。具体的には、リブ３２ａ及び３２ｂは、収納容器３０の内側の底面３０ｂに設けられた、組電池２０に向かって延伸するリブであり、組電池２０は、リブ３２ａ及び３２ｂの縁面と接触している。

つまり、リブ３２ａ及び３２ｂは、その縁端が組電池２０に向かって直立しており、したがって、組電池２０は、リブ３２ａ及び３２ｂによって支持され、底面３０ｂから浮いた状態で固定される。リブ３２ａ及び３２ｂは、例えば射出成型によって作成された、収納容器３０と同一素材の、弾性を有する緩衝材として機能し、電源装置２外部からの衝撃や電源装置移動時の揺動に抗して組電池２０の移動を防ぐようにして組電池２０を保護する。

更に、組電池２０の電極端子２１ａに隣接して、収納容器３０の内側の底面３０ｂに設けられた、組電池２０に向かって延伸するリブ３１ａ並びにリブ３３ａ及びリブ３３ｂが形成されている。

図７に示すように、リブ３１ａは、エンドプレート２２ａに対向した平行面を有している。又、リブ３３ａは２つの電極端子２１ａの間に位置し、組電池２０の上面２１ｃ１に沿って配置されている。又、リブ３３ｂは、電極端子２１ａの直下に位置し、かつその縁面は電極端子２１ａに対向して離隔配置されている。つまり、リブ３３ａ及び３３ｂは、いずれも電極端子２１ａと干渉しないように構成されている。

これらのリブ３１ａ並びにリブ３３ａ及び３３ｂは、固定部１０のリブ１３と同様、底面３０ｂ上における組電池２０の移動を規制する役割を果たす。なお、リブ３２ａ、３２ｂ及び３３ａ、３３ｂは特許請求の範囲に記載の「第１のリブ」に相当する。

更に、収納容器３０の内側壁３０ｃにも、組電池２０に向かって延伸するようにリブ３１ｂ及び３１ｃが形成されている。これらのリブ３１ｂ及び３１ｃもリブ３１ａ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂと同様、外部からの衝撃等から組電池２０を保護する役割を果たす。又、特に図７に示すように、リブ３１ｂ及び３１ｃは、その縁面がそれぞれリレー回路２８及び制御回路２３の側方にエンドプレート２２ａに直接対向するように配置されており、リブ３１ｂと３１ｃとの縁面同士の間隔は、制御回路２３等の回路を除いた組電池２０の横幅と実質的に等しくなっている。

又、リブ３１ｂ及び３１ｃは、縁面が制御回路２３等の回路を迂回し、当該回路と干渉しないように設けられることで、収納容器３０に加えられる衝撃が直接各回路に加えられることを防いでいる。

又、図５に示すように、電源装置２において、組電池２０は固定部１０にのみ固定されており、かつ組電池２０は底面３０ｂに向かって延伸する構成を有するため、底面３０ｂに平行な向きの揺動の影響を受けやすくなっている。本実施の形態においては、リブ３１ｂ及び３１ｃの縁面間に組電池２０が収まることで、当該揺動の影響を抑制することが可能となっている。なお、リブ３１ｂ及び３１ｃは特許請求の範囲に記載の「第２のリブ」に相当する。

又、図６に示すように、電源装置２は、合成樹脂製の筐体を有することで、外形の加工が容易であり、既成の蓄電池の規格に適合させることが可能となる。とりわけ従来より合成樹脂製の筐体を有する鉛蓄電池と同一形状にて作成することにより、既成品を電源装置２で置きかえ、鉛フリーな車載用蓄電池を容易に実現することが可能となる。既成の蓄電池の規格としては、日本工業規格その他世界各国の工業規格に適合させてもよいが、ドイツ工業規格（ＤＩＮ規格）に適合させることで、車載機器に適した蓄電池を実現することができる。

又、組電池２０が蓋部である固定部１０に固定されているので、収納容器３０から当該蓋部を取り外しすることで、組電池２０を容易に取り外しすることができる。このため、組電池２０の交換、保守等の作業を容易に行うことができる。

以上のように、本発明の実施の形態の電源装置１及び２によれば、固定部１０と組電池２０とが、単電池２１の電極端子２１ａが設けられた上面２１ｃ１が固定部１０と対向することなく固定されている構成としたことにより、電極端子２４ａ、２６ａ周辺の構成を簡素化し、かつ生産性を高めることが可能になる。

しかしながら、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、固定部は、組電池２０に固定される部材と、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂを有する部材とが別体で構成されていてもよい。図８は、本発明の実施の形態２の変形例に係る電源装置４の構成を示す分解斜視図である。

同図に示すように、電源装置４は、上記実施の形態２の固定部１０に代えて、固定部４０を備えている。そして、固定部４０は、組電池２０に固定される固定部材４１と、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂを有する接続端子保持部材４２とを備えている。そして、固定部材４１と接続端子保持部材４２とは、脱着可能に接続されている。なお、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂは、上記実施の形態１及び２と同様に、電極端子２４ａ及び２６ａのそれぞれと電気的に接続されている。又、その他の構成についても、上記実施の形態１及び２と同様であるため、説明は省略する。

このように、上記実施の形態１及び２では、固定部１０は組電池２０に固定される部分と正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂを有する部分とが一体に形成されていたのに対し、本変形例における固定部４０は、固定部材４１と接続端子保持部材４２とを別部材として備えている。

なお、本変形例では、固定部４０を備えた電源装置４として実現した例を示したが、上記実施の形態１の固定部１０に代えて上記の固定部４０を備えた電源装置３として実現してもかまわない。

これにより、組電池２０を正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂから容易に取り外すことができ、組電池２０の交換、保守等の作業を容易に行うことができる。なお、固定部材４１と接続端子保持部材４２との接続は、ボルト、ネジ等による締結、接着剤による接着等、周知慣用の手段に依ってよい。

又、上記の説明においては、組電池２０は、図１や図２に示すように、金属製の外装を有する外形六面体の単電池２１を、面積がより大きな主面２１ｃ２同士が対向するように複数縦列配置してなるスタックであるとしたが、側面２１ｃ３同士が対向するような構成であるとしてもよい。

しかしながら、主面２１ｃ２同士を対向させることにより、単電池２１の配列方向に沿った長さとして示される電源装置１の横幅、すなわち正極端子１１ａと負極端子１１ｂとの間隔を抑えることができ、より望ましい。又、単電池２１の配列の方向は、固定部１０に対して平行な向きであるとしたが、固定部１０に対して垂直に積層されるような向きであるとしてもよい。

又、上記の説明においては、固定部１０と組電池２０との間、又は組電池２０と収納容器３０の底面３０ｂとの間は、リブ１２ａ及び１２ｂ、又はリブ３２ａ及び３２ｂにより支持されているものとしたが、さらにこの間にもシリコンゴムその他の弾性材料による緩衝材を設けた構成としてもよい。図７にはリブ３２ａ及び３２ｂに重なるように緩衝材３４を設けた構成を例示した。これにより、さらに組電池２０の衝撃耐性を補強することが可能となる。

又、上記の説明においては、組電池２０の電極端子２４ａ、２６ａと接続部材２４及び２５、２６と、正極端子１１ａ、負極端子１１ｂとの接続は、ボルトの締結によるものとしたが、これら各部の接続は、溶接、半田付け、導電性接着剤による接着等、任意の技術的手段を用いてもよい。又、上記の説明においては、組電池２０の正極側の電極端子２４ａと正極端子１１ａとの間に制御回路２３を介するものとしたが、電極端子２４ａと正極端子１１ａとは電気的に接続されてさえすればよく、その接続の機械的な態様は、端子同士が直接接続されたものであってもよいし、各種電気回路を介した間接的なものであってもよい。

又、上記の説明においては、単電池２１は、リチウムイオン二次電池に代表される単電池であるとしたが、電気化学反応により充放電可能な電池であれば、ニッケル水素電池その他各種の二次電池を用いてもよい。又、単電池２１は、一次電池であってもよい。さらに、単電池２１は、電気二重層キャパシタのように、電気を直接電荷として蓄積する方式の蓄電素子であってもよい。要するに、単電池２１は、電気を蓄積可能な蓄電素子であれば、その具体的な方式によって限定されるものではない。

又、上記の説明においては、固定部１０の外形は矩形であるとしたが、円形、多角形等任意の形状であってよく、収納容器３０の底面形状もこれに対応した任意の形状であってよい。又、固定部１０及び収納容器３０は同種の合成樹脂製としたが、互いに異なる材質で製造されたものであってもよい。又、固定部１０又は収納容器３０は、金属その他の材料により作成されたものであってもよい。

又、組電池２０を構成する単電池２１は金属製の外形六面体としたが、円筒形状であってもよい。又、組電池２０は、４つの単電池から構成される横１行縦４列のスタックであるとしたが、縦横共に任意の数の組合せからなるスタックであるとしてもよい。更に、単電池２１単体のみを蓄電素子として備えた構成として実現してもよい。

又、組電池２０を構成する単電池２１は全て上面２１ｃ１が同じ向きに配列されたものであるとしたが、その少なくとも一部が異なった向きに配列されたものであってもよい。更に、電源装置は、単電池２１単体と固定部１０との組合せによって実現されたものであってもよい。要するに、電源装置は、蓄電素子の個数、形状その他の具体的な構成によって限定されるものではない。

要するに、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

本発明に係る電源装置は、生産性を高めることが可能になるという効果を有し、例えば二次電池を用いた電源装置において有用である。

１、２、３、４ 電源装置
１０、４０ 固定部
１１ 母材
１１ａ 正極端子
１１ｂ 負極端子
１１ｘ 主面
１１ｙ 縁部
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３、１４ リブ
１２ｃ１、２２ｅ２、２６ａ１ 貫通孔
２０ 組電池
２１ 単電池
２１ａ 電極端子
２１ｂ バスバー
２１ｃ１ 上面
２１ｃ２ 主面
２１ｃ３ 側面
２１ｃ４ 底面
２１ｄ 緩衝材
２２ 締結部材
２２ａ エンドプレート
２２ｂ、２２ｅ タブ
２２ｃ 両ネジボルト
２２ｄ、２２ｅ３ ナット
２２ｅ１、２４ｂ、２５ｂ ボルト
２３ 制御回路
２４、２５、２６ 接続部材
２４ａ 電極端子（正極側の電極端子）
２５ａ、２６ｂ ボルト
２６ａ 電極端子（負極側の電極端子）
２７ ケーブル
２８ リレー回路
３０ 収納容器
３０ａ 開口
３０ｂ 底面
３０ｃ 内側壁
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ リブ
３４ 緩衝材
４１ 固定部材
４２ 接続端子保持部材

Claims (12)

1. 電極端子を有する蓄電素子と、
   前記蓄電素子の前記電極端子が配置された面である第一面とは異なる第二面にて前記蓄電素子に固定された固定部とを備え、
   前記固定部は、前記電極端子と外部負荷とを電気的に接続する接続端子を有する、
   電源装置。
2. 前記蓄電素子は複数でスタックを構成しており、
   前記電源装置は、さらに、
   複数の前記蓄電素子の配列方向に対向した前記スタックの一対の側面間を締結する締結部材を備え、
   前記締結部材は、前記固定部に固定されている、
   請求項１に記載の電源装置。
3. さらに、
   前記蓄電素子への充電又は放電に関する動作の管理を行う管理手段を備え、
   前記管理手段は、前記蓄電素子の前記第二面とは異なる面に設けられている、
   請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 前記蓄電素子は、前記第一面を上面とした場合に側面に前記第二面を有するとともに、前記第一面に対向する面と前記第二面に対向する面とを有し、
   前記第一面と前記第一面に対向する面との間の距離は、前記第二面と前記第二面に対向する面との間の距離よりも小さい、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電源装置。
5. 前記固定部は、その内面に、前記蓄電素子に向かって延伸するリブを備え、
   前記蓄電素子は、前記リブの縁面と接触している、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の電源装置。
6. さらに、
   前記固定部の形状に対応した開口を有する収納容器を備え、
   前記固定部は、前記蓄電素子を前記収納容器内に収納した状態で、前記開口を塞いでいる、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の電源装置。
7. 前記収納容器は、その内側の底面に、前記蓄電素子に向かって延伸する第１のリブを備え、
   前記蓄電素子は、前記第１のリブの一部の縁面と接触している、
   請求項６に記載の電源装置。
8. 前記第１のリブの他の一部は、
   （ａ）２つの前記電極端子の間に配置されている、又は（ｂ）その縁面が前記電極端子と離隔している、
   請求項７に記載の電源装置。
9. 前記収納容器は、その内側の側面に、前記蓄電素子に向かって延伸する第２のリブを備えた、
   請求項６から８のいずれか１項に記載の電源装置。
10. 前記収納容器は、その内側の対向する２つの側面に、対向する２つの前記第２のリブを備えており、
    対向する２つの前記第２のリブの縁面同士の間隔は、前記蓄電素子の幅と実質的に等しい、
    請求項９に記載の電源装置。
11. 前記固定部と前記蓄電素子との間及び前記収納容器の底面と前記蓄電素子との間の少なくとも一方に位置する緩衝材を備えた、
    請求項６から１０のいずれか１項に記載の電源装置。
12. 前記固定部及び前記収納容器の少なくとも一方は樹脂材料製である、
    請求項６から１１のいずれか１項に記載の電源装置。

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