JP2015005381A - Power storage module and method for manufacturing power storage module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の蓄電セルを積み重ねた蓄電モジュール、及び蓄電モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a power storage module in which a plurality of power storage cells are stacked, and a method for manufacturing a power storage module.
ラミネート型の複数の蓄電セルを積み重ねて直列接続した蓄電モジュールが公知である。ラミネート型の蓄電セルは、セパレータを介して交互に積層された正極板と負極板とを、2枚のラミネートフィルムで挟んで封止した構造を有する。電極タブが、2枚のラミネートフィルムの間を通って外部に導出されている。蓄電セルを積み重ねた後、積み重ね方向の圧縮力を印加することにより、蓄電セルを機械的に支持する。 A power storage module in which a plurality of laminate-type power storage cells are stacked and connected in series is known. A laminate-type storage cell has a structure in which a positive electrode plate and a negative electrode plate, which are alternately stacked via separators, are sandwiched between two laminate films and sealed. Electrode tabs are led out through the two laminate films. After the storage cells are stacked, the storage cells are mechanically supported by applying a compressive force in the stacking direction.
ラミネート型の蓄電セルにおいては、ラミネートフィルムが柔軟であるため、積み重ねる際に、蓄電セルを、積み重ね方向に直交する面内に関して位置決めを行うことが困難である。また、積み重ね後に、隣り合う蓄電セルの電極タブを超音波溶接によって接続することは、積み重ねた状態では、蓄電セル自体が溶接装置と空間的に干渉するため、困難である。このため、積み重ね前に電極タブの超音波溶接を行なっておくことが好ましい。ところが、超音波溶接されて連なった複数の蓄電セルを、位置合わせしながら折り畳んで積み重ねることは、煩雑であり、組立工数の増大をもたらす。 In a laminate type storage cell, since the laminate film is flexible, it is difficult to position the storage cell with respect to the plane perpendicular to the stacking direction when stacking. In addition, it is difficult to connect the electrode tabs of adjacent storage cells by ultrasonic welding after stacking, because the storage cells themselves spatially interfere with the welding apparatus in the stacked state. For this reason, it is preferable to perform ultrasonic welding of the electrode tabs before stacking. However, it is cumbersome to fold and stack a plurality of power storage cells that are connected by ultrasonic welding while aligning, resulting in an increase in the number of assembly steps.
本発明の目的は、蓄電セルを積み重ねて蓄電モジュールに組み立てる工数を削減することが可能な蓄電モジュールを提供することである。本発明の他の目的は、その蓄電モジュールの製造方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the electrical storage module which can reduce the man-hour which stacks an electrical storage cell and assembles to an electrical storage module. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the power storage module.
本発明の一観点によると、
積み重ねられた複数のセルユニットを有する蓄電モジュールであって、
前記セルユニットの各々は、
一対の電極タブを含む蓄電セルと、
前記セルユニットの積み重ね方向に隣接する前記蓄電セルの前記電極タブが固定される枠体と
を含み、
前記枠体の各々は、前記電極タブを、当該枠体とは異なる他の前記枠体に押し付ける弾性部を含む蓄電モジュールが提供される。
According to one aspect of the invention,
A power storage module having a plurality of stacked cell units,
Each of the cell units is
A storage cell including a pair of electrode tabs;
Including a frame to which the electrode tab of the storage cell adjacent in the stacking direction of the cell unit is fixed,
Each of the frames is provided with a power storage module including an elastic portion that presses the electrode tab against another frame different from the frame.
本発明の他の観点によると、
一対の電極タブが設けられた蓄電セル、及び前記蓄電セルを支持する枠体を含む複数のセルユニットを積み重ねる工程と、
前記複数のセルユニットを積み重ねた後、前記セルユニットの積み重ね方向に隣り合う前記蓄電セルの前記電極タブを相互に固定する工程と
を有し、
前記複数のセルユニットを積み重ねる工程において、前記電極タブの少なくとも一部の
領域を、相互に隣り合う前記枠体の間に配置し、前記枠体の各々に設けられた弾性部が、前記電極タブを、隣の前記枠体に押し付けることにより、前記電極タブの仮の位置決めを行っている蓄電モジュールの製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
Stacking a plurality of cell units including a storage cell provided with a pair of electrode tabs and a frame that supports the storage cell;
After stacking the plurality of cell units, and fixing the electrode tabs of the storage cells adjacent to each other in the stacking direction of the cell units,
In the step of stacking the plurality of cell units, at least a part of the electrode tab is disposed between the frame bodies adjacent to each other, and an elastic portion provided in each of the frame bodies includes the electrode tab. Is pressed against the adjacent frame body to provide a method for manufacturing a power storage module in which the electrode tab is temporarily positioned.
弾性部が電極タブを枠体に押し付けることにより、電極タブの仮の位置決めを行うことができる。これにより、蓄電モジュールの組み立て作業の効率化を図ることができる。 When the elastic portion presses the electrode tab against the frame, the electrode tab can be temporarily positioned. Thereby, the efficiency of the assembly operation of the power storage module can be improved.
[実施例1]
図1Aに実施例1による蓄電モジュールに用いられているラミネート型の蓄電セル20の平面図を示す。蓄電セル20には、例えば電気二重層キャパシタ、リチウムイオン二次
電池、リチウムイオンキャパシタ等が用いられる。ほぼ長方形の平面形状を有する蓄電容器21の、相互に平行な2つの縁から、反対向きに一対の電極タブ22が引き出されている。
[Example 1]
FIG. 1A is a plan view of a laminate
図1Bに、図1Aの一点鎖線1B−1Bにおける断面図を示す。2枚のアルミラミネートフィルム21A、21Bにより蓄電容器21が構成されている。ラミネートフィルム21A、21Bは、蓄電積層体23を挟み、蓄電積層体23を密封する。蓄電積層体23は、交互に積層された正極板24及び負極板25を含む。正極板24と負極板25とは、両者の間に配置されたセパレータによって絶縁されている。
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along one-
一方のラミネートフィルム21Bは、ほぼ平坦であり、他方のラミネートフィルム21Aは、蓄電積層体23の形状を反映して変形している。ほぼ平坦な面を「背面」といい、変形している面を「腹面」ということとする。
One
正極板24及び負極板25は、それぞれ両者の重なり領域から、相互に反対向き(図1Aにおいて、左向き及び右向き)に伸びた接続部24A、25Aを有する。複数の正極板24の接続部24Aが重ね合わされ、一方の電極タブ22に溶接されている。複数の負極板25の接続部25Aが重ね合わされ、他方の電極タブ22に溶接されている。電極タブ22には、例えばアルミニウム板または銅板が用いられる。
The
電極タブ22は、ラミネートフィルム21Aとラミネートフィルム21Bとの間を通って、蓄電容器21の外側まで導出されている。電極タブ22は、導出箇所において、ラミネートフィルム21Aとラミネートフィルム21Bとに熱溶着されている。
The
正極板24の接続部24Aと、ラミネートフィルム21Aとの間に、ガス抜き弁26が配置されている。ガス抜き弁26は、ラミネートフィルム21Aに形成されたガス抜き孔27を塞ぐように配置され、ラミネートフィルム21Aに熱溶着されている。蓄電容器21内で発生したガスが、ガス抜き弁26及びガス抜き孔27を通って外部に排出される。蓄電容器21内は真空排気されている。このため、ラミネートフィルム21A、21Bは、大気圧により、蓄電積層体23及びガス抜き弁26の外形に沿うように、変形している。
A
図2に、実施例1による蓄電モジュールに用いられる枠体及び伝熱板の斜視図を示す。図3Aに、枠体及び伝熱板の平面図を示し、図3Bに、枠体及び伝熱板の底面図を示す。以下、図2、図3A、及び図3Bを参照しながら、枠体及び伝熱板の構造について説明する。 FIG. 2 is a perspective view of the frame and the heat transfer plate used in the power storage module according to the first embodiment. FIG. 3A shows a plan view of the frame and the heat transfer plate, and FIG. 3B shows a bottom view of the frame and the heat transfer plate. Hereinafter, the structures of the frame and the heat transfer plate will be described with reference to FIGS. 2, 3A, and 3B.
長方形の外周線に沿う形状を有する枠体30の内側に、ラミネート型の蓄電セル20(図1A、図1B)が収容される。以下、理解を容易にするため、xyz直交座標系を定義する。枠体30のz軸の正の方向を向く面を上面と定義し、負の方向を向く面を底面と定義する。本明細書において、z軸の正の方向を上方といい、負の方向を下方ということする。枠体30は、長方形のx方向に平行な辺に沿う部分(x方向部分)30xと、y方向に平行な辺に沿う部分(y方向部分)30yとを含む。枠体30の底面に伝熱板31が取り付けられている。伝熱板31は、長方形の平面形状を有し、枠体30に囲まれた領域の大部分を塞ぐように配置されている。
Laminate type storage cell 20 (FIGS. 1A and 1B) is accommodated inside
枠体30には、絶縁性の樹脂、例えばABS樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等が用いられる。伝熱板31には、熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウムが用いられる。
For the
枠体30の四隅よりもやや内側の上面に、上方に向かって突出した凸部32(図2、図3A)が形成されている。凸部32の各々は、中空の円筒形状を有する。枠体30の底面の、凸部32に対応する領域に、凹部33(図3B)が形成されている。複数の枠体30をz方向に重ね合わせる時、下側の枠体30の凸部32が、上側の枠体30の凹部33内に挿入される。これにより、複数の枠体30の、xy面内における相対位置が拘束される。
Convex portions 32 (FIG. 2 and FIG. 3A) projecting upward are formed on the upper surface slightly inside the four corners of the
伝熱板31は、枠体30のy方向部分30yの間に架け渡されており、x方向部分30xからは離れている。このため、枠体30のx方向部分30xと伝熱板31との間に、開口部35が形成されている。伝熱板31は、枠体30のy方向部分30yの外側の縁よりもさらに外側まではみ出している。
The
枠体30のy方向部分30yのうち、伝熱板31と重なる領域30Aの上面が、他の領域よりも低くなっている。低い領域30Aと、他の領域との段差は、伝熱板31の厚さよりも大きい。複数の枠体30をz方向に積み重ねた状態で、伝熱板31が、その下側の枠体30の低い領域30A内に収まる。このため、枠体30をz方向に積み重ねた状態で、伝熱板31は、伝熱板31が取り付けられている枠体30の底面と、その下側の枠体30の上面との接触を妨げない。
Of the y-
枠体30のx方向部分30xの上面のうち、一部の領域30Bが、他の領域よりも低くなっている。この低い領域30Bの上に、電極タブ22(図1A)が配置される。
Of the upper surface of the
枠体30のx方向部分30xの外周側の表面に、複数、例えば2個のねじ穴(ねじ止め部)36が形成されている。ねじ穴36が形成された表面から間隙を隔てて、その表面と平行に保護板37が配置されている。保護板37は、支持壁38を介して枠体30に支持されている。支持壁38は、低い領域30Bの上に配置された電極タブ22(図1A)の先端が、x方向部分30xと保護板37との間の間隙に挿入されることを妨げない位置に配置されている。
A plurality of, for example, two screw holes (screw fastening portions) 36 are formed on the outer peripheral surface of the
保護板37に、貫通孔39が形成されている。貫通孔39は、ねじ穴36をy方向に延長した仮想円柱と保護板37との交差箇所に配置されている。貫通孔39にドライバーを挿入し、ねじ穴36にねじを螺合させることができる。
A through
枠体30の4つの角のうち3つにおいては、外側を向く面(外周面)がほぼ直角に交わっているが、1つの角30Cは、曲面状に面取りされている。1つの角30Cが面取りされているため、枠体30をz方向に積み重ねるとき、枠体30のx方向及びy方向の向きを容易に揃えることができる。
In three of the four corners of the
図3Bに示すように、x方向部分30xの底面に、弾性部41が設けられている。弾性部41は、枠体30の底面から下方に向かって突出している。
As shown in FIG. 3B, an
1つのx方向部分30xの、内側を向く面から枠体30の内側に向かって、挿入阻害部40が突出している。
The
枠体30、保護板37、支持壁38、挿入阻害部40、及び弾性部41は、樹脂で一体成型される。伝熱板31は、例えば枠体30にねじ止めされる。または、枠体30の成形時に伝熱板31を枠体30に固着させてもよい。
The
図4A及び図4Bに、それぞれ実施例1による蓄電モジュールを構成するセルユニット50の平面図及び底面図を示す。セルユニット50は、蓄電セル20、枠体30、及び伝
熱板31を含む。平面視において、蓄電セル20の蓄電容器21が、枠体30の内側に収容され、枠体30に支持されている。枠体30の、内側を向く表面(内周面)によって、蓄電容器21が枠体30に対してxy面内方向に関して位置決めされる。このとき、y方向に関して、ガス抜き弁26(図1B)が、面取りされた角30C側に位置するように、蓄電セル20が枠体30に収容される。面取りされた角30Cの位置が揃うようにセルユニット50を積み重ねると、蓄電セル20のガス抜き弁26の位置も揃う。このため、y方向に関して、蓄電セル20の姿勢が反転した状態で組み立てられてしまうことを防止することができる。
4A and 4B are a plan view and a bottom view of the
蓄電セル20の電極タブ22が枠体30のx方向部分30xと交差し、電極タブ22の先端が、x方向部分30xと保護板37との間の間隙に挿入されている。電極タブ22は、x方向部分30xの低い領域30Bの上に配置されている。
The
図5Aに、図4A及び図4Bの一点鎖線5A−5Aにおける断面図を示す。セルユニット50は2枚の蓄電セル20を含む。2枚の蓄電セル20は、腹面同士を向い合せて、伝熱板31の上に積み重ねられている。
FIG. 5A is a cross-sectional view taken along one-
x方向部分30xよりも外側に、保護板37が配置されている。保護板37は支持壁38を介してx方向部分30xに固定されている。蓄電セル20の電極タブ22の各々は、z方向と交差する方向、具体的にはy軸の負の方向に向かって延びる。電極タブ22の先端は、積み重ね方向(z方向)に折り曲げられている。本明細書において、電極タブ22の先端の折り曲げられた部分を先端部22aという。
A
下側の蓄電セル20の電極タブ22は、蓄電容器21から導出された後、伝熱板31の上面とほぼ同じ高さから、x方向部分30xの上面まで持ち上げられる。上側の蓄電セル20の電極タブ22は、その基部から折り曲げ箇所まで、x方向部分30xの上面よりもやや高い位置に配置されている。
After the
2枚の蓄電セル20の電極タブ22の先端部22aは、同一の向き(z軸の負の方向)に折り曲げられており、x方向部分30xと保護板37との間の間隙内で相互に重なっている。蓄電モジュールの完成時には、2枚の先端部22aが、ねじ等の締結具51で相互に固定されると共に、枠体30に固定される。締結具51は、ねじ穴36(図2)に螺合する。
The
図6に、先端部22aの固定箇所の斜視図を示す。先端部22aに複数のU字状の切り込み22bが形成されている。2枚の先端部22aは、切り込み22bが相互に重なるように、その位置が調整されている。締結具51が切り込み22bを貫通して、x方向部分30xに設けられているねじ穴36に螺合する。ねじ穴36は、樹脂製の枠体30に埋め込まれた金属製の雌ねじで構成される。
FIG. 6 shows a perspective view of a fixed portion of the
図5Bに、図4A及び図4Bの一点鎖線5B−5Bにおける断面図を示す。図5Aに示した構造と同様に、x方向部分30xよりも外側に、保護板37が配置されている。保護板37は支持壁38を介してx方向部分30xに固定されている。蓄電セル20の電極タブ22の各々は、z方向と交差する方向、具体的にはy軸の正の方向に延びる。電極タブ22の先端は、積み重ね方向(z方向)に折り曲げられている。
FIG. 5B is a cross-sectional view taken along one-
下側の蓄電セル20の電極タブ22は、x方向部分30xと伝熱板31との間の開口部35を通って、その先端部22aがx方向部分30xの下方に配置されている。上側の蓄電セル20の電極タブ22は、x方向部分30xの上を通過した後、その先端部22aが、x方向部分30xと保護板37との間の間隙に挿入されている。この間隙には、上に積
み重ねられたセルユニット50の蓄電セル20のうち、下側に配置された蓄電セル20の電極タブ22の先端部22aも挿入されている。この間隙内に挿入された2つの電極タブ22が、締結具51によって相互に固定されるとともに、枠体30に固定される。
The
図5Aに示したように、蓄電セル20の一方の電極タブ22、すなわちy軸の負の側の電極タブ22は、同一のセルユニット50内の他の蓄電セル20の電極タブ22に接続されている。図5Bに示したように、蓄電セル20の他方の電極タブ22、すなわちy軸の正の側の電極タブ22は、隣のセルユニット50内の蓄電セル20の電極タブ22に接続されている。
As shown in FIG. 5A, one
セルユニット50内で上側に配置された蓄電セル20の上面(背面)は、枠体30の上面よりも上方にはみ出ている。すなわち、2枚の蓄電セル20の合計の厚さは、枠体30の底面(すなわち、伝熱板31の上面)から枠体30の上面までの厚さよりも厚い。ここで、「枠体30の上面」とは、図2に示した低い領域30A、30Bではなく、その他の領域を意味する。
The upper surface (rear surface) of the
挿入阻害部40(図5A)は、組み立て作業者が電極タブ22を開口部35(図5A)に誤って挿入してしまうことを防止する機能を有する。一方の開口部35に挿入阻害部40が配置されているため、組み立て作業者は、枠体30内に形成されている2つの開口部35(図2、図3A、図3B)のうちどちらに電極タブ22を通せばよいのかを容易に認識することができる。これにより、電極タブ22を通すべき開口部35の取り違えを防止するとともに、組み立て作業の効率化を図ることができる。
The insertion inhibiting part 40 (FIG. 5A) has a function of preventing an assembly operator from erroneously inserting the
図7Aに、図4A及び図4Bの一点鎖線7A−7Aにおける断面図を示す。枠体30の各々の上面に凸部32が形成され、底面に凹部33が形成されている。凸部32の上面から凹部33の底面まで達する貫通孔34が形成されている。このように、凸部32は中空の円筒形状を有する。
7A is a cross-sectional view taken along one-
z方向(積み重ね方向)に隣り合う2つの枠体30のうち、下側の枠体30に形成された凸部32が、上側の枠体30に形成された凹部33内に挿入されている。図5A及び図5Bを参照して説明したように、2枚の蓄電セル20の厚さの合計が、枠体30の底面から上面までの厚さよりも厚いため、下側の枠体30の上面は、上側の枠体30の底面に接触していない。凸部32の先端と、当該凸部32が挿入されている凹部33の底面との間にも、隙間が形成されている。このため、凸部32と凹部33とで構成された位置決め部は、積み重ねられたセルユニット50のxy面内に関する相対位置を拘束するが、z方向にさらに近づく向きの変位を許容する。後述するように、セルユニット50を積み重ねた後、積み重ねられたセルユニットにz方向の圧縮力が印加されると、枠体30が相互に近づく向きに変位する。
Of the two
図7Bに、z方向の圧縮力を印加した時の位置決め部の断面図を示す。圧縮力を印加すると、蓄電セル20(図5A、図5B)の各々が薄くなるように変形するとともに、枠体30が相互に近づく向きに変位する。圧縮力を印加した後も、z方向に隣り合う2つの枠体30の上面と底面とは接触しておらず、枠体30同士がz方向にさらに近づく向きのマージンMが残されている。
FIG. 7B shows a cross-sectional view of the positioning portion when a compressive force in the z direction is applied. When compressive force is applied, each of the storage cells 20 (FIGS. 5A and 5B) is deformed so as to be thin, and the
蓄電セル20に厚さのばらつきがあるため、マージンMが残されていない場合には、圧縮力を印加した状態で枠体30同士が接触する箇所が生じる場合がある。枠体30同士が接触すると、積み重ねられたセルユニット50に印加された圧縮力が、蓄電セル20と枠体30とに分散されて印加される。このため、蓄電セル20に加わる圧縮力が弱くなってしまう。
Since there is a variation in the thickness of the
実施例1においては、マージンMが残されているため、蓄電セル20に厚さのばらつきがあったとしても、蓄電セル20の各々に優先的に圧縮力を印加することができる。このため、すべての蓄電セル20に圧縮力が均等に配分される。この圧縮力は、蓄電セル20の電気的特性の低下を抑制すると共に、蓄電セル20の位置を強固に固定する。
In Example 1, since the margin M is left, even if there is a variation in the thickness of the
図8Aに、図4Bの一点鎖線8A−8Aにおける断面図を示す。x方向部分30xを厚さ方向(z方向)に貫通する貫通孔42の側面に、弾性部41が取り付けられている。弾性部41は、片持ち梁構造を有し、片持ち梁41aの先端に、下方に突き出た突起41bが形成されている。弾性部41は、枠体30と一体成型される。
FIG. 8A is a cross-sectional view taken along one-
図8Bに示すように、突起41bの下端に上向きの力が作用すると、片持ち梁41aが弾性変形することにより、突起41bが上方に変位する。この状態で、片持ち梁41aの復元力によって、突起41bを下向きに変位させる力が発生する。
As shown in FIG. 8B, when an upward force is applied to the lower end of the
図9〜図11を参照して、セルユニット50を積み重ねる手順について説明する。図9に、積み重ねられる前の2つのセルユニット50の部分断面図を示す。セルユニット50内の下側の蓄電セル20の電極タブ22が、x方向部分30xの上面の縁に接触して上方に押し上げられることにより、電極タブ22がx方向部分30xの上面から浮き上がる。
A procedure for stacking the
図10に、積み重ねた状態の2つのセルユニット50の部分断面図を示す。セルユニット50内の2つの蓄電セル20の電極タブ22が、積み重ね方向に隣り合う枠体30の間に配置される。さらに、電極タブ22の先端が、枠体30の内側から、x方向部分30xの外側まで導出される。セルユニット50を積み重ねると、弾性部41が、枠体30の間に配置された電極タブ22に、z軸の負の方向の力を加え、電極タブ22を枠体30に押し付ける。このとき、弾性部41の片持ち梁41aが、図8Bに示したように弾性変形する。
FIG. 10 shows a partial cross-sectional view of two
電極タブ22が枠体30に押し付けられることにより、電極タブ22の仮の位置決めが行われる。これにより、電極タブ22の形状及び位置が定まり、先端部22aの位置が揃う。
When the
図11に、積み重ね方向の圧縮力を印加した状態のセルユニット50の部分断面図を示す。蓄電セル20の各々が圧縮されることにより、枠体30の間隔が狭まる。これにより、弾性部41の片持ち梁41a(図8B)の変形量が大きくなる。電極タブ22は、より大きな力で枠体30に押し付けられる。この状態で、締結具51により、電極タブ22の先端部22aを枠体30に固定する。
FIG. 11 shows a partial cross-sectional view of the
図12に、弾性部41(図10)が設けられていない枠体30を用いたセルユニット50を積み重ねたときのセルユニット50の部分断面図を示す。セルユニット50を積み重ねても、電極タブ22がx方向部分30xの上面から浮き上がったままであり、電極タブ22が枠体30に押し付けられない。このため、電極タブ22の形状及び位置が定まらず、図6に示した切り込み22bがねじ穴36に重ならない。組み立て作業者は、積み重ねられた枠体30の間に薄い工具を挿入して電極タブ22を枠体30に押し付けて、切り込み22b(図6)とねじ穴36(図6)との位置を調整しなければならない。
FIG. 12 shows a partial cross-sectional view of the
実施例1においては、セルユニット50を積み重ねた状態で、電極タブ22の形状及び位置が定まるため、切り込み22b(図6)とねじ穴36(図6)とがほぼ重なっている。これにより、組み立て時の作業効率を高めることができる。
In Example 1, since the shape and position of the
図9〜図11では、y軸の負の側に位置する電極タブ22の仮の位置決めについて説明したが、y軸の正の側に位置する電極タブ22も、同様に弾性部41(図5B)によって、仮の位置決めを行うことができる。この場合、図5Bに示したように、異なるセルユニット50に収容されて、積み重ね方向に隣り合う2つの蓄電セル20内の電極タブ22が、弾性部41(図5B)によって位置決めされる。
9 to 11, the provisional positioning of the
[実施例2]
図13に、実施例2による蓄電モジュールに用いられるセルユニット50の部分断面図を示す。以下、実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例2においては、弾性部41にスポンジが用いられている。スポンジからなる弾性部41が、x方向部分30xの底面に貼り付けられている。
[Example 2]
FIG. 13 is a partial cross-sectional view of the
図14に、積み重ねられた状態のセルユニット50の部分断面図を示す。セルユニット50を積み重ねると、スポンジからなる弾性部41が電極タブ22に接触し、弾性変形することにより、電極タブ22が、下の枠体30のx方向部分30xに押し付けられる。実施例1と同様に、電極タブ22の形状及び位置が定まるため、切り込み22b(図6)とねじ穴36(図6)とがほぼ重なる。これにより、組み立て時の作業効率を高めることができる。
FIG. 14 shows a partial cross-sectional view of the
[実施例3]
図15に、実施例3による蓄電モジュールの断面図を示す。以下、実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
[Example 3]
FIG. 15 is a cross-sectional view of the power storage module according to the third embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.
実施例1では、図5A及び図5Bに示したように、1つの枠体30に2つの蓄電セル20が支持されていた。実施例3では、1つの枠体30に1つの蓄電セル20が支持されている。例えば、積み重ね方向に並ぶセルユニット50の奇数番目のセルユニット50においては、図15において右側の電極タブ22が、当該蓄電セル20が支持されている枠体30の右側のx方向部分30xと保護板37との間の間隙に挿入される。左側の電極タブ22は、開口部35を通って、下側に隣接するセルユニット50の、左側のx方向部分30xと保護板37との間の間隙に挿入される。
In Example 1, as shown in FIGS. 5A and 5B, two
偶数番目のセルユニット50においては、その逆に、左側の電極タブ22が、当該蓄電セル20が支持されている枠体30の左側のx方向部分30xと保護板37との間の間隙に挿入される。右側の電極タブ22は、開口部35を通って、下側に隣接するセルユニット50の、右側のx方向部分30xと保護板37との間の間隙に挿入される。すなわち、奇数番目のセルユニット50と偶数番目のセルユニット50とでは、電極タブ22の構成がy方向に関して反転している。
In the even-numbered
実施例3においても、枠体30に弾性部41が設けられている。弾性部41は、電極タブ22を、下側の枠体30に押し付ける。実施例1と同様に、電極タブ22の形状及び位置が定まるため、切り込み22b(図6)とねじ穴36(図6)とがほぼ重なる。これにより、組み立て時の作業効率を高めることができる。
Also in the third embodiment, the
[実施例4]
図16Aに、実施例4による蓄電モジュール60の平面図を示す。複数のセルユニット50が、その厚さ方向に積み重ねられている。加圧機構によって、積み重ねられたセルユニット50に積み重ね方向の圧縮力が印加される。加圧機構は、積み重ねられたセルユニット50の両端に配置された加圧板63、及び複数、例えば4本のタイロッド64を含む。タイロッド64は、一方の加圧板63を貫通し他方の加圧板63まで到達している。タイロッド64の先端にボルトを締め付けることにより、2枚の加圧板63に、両者を近づ
ける向きの力が印加されている。これにより、積み重ねられたセルユニット50に積み重ね方向の圧縮力が印加される。
[Example 4]
FIG. 16A shows a plan view of a
タイロッド64は、枠体30に形成された凹部33(図7A)及び貫通孔34(図7A)内を通過する。図16Aの右端のセルユニット50と加圧板63との間にスペーサを挿入することにより、右端に配置された枠体30の凸部32の先端と加圧板63との接触が回避される。
The
加圧板63の外側の表面に、絶縁碍子66を介して中継バスバー65が取り付けられている。両端のセルユニット50の各々の一方の電極タブ22が中継バスバー65に電気的に接続されている。中継バスバー65は、蓄電セル20の直列接続回路の充放電を行うための端子となる。
A
加圧板63の1つの縁(図16Aにおいて紙面の奥側の縁)が、L字型に折り曲げられている。折り曲げ箇所よりも先端の部分に、ねじ止め用のU字型の切り込み67が形成されている。
One edge of the pressure plate 63 (the edge on the far side of the paper surface in FIG. 16A) is bent into an L shape. A
図16Bに、図16Aの一点鎖線16B−16Bにおける断面図を示す。実施例4による蓄電モジュール60が、下部筐体110の底面に、ねじ61により固定されている。伝熱板31の端面が、下部筐体110の底面に接触する。蓄電モジュール60の上に、上部筐体111が配置されている。伝熱板31の上側の端面が、上部筐体111に接触する。伝熱板31は、蓄電セル20で発生した熱を下部筐体110及び上部筐体111まで伝達させる。
FIG. 16B is a cross-sectional view taken along one-
図17A及び図17Bに、それぞれ実施例5による蓄電モジュール60が収容される上部筐体111及び下部筐体110の斜視図を示す。
17A and 17B are perspective views of the
図17Bに示すように、下部筐体110は、長方形の底面120と、その縁から上方に向かって伸びる4枚の側面121とを含む。下部筐体110の上部は開放されている。下部筐体110の開放部が、上部筐体111(図17A)で塞がれる。側面121の上端に鍔127が設けられている。鍔127に、ボルトを通すための複数の貫通孔128が形成されている。下部筐体110及び上部筐体111の各々は、例えば鋳造法により形成される。
As shown in FIG. 17B, the
底面120に、2つの蓄電モジュール60(図16A、図16B)が搭載される。蓄電モジュール60は、切り込み67(図16A)の位置で底面120にねじ止めされる。蓄電モジュール60は、その積み重ね方向が相互に平行になる姿勢で配置される。蓄電モジュール60の各々の積み重ね方向と交差する1つの側面121に開口123が形成されている。
Two power storage modules 60 (FIGS. 16A and 16B) are mounted on the
開口123が形成された側面121の外側に、開口123を塞ぐように、コネクタボックス124が配置されている。コネクタボックス124の上面は開放されている。この開放部は、コネクタによって塞がれる。蓄電モジュール60が、コネクタを介して外部の電気回路に接続される。2つの蓄電モジュール60は、コネクタボックス124とは反対側の端部において、ヒューズ及び安全スイッチを介して相互に接続される。
A
図17Aに示すように、上部筐体111は、上面140と、その縁から下方に延びる側面141とを含む。上面140の外周は、下部筐体110の底面120の外周に整合する。上部筐体111の側面141の高さは、下部筐体110の側面121の高さより低い。例えば、側面141の高さは、側面121の高さの約25%である。側面141の下端に
鍔142が設けられている。鍔142に、複数の貫通孔143が形成されている。貫通孔143は、下部筐体110の貫通孔128に対応する位置に配置されている。
As shown in FIG. 17A, the
上部筐体111の上面140、及び下部筐体110の底面120の内部に、冷却媒体用の流路が形成されている。下部筐体110の貫通孔128と、上部筐体111の貫通孔143とにボルトを通し、ナットで締め付けることにより、蓄電モジュール60が上部筐体111と下部筐体110とによって上下方向から挟み込まれる。図16Bに示したように、伝熱板31が下部筐体110と上部筐体111とで上下方向から挟まれることにより、蓄電モジュール60が筐体内に強固に、かつ摺動不能に固定される。また、伝熱板31と下部筐体110、及び伝熱板31と上部筐体111との間の熱伝達効率を高めることができる。上部筐体111に形成された流路及び下部筐体110に形成された流路を流れる冷却媒体が、伝熱板31(図16B)を介して蓄電セル20(図16B)を冷却する。
A cooling medium flow path is formed inside the upper surface 140 of the
[実施例6]
図18に、実施例6による作業機械の例としてショベルの側面図を示す。下部走行体220に、上部旋回体221が搭載されている。上部旋回体221にブーム223が連結され、ブーム223にアーム225が連結され、アーム225にバケット227が連結されている。ブームシリンダ224の伸縮により、ブーム223の姿勢が変化する。アームシリンダ226の伸縮により、アーム225の姿勢が変化する。バケットシリンダ228の伸縮により、バケット227の姿勢が変化する。ブームシリンダ224、アームシリンダ226、及びバケットシリンダ228は、油圧駆動される。上部旋回体221に、旋回電動機222、エンジン230、電動発電機231、及び蓄電回路240等が搭載されている。
[Example 6]
FIG. 18 shows a side view of an excavator as an example of the working machine according to the sixth embodiment. An upper swing body 221 is mounted on the
図19に、実施例6による作業機械のブロック図を示す。図19において、機械的動力系を二重線で表し、高圧油圧ラインを太い実線で表し、電気制御系を細い実線で表し、パイロットラインを破線で表す。 FIG. 19 is a block diagram of a work machine according to the sixth embodiment. In FIG. 19, the mechanical power system is represented by a double line, the high-pressure hydraulic line is represented by a thick solid line, the electric control system is represented by a thin solid line, and the pilot line is represented by a broken line.
エンジン230の駆動軸がトルク伝達機構232の入力軸に連結されている。エンジン230には、電気以外の燃料によって駆動力を発生するエンジン、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関が用いられる。エンジン230は、作業機械の運転中は、常時駆動されている。
The drive shaft of
電動発電機231の駆動軸が、トルク伝達機構232の他の入力軸に連結されている。電動発電機231は、電動(アシスト)運転と、発電運転との双方の運転動作を行うことができる。電動発電機231には、例えば磁石がロータ内部に埋め込まれた内部磁石埋込型(IPM)モータが用いられる。
The drive shaft of the
トルク伝達機構232は、2つの入力軸と1つの出力軸とを有する。この出力軸には、メインポンプ275の駆動軸が連結されている。
The
メインポンプ275に加わる負荷が大きい場合には、電動発電機231がアシスト運転を行い、電動発電機231の駆動力がトルク伝達機構232を介してメインポンプ275に伝達される。これにより、エンジン230に加わる負荷が軽減される。一方、メインポンプ275に加わる負荷が小さい場合には、エンジン230の駆動力がトルク伝達機構232を介して電動発電機231に伝達されることにより、電動発電機231が発電運転される。
When the load applied to the
メインポンプ275は、高圧油圧ライン276を介して、コントロールバルブ277に油圧を供給する。コントロールバルブ277は、運転者からの指令により、油圧モータ2
29A、229B、ブームシリンダ224、アームシリンダ226、及びバケットシリンダ228に油圧を分配する。油圧モータ229A及び229Bは、それぞれ図18に示した下部走行体220に備えられた左右の2本のクローラを駆動する。
The
29A, 229B,
電動発電機231がインバータ251を介して蓄電回路240に接続されている。蓄電回路240は、実施例1〜実施例5による蓄電モジュールを含む。旋回電動機222がインバータ252を介して蓄電回路240に接続されている。インバータ251、252、及び蓄電回路240は、制御装置290により制御される。
A
インバータ251は、制御装置290からの指令に基づき、電動発電機231の運転制御を行う。電動発電機231のアシスト運転と発電運転との切り替えが、インバータ251により行われる。
The
電動発電機231がアシスト運転されている期間は、必要な電力が、蓄電回路240からインバータ251を通して電動発電機231に供給される。電動発電機231が発電運転されている期間は、電動発電機231によって発電された電力が、インバータ251を通して蓄電回路240に供給される。これにより、蓄電回路240内の蓄電モジュールが充電される。
During the period in which the
旋回電動機222は、インバータ252によって交流駆動され、力行動作及び回生動作の双方の運転を行うことができる。旋回電動機222には、例えばIPMモータが用いられる。旋回電動機222の力行動作中は、蓄電回路240からインバータ252を介して旋回電動機222に電力が供給される。旋回電動機222が、減速機280を介して、上部旋回体221(図18)を旋回させる。回生運転時には、上部旋回体221の回転運動が、減速機280を介して旋回電動機222に伝達されることにより、旋回電動機222が回生電力を発生する。発生した回生電力は、インバータ252を介して蓄電回路240に供給される。これにより、蓄電回路240内の蓄電モジュールが充電される。
The swing
レゾルバ281が、旋回電動機222の回転軸の回転方向の位置を検出する。レゾルバ281の検出結果が、制御装置290に入力される。旋回電動機222の運転前と運転後における回転軸の回転方向の位置を検出することにより、旋回角度及び旋回方向が導出される。
The
メカニカルブレーキ282が、旋回電動機222の回転軸に連結されており、機械的な制動力を発生する。メカニカルブレーキ282の制動状態と解除状態とは、制御装置290からの制御を受け、電磁的スイッチにより切り替えられる。
A
パイロットポンプ278が、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生する。発生したパイロット圧は、パイロットライン279を介して操作装置283に供給される。操作装置283は、レバーやペダルを含み、運転者によって操作される。操作装置283は、パイロットライン279から供給される1次側の油圧を、運転者の操作に応じて、2次側の油圧に変換する。2次側の油圧は、油圧ライン284を介してコントロールバルブ277に伝達されると共に、他の油圧ライン285を介して圧力センサ286に伝達される。
The
圧力センサ286で検出された圧力の検出結果が、制御装置290に入力される。これにより、制御装置290は、下部走行体220、旋回電動機222、ブーム223、アーム225、及びバケット227(図18)の操作の状況を検知することができる。
The pressure detection result detected by the
上記実施例1〜実施例5による蓄電モジュールは、実施例6のように、例えばショベル等の作業機械に搭載することが可能である。 As in the sixth embodiment, the power storage modules according to the first to fifth embodiments can be mounted on a work machine such as an excavator.
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
20 蓄電セル
21 蓄電容器
21A、21B ラミネートフィルム
22 電極タブ
22a 電極タブの先端部
22b 切り込み
23 蓄電積層体
24 正極板
25 負極板
26 ガス抜き弁
27 ガス抜き孔
30 枠体
30A、30B 低い領域
30C 面取りされた角
30x x方向部分
30y y方向部分
31 伝熱板
32 凸部
33 凹部
34 貫通孔
35 開口部
36 ねじ穴
37 保護板
38 支持壁
39 貫通孔
40 挿入阻害部
41 弾性部
41a 片持ち梁
41b 突起
42 貫通孔
50 セルユニット
51 締結具
60 蓄電モジュール
61 ねじ
63 加圧板
64 タイロッド
65 中継バスバー
66 絶縁碍子
67 切り込み
110 下部筐体
111 上部筐体
120 下部筐体の底面
121 下部筐体の側面
123 開口
124 コネクタボックス
127 鍔
128 貫通孔
140 上部筐体の上面
141 上部筐体の側面
142 鍔
143 貫通孔
220 下部走行体
221 上部旋回体
222 旋回電動機
223 ブーム
224 ブームシリンダ
225 アーム
226 アームシリンダ
227 バケット
228 バケットシリンダ
229A、229B 油圧モータ
230 エンジン
231 電動発電機
232 トルク伝達機構
240 蓄電回路
251、252 インバータ
275 メインポンプ
276 高圧油圧ライン
277 コントロールバルブ
278 パイロットポンプ
279 パイロットライン
280 減速機
281 レゾルバ
282 メカニカルブレーキ
283 操作装置
284、285 油圧ライン
286 圧力センサ
290 制御装置
20
Claims (7)
前記セルユニットの各々は、
一対の電極タブを含む蓄電セルと、
前記セルユニットの積み重ね方向に隣接する前記蓄電セルの前記電極タブが固定される枠体と
を含み、
前記枠体の各々は、前記電極タブを、当該枠体とは異なる他の前記枠体に押し付ける弾性部を含む蓄電モジュール。 A power storage module having a plurality of stacked cell units,
Each of the cell units is
A storage cell including a pair of electrode tabs;
Including a frame to which the electrode tab of the storage cell adjacent in the stacking direction of the cell unit is fixed,
Each of the frames includes an elastic part that presses the electrode tab against another frame different from the frame.
隣り合う2つの前記蓄電セルの前記電極タブの前記先端部は同一の第1の方向に曲げられており、前記先端部において相互に固定されており、
前記弾性部は、前記電極タブに対して前記第1の方向の力を加えている請求項1乃至3のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。 The electrode tab extends in a direction intersecting the stacking direction of the cell units, and includes a tip portion bent at the tip in the stacking direction,
The tip portions of the electrode tabs of two adjacent storage cells are bent in the same first direction, and are fixed to each other at the tip portions,
The power storage module according to claim 1, wherein the elastic portion applies a force in the first direction to the electrode tab.
前記蓄電セルの一方の前記電極タブは、同一の前記セルユニット内の前記蓄電セルの前記電極タブに接続されており、
前記蓄電セルの他方の前記電極タブは、隣の前記セルユニット内の前記蓄電セルの前記電極タブに接続されている請求項1乃至4のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。 Each of the cell units includes one frame and the two storage cells stacked,
The one electrode tab of the electricity storage cell is connected to the electrode tab of the electricity storage cell in the same cell unit,
5. The power storage module according to claim 1, wherein the other electrode tab of the power storage cell is connected to the electrode tab of the power storage cell in the adjacent cell unit.
前記複数のセルユニットを積み重ねた後、前記セルユニットの積み重ね方向に隣り合う前記蓄電セルの前記電極タブを相互に固定する工程と
を有し、
前記複数のセルユニットを積み重ねる工程において、前記電極タブの少なくとも一部の領域を、相互に隣り合う前記枠体の間に配置し、前記枠体の各々に設けられた弾性部が、前記電極タブを、隣の前記枠体に押し付けることにより、前記電極タブの仮の位置決めを行っている蓄電モジュールの製造方法。 Stacking a plurality of cell units including a storage cell provided with a pair of electrode tabs and a frame that supports the storage cell;
After stacking the plurality of cell units, and fixing the electrode tabs of the storage cells adjacent to each other in the stacking direction of the cell units,
In the step of stacking the plurality of cell units, at least a part of the electrode tab is disposed between the frame bodies adjacent to each other, and an elastic portion provided in each of the frame bodies includes the electrode tab. Is pressed against the adjacent frame body to temporarily position the electrode tab.
前記圧縮力を印加する工程において、前記蓄電セルの各々が圧縮されて隣り合う前記枠体の間隔が狭まり、前記弾性部がより大きく弾性変形する請求項6に記載の蓄電モジュールの製造方法。 Applying a compressive force in the stacking direction to the plurality of stacked cell units after the step of stacking the cell units;
The method for manufacturing a power storage module according to claim 6, wherein, in the step of applying the compressive force, each of the power storage cells is compressed, the interval between the adjacent frames is narrowed, and the elastic portion is more elastically deformed.
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