JP2016031890A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電極端子や電子機器に液体が接触することを抑制する。【解決手段】 蓄電装置１は、蓄電スタック２０と、ケース１０と、カバー４０とを有する。蓄電スタックは、複数の蓄電素子２１を有しており、各蓄電素子の上面には、電極端子２１ａ，２１ｂが設けられている。ケースは、蓄電スタックを収容する。ケースに収容されたカバーは、上方に向かって凸となる形状に形成されており、蓄電スタックを覆っている。ケースの内部に液体が浸入しても、蓄電スタックがカバーによって覆われているため、液体が蓄電スタックに接触することを抑制できる。また、カバーの内部に液体が浸入しても、カバーの内部に気体を留めておくことができる。これにより、気体が留められたスペースに、蓄電素子の電極端子を位置させることができ、液体が電極端子に接触することを抑制できる。【選択図】 図１

Description

本発明は、蓄電スタックの電極端子や電子機器が液体と接触することを抑制できる蓄電装置に関する。

特許文献１，２では、組電池をケース内に収容した構造において、ケースの密閉性を確保することにより、ケースの内部に水が浸入することを防止するようにしている。また、特許文献３では、複数の電池モジュールをケース内に収容した構造において、ケースの内部に水が浸入しても、電池モジュールの外部端子に水を接触させにくくしている。

特開２０１２−０６４４５０号公報 特開２０１３−２２９１８２号公報 国際公開第２０１３／０６１５４１号パンフレット

特許文献１，２では、ケースの密閉性を確保するようにしているが、ケースの密閉性を完全に確保することは難しい。このため、ケースの内部に水が浸入するおそれもあり、この水が組電池の電極端子に接触するおそれがある。特許文献３では、ケースの内部に浸入した水を、電池モジュールの外部端子に接触させにくくしているが、例えば、ケースが水平面に対して傾斜していると、水が外部端子に接触しやすくなる。

本発明である蓄電装置は、蓄電スタックと、ケースと、カバーとを有する。蓄電スタックは、複数の蓄電素子を有しており、各蓄電素子の上部には、電極端子が設けられている。ケースは、蓄電スタックを収容する。カバーは、ケースに収容されている。また、カバーは、上方に向かって凸となる形状に形成されており、蓄電スタックを覆っている。

本発明によれば、ケースの内部に液体が浸入しても、蓄電スタックがカバーによって覆われているため、液体が蓄電スタックに接触することを抑制できる。また、カバーは、上方に向かって凸となる形状に形成されているため、カバーの内部に液体が浸入しても、カバーの内部に気体を留めておくことができる。これにより、気体が留められたスペースに、蓄電素子の電極端子を位置させることができ、液体が電極端子に接触することを抑制できる。

電池パックの外観図である。 電池パックの断面図である。

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（本発明の蓄電装置に相当する）について、図１および図２を用いて説明する。図１は、電池パックを分解したときの電池パックの外観図であり、図２は、電池パックの断面図である。図１および図２において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸であり、鉛直方向に延びる軸がＺ軸となる。

電池パック１は、例えば、車両に搭載することができる。電池パック１はパックケース１０を有し、パックケース１０は、ロアケース１１およびアッパーケース１２を有する。アッパーケース１２は、ロアケース１１に固定される。例えば、ボルトを用いた締結や、溶接などによって、アッパーケース１２をロアケース１１に固定することができる。電池パック１を車両に搭載するときには、ロアケース１１を車両ボディに固定することができる。

ロアケース１１およびアッパーケース１２によって囲まれたスペース、すなわち、パックケース１０の内部には、電池スタック（本発明の蓄電スタックに相当する）２０および電子機器３０が配置されている。電池スタック２０は、複数の単電池（本発明の蓄電素子に相当する）２１を有しており、複数の単電池２１は、Ｙ方向に並べられている。図１では、一部の単電池２１を省略している。

単電池２１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池が用いられる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることができる。一方、単電池２１は、この内部において、充放電を行う１つの発電要素を収容しているが、これに限るものではない。具体的には、単電池２１の代わりに、直列に接続された複数の発電要素を収容した電池（すなわち、電池モジュール）を用いることもできる。この電池モジュールは、本発明における蓄電素子に相当する。

各単電池２１の上面には、正極端子（電極端子ともいう）２１ａおよび負極端子（電極端子ともいう）２１ｂが設けられている。正極端子２１ａおよび負極端子２１ｂには、バスバー（図示せず）が接続される。バスバーを用いることにより、複数の単電池２１を直列又は並列に接続することができる。

本実施例では、単電池２１の上面に電極端子２１ａ，２１ｂを設けているが、これに限るものではない。具体的には、単電池２１又は、上述した電池モジュールの側面に電極端子２１ａ，２１ｂが設けられていてもよい。この場合において、電極端子２１ａ，２１ｂは、単電池２１又は電池モジュールの上部に設けることができる。上部とは、Ｚ方向における単電池２１（又は電池モジュール）の中央部よりも上方に位置する部分である。

電池スタック２０は、１つのユニットとして構成することができる。具体的には、Ｙ方向における電池スタック２０の両端に一対のエンドプレート（図示せず）を配置し、Ｙ方向に延びる連結部材（図示せず）を一対のエンドプレートに接続することができる。エンドプレートおよび連結部材を用いることにより、複数の単電池２１をまとめて、電池スタック２０を１つのユニットとして構成することができる。電池スタック２０は、パックケース１０（ロアケース１１およびアッパーケース１２の少なくとも一方）に固定される。

電子機器３０は、Ｙ方向において、電池スタック２０と並んで配置されている。電子機器３０としては、例えば、電池スタック２０の電圧値や電流値などを監視するＥＣＵ（Electronic Control Unit）がある。図２に示すように、電子機器３０は、ブラケット３１によって支持されており、ロアケース１１の底面１１ａから上方に離れた位置に配置されている。ブラケット３１は、パックケース１０（ロアケース１１およびアッパーケース１２の少なくとも一方）に固定されている。なお、パックケース１０の内部において、電子機器３０を配置する位置は、適宜決めることができる。

パックケース１０の内部には、電池スタック２０および電子機器３０の他に、カバー４０が配置されている。カバー４０は、４つの側面部４１および上面部４２によって構成されている。図１では、２つの側面部４１および上面部４２を示している。側面部４１および上面部４２は、一体的に形成されており、カバー４０の下端には開口部４３が形成されている。

カバー４０は、図２に示すように、電池スタック２０および電子機器３０を覆う。具体的には、Ｘ−Ｙ平面内では、電池スタック２０および電子機器３０が、４つの側面部４１によって囲まれている。また、電池スタック２０および電子機器３０の上方には、上面部４２が位置している。上述したように、カバー４０の下端には開口部４３が形成されているため、電池スタック２０および電子機器３０にカバー４０を被せることにより、カバー４０によって、電池スタック２０および電子機器３０を覆うことができる。

カバー４０の下端は、ロアケース１１の底面１１ａと接触している。このとき、カバー４０の上面部４２は、電池スタック２０や電子機器３０に対して上方に離れている。すなわち、上面部４２は、電池スタック２０（特に、電極端子２１ａ，２１ｂ）や電子機器３０に接触していない。

カバー４０は、樹脂などの絶縁材料で形成されている。本実施例では、カバー４０が電極端子２１ａ，２１ｂに接触して、カバー４０および電極端子２１ａ，２１ｂが導通状態となることを防止するために、カバー４０を絶縁材料で形成している。ここで、カバー４０および電極端子２１ａ，２１ｂの間に絶縁部材を配置すれば、カバー４０を絶縁材料で形成しなくてもよい。

カバー４０は、パックケース１０（ロアケース１１およびアッパーケース１２の少なくとも一方）の内壁面に固定することができる。一方、カバー４０をパックケース１０の内壁面に固定せずに、電池スタック２０および電子機器３０にカバー４０を被せるだけでもよい。

ロアケース１１には、吸気ダクト５１および排気ダクト５２が接続されている。ここで、ロアケース１１に対する吸気ダクト５１の接続位置や、ロアケース１１に対する排気ダクト５２の接続位置は、図１に示す位置に限るものではなく、適宜決定することができる。また、吸気ダクト５１および排気ダクト５２の少なくとも一方を、アッパーケース１２に接続することもできる。

吸気ダクト５１は、パックケース１０の内部に空気を導くために用いられる。パックケース１０の内部に空気を導くことにより、電池スタック２０（単電池２１）の温度を調節することができる。例えば、冷却用の空気をパックケース１０の内部に導けば、電池スタック２０の温度上昇を抑制でき、加温用の空気をパックケース１０の内部に導けば、電池スタック２０の温度低下を抑制できる。電池スタック２０の温度調節が行われた後の空気は、排気ダクト５２に導かれ、パックケース１０の外部に排出される。

電池パック１が液体中に沈んだり埋もれたりすることが考えられる。ここで、ロアケース１１およびアッパーケース１２の接続部分は、完全に密閉することができず、隙間が発生する。このため、図２に示すように、電池パック１の外部に存在する液体Ｌは、ロアケース１１およびアッパーケース１２の接続部分（隙間）を通過して、パックケース１０の内部に浸入することがある。パックケース１０の内部では、電池スタック２０および電子機器３０がカバー４０によって覆われているため、パックケース１０の内部に液体Ｌが浸入しても、カバー４０によって、液体Ｌが電池スタック２０や電子機器３０に接触することを抑制できる。

ここで、カバー４０およびロアケース１１の間に形成された隙間を液体Ｌが通過することもあり、この場合には、カバー４０の内側に液体Ｌが浸入してしまうことがある。ただし、カバー４０の内側に液体Ｌが浸入しても、図２に示すように、カバー４０の内側に形成されたスペースのうち、上方のスペースには、気体Ｇを残したままとすることができる。液体Ｌがカバー４０の内側に浸入する前では、カバー４０の内側に気体Ｇが存在している。カバー４０の開口部４３からカバー４０の内側に液体Ｌが浸入したとき、気体Ｇは、カバー４０によって囲まれたスペースに留まり、気体Ｇがカバー４０の外部に漏れなくなる。

気体Ｇで満たされたスペースには、電子機器３０や、電池スタック２０の上面に配置された電極端子２１ａ，２１ｂが位置することになる。したがって、液体Ｌが電子機器３０や電極端子２１ａ，２１ｂに接触することを抑制できる。カバー４０は、電池スタック２０および電子機器３０を覆っているため、

カバー４０をロアケース１１に固定しているときには、図２に示す状態となるが、カバー４０をロアケース１１に固定していないときには、パックケース１０の内部に液体Ｌが浸入することに伴い、カバー４０が上方に移動することがある。ここで、カバー４０の上方には、ロアケース１１に固定されたアッパーケース１２が配置されているため、アッパーケース１２によってカバー４０の移動を止めることができる。すなわち、カバー４０の上面部４２がアッパーケース１２の内壁面と接触することにより、カバー４０が上方に移動することが阻止される。

上述したように、カバー４０の内側には気体Ｇが残ったままとなるため、カバー４０が上方に移動することを阻止することにより、気体Ｇで満たされたスペース内に、電子機器３０や電極端子２１ａ，２１ｂを位置させることができる。これにより、電子機器３０や電極端子２１ａ，２１ｂに液体Ｌが接触することを抑制できる。

カバー４０は、電子機器３０や電池スタック２０を覆い、パックケース１０の内部に液体Ｌが浸入したときにも、カバー４０の内側に気体Ｇを残すことができればよい。このような機能をカバー４０が有していればよく、カバー４０に過度の強度を持たせる必要も無い。

また、カバー４０の形状は、図１，２に示す形状に限るものではない。上述した機能を達成できる範囲内において、カバー４０の形状を適宜決めることができる。すなわち、カバー４０が上方に向かって凸となるように形成されていれば、カバー４０によって電子機器３０や電池スタック２０を覆うことができるとともに、カバー４０の内側に気体Ｇを残したままとすることができる。

本実施例では、カバー４０が電池スタック２０および電子機器３０を覆っているが、これに限るものではない。具体的には、２つのカバーを用いて、電池スタック２０および電子機器３０のそれぞれを覆うこともできる。

１：電池パック（蓄電装置）、１０：パックケース、１１：ロアケース、１２：アッパーケース、２０：電池スタック（蓄電スタック）、２１：単電池、２１ａ：正極端子、２１ｂ：負極端子、３０：電子機器、４０：カバー、５１：吸気ダクト、５２：排気ダクト

Claims (1)

1. 上部に電極端子がそれぞれ設けられた複数の蓄電素子を含む蓄電スタックと、
   前記蓄電スタックを収容するケースと、
   前記ケースに収容されており、上方に向かって凸となる形状に形成されて、前記蓄電スタックを覆うカバーと、
   を有することを特徴とする蓄電装置。