以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電装置について説明する。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等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、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、任意の構成要素として説明される。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。
(実施の形態)
まず、蓄電装置1の構成について、説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る蓄電装置1の外観を示す斜視図である。また、図2は、本発明の実施の形態に係る蓄電装置1を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。
なお、これらの図では、Z軸方向を上下方向として示しており、以下ではZ軸方向を上下方向として説明するが、使用態様によってはZ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるため、Z軸方向は上下方向となることには限定されない。
蓄電装置1は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる装置である。例えば、蓄電装置1は、電力貯蔵用途や電源用途等に使用される電池モジュールである。
これらの図に示すように、蓄電装置1は、第一外装体11及び第二外装体12からなる外装体10と、外装体10内方に収容される蓄電ユニット30及び電気機器40とを備えている。
外装体10は、蓄電ユニット30及び電気機器40の外方に配置される、蓄電装置1の外装体を構成する矩形状(箱状)の容器(モジュールケース)である。つまり、外装体10は、蓄電ユニット30及び電気機器40を所定の位置に配置し、蓄電ユニット30及び電気機器40を衝撃等から保護する。また、外装体10は、例えばポリカーボネートやポリプロピレン(PP)等の絶縁性の樹脂等により構成されており、蓄電ユニット30及び電気機器40が外部の金属部材等に接触することを回避する。
ここで、外装体10は、外装体10の蓋体を構成する第一外装体11と、外装体10の本体を構成する第二外装体12とを有している。第一外装体11は、第二外装体12の開口を閉塞する扁平な矩形状のカバー部材であり、正極外部端子21と負極外部端子22とが設けられている。蓄電装置1は、この正極外部端子21と負極外部端子22とを介して、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電する。また、第二外装体12は、開口が形成された有底矩形筒状のハウジングであり、蓄電ユニット30及び電気機器40を収容する。
なお、第一外装体11と第二外装体12とは、同じ材質の部材で形成されていてもよいし、異なる材質の部材で形成されていてもかまわない。
蓄電ユニット30は、複数の蓄電素子を有しており、第一外装体11に設けられた正極外部端子21と負極外部端子22とに接続される。本実施の形態では、図2に示すように、蓄電ユニット30は、複数の蓄電素子が横置きになった状態でZ軸方向に積み重ねられて、第二外装体12内に配置される。そして、蓄電ユニット30は、上方から第一外装体11が被せられて、外装体10の内方に収容される。なお、蓄電ユニット30の詳細な構成の説明については、後述する。
電気機器40は、内方に回路基板やリレー等が配置された矩形状の機器であり、蓄電ユニット30の側方(X軸方向プラス側)に配置されている。本実施の形態では、図2に示すように、電気機器40は、回路基板が縦置きになった状態でZ軸方向に立てられて、第二外装体12内に配置される。そして、電気機器40は、上方から第一外装体11が被せられて、外装体10の内方に収容される。
なお、電気機器40に備えられる回路基板は、配線(リード線)によって蓄電ユニット30内のそれぞれの蓄電素子の正極端子または負極端子に接続され、例えば、当該蓄電素子の充電状態や放電状態(電圧、温度等の電池状態)等を取得し、監視し、制御する。
次に、蓄電ユニット30の構成について、詳細に説明する。
図3及び図4は、本発明の実施の形態に係る蓄電ユニット30の構成を示す斜視図である。具体的には、図3は、蓄電ユニット30からバスバーフレーム500とバスバー600とを分離した場合の構成を示す分解斜視図である。また、図4は、蓄電ユニット30からバスバーフレーム500とバスバー600とを分離した構成要素をさらに分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。
なお、これらの図及び以降の図では、説明の便宜のため、Y軸方向を上下方向として示しており、Y軸方向を上下方向として説明している箇所があるが、実際の使用態様において、Y軸方向が上下方向になるとは限らない。
これらの図に示すように、蓄電ユニット30は、複数の蓄電素子100(本実施の形態では、8つの蓄電素子100)と、複数のスペーサ200(本実施の形態では、7つのスペーサ200)と、一対の挟持部材300と、複数の拘束部材400(本実施の形態では、4つの拘束部材410〜440)と、バスバーフレーム500と、複数のバスバー600とを備えている。
蓄電素子100は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池(単電池)であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。蓄電素子100は、扁平な矩形状を有しており、スペーサ200に隣接して配置されている。つまり、複数の蓄電素子100のそれぞれが、複数のスペーサ200のそれぞれと交互に配置され、Z軸方向に並べられている。要するに、スペーサ200は、蓄電素子100の側方に設けられる。
本実施の形態では、蓄電素子100は、外装体10内方に横向きにして配置されている(図2参照)が、同図では、説明の便宜のため、蓄電素子100は、電極端子を上方に向けて配置された状態で図示している。なお、蓄電素子100は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。蓄電素子100の詳細な構成の説明については、後述する。
スペーサ200は、隣り合う2つの蓄電素子100の間に配置され、当該2つの蓄電素子100間を絶縁する樹脂等で形成された絶縁性の板状部材を有する。つまり、スペーサ200は、絶縁部材である。本実施の形態では、8つの蓄電素子100の間に、7枚のスペーサ200が配置されている。なお、スペーサ200は、例えばポリカーボネートやポリプロピレン(PP)等の絶縁性の樹脂により形成されているが、絶縁性を有する部材であればどのような材質で形成されていてもかまわない。
また、スペーサ200は、蓄電素子100の正面側または背面側の略半分(Z軸方向に2つに分けた場合の略半分)を覆うように、形成されている。つまり、スペーサ200の正面側または背面側の両面(Z軸方向の両面)には凹部が形成されており、当該凹部に上記の蓄電素子100の略半分が挿入される。このような構成により、蓄電素子100を挟む2つのスペーサ200が、蓄電素子100のほとんどの部分を覆うこととなるので、スペーサ200によって、蓄電素子100と他の導電性部材との間の絶縁性を向上させることができている。スペーサ200の詳細な構成については、後述する。
挟持部材300は、一対の平板状部材である挟持部材310及び320からなり、複数の蓄電素子100を、当該複数の蓄電素子100の並び方向(Z軸方向)の両側から挟み込んで保持する。
つまり、挟持部材310は、複数の蓄電素子100のうちの最もZ軸方向プラス側に配置された蓄電素子100aよりも、Z軸方向プラス側に配置された平板状部材である。また、挟持部材320は、複数の蓄電素子100のうちの最もZ軸方向マイナス側に配置された蓄電素子100bよりも、Z軸方向マイナス側に配置された平板状部材である。そして、挟持部材310と挟持部材320とで、複数の蓄電素子100及び複数のスペーサ200を、当該複数の蓄電素子100及び複数のスペーサ200の並び方向(Z軸方向)の両側から挟み込んで保持する。
また、挟持部材300(挟持部材310、320)は、強度の観点等から、例えばステンレスやアルミニウム等の金属製(導電性)の部材で形成されているが、隣り合う蓄電素子100との間に、絶縁性の部材が配置されることで、蓄電素子100との絶縁性を確保している。なお、挟持部材300は、金属製(導電性)の部材に限定されず、例えば強度の高い絶縁性の部材で形成されていてもよい。また、挟持部材310と挟持部材320とは、同じ材質の部材で形成されていてもよいし、異なる材質の部材で形成されていてもかまわない。
拘束部材400は、両端が挟持部材300に取り付けられて、複数の蓄電素子100を拘束する部材である。つまり、拘束部材400は、当該複数の蓄電素子100を跨ぐように配置され、当該複数の蓄電素子100に対して複数の蓄電素子の並び方向(Z軸方向)における拘束力を付与する。なお、拘束部材400は、挟持部材300と同様に、例えばステンレスやアルミニウム等の金属製の部材で形成されているのが好ましいが、金属以外の部材で形成されていてもかまわない。
具体的には、拘束部材400は、一端が挟持部材310に取り付けられるとともに、他端が挟持部材320に取り付けられる。そして、拘束部材400は、複数の蓄電素子100及び複数のスペーサ200に対して、当該複数の蓄電素子100及び複数のスペーサ200の並び方向における拘束力を付与する。これにより、挟持部材310、320は、複数の蓄電素子100及び複数のスペーサ200をZ軸方向で挟み込み、かつ、拘束部材400からの拘束力を蓄電素子100及びスペーサ200に対して付与する。
ここで、拘束部材400は、拘束部材410〜440からなる。拘束部材410及び420は、複数の蓄電素子100の上下方向両側(Y軸方向の両側)に配置され、当該複数の蓄電素子100を当該両側から挟み込んで拘束する。また、拘束部材430及び440は、複数の蓄電素子100の両側方(X軸方向の両側)に配置され、当該複数の蓄電素子100を当該両側方から挟み込んで拘束する。
具体的には、拘束部材410及び拘束部材420は、当該複数の蓄電素子100のY軸方向プラス側及びマイナス側に配置された一対の長尺状かつ平板状の部材である。また、拘束部材430及び拘束部材440は、当該複数の蓄電素子100のX軸方向プラス側及びマイナス側に配置された一対の長尺状かつ平板状の部材である。また、拘束部材410及び拘束部材420のそれぞれは、X軸方向に並ぶ2本の長尺状かつ平板状の部材がX軸方向に連結されてなる部材である。また、拘束部材430及び拘束部材440のそれぞれは、1本の長尺状かつ平板状の部材からなり、Y軸方向に互いに異なる位置に配置されている。
バスバーフレーム500は、バスバー600と他の部材との絶縁、蓄電装置1内に配置される各種の配線等の保護、及び、バスバー600の位置規制を行うことができる部材である。特に、バスバーフレーム500は、バスバー600を、複数の蓄電素子100に対して位置決めする。
具体的には、バスバーフレーム500は、複数の蓄電素子100の上方(Y軸方向プラス側)に載置され、複数の蓄電素子100に対して位置決めされる。また、バスバーフレーム500上には、バスバー600が載置される。この際、バスバーフレーム500の有する突起部が、バスバー600に形成された開口部に挿入されることで、バスバーフレーム500に対してバスバー600が位置決めされる。これにより、バスバー600は、複数の蓄電素子100に対して位置決めされ、そして、複数の蓄電素子100が有するそれぞれの電極端子に接合される。
なお、バスバーフレーム500は、例えばポリカーボネートやポリプロピレン(PP)等の絶縁性の樹脂により形成されているが、絶縁性を有する部材であればどのような材質で形成されていてもかまわない。また、バスバーフレーム500の詳細な構成、及びバスバーフレーム500がバスバー600を位置決めする詳細な構成の説明については、後述する。
バスバー600は、複数の蓄電素子100のそれぞれと電気的に接続されるバスバーである。つまり、バスバー600は、複数の蓄電素子100が有するそれぞれの電極端子と電気的に接続される導電性の部材であり、当該複数の蓄電素子100が有するいずれかの電極端子同士を電気的に接続する。
なお、バスバー600は、導電性の部材として、例えばアルミニウムで形成されているが、バスバー600の材質は特に限定されない。また、バスバー600は、全てが同じ材質の部材で形成されていてもよいし、いずれかのバスバーが異なる材質の部材で形成されていてもかまわない。
次に、蓄電素子100の構成について、詳細に説明する。
図5は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子100の構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、蓄電素子100の容器110を透視して蓄電素子100の内部を示す斜視図である。
同図に示すように、蓄電素子100は、容器110、正極端子120及び負極端子130を備えている。また、容器110内方には、電極体140、正極集電体150及び負極集電体160が配置されている。なお、容器110の内部には電解液等の液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。
容器110は、金属からなる矩形筒状で底を備える本体と、当該本体の開口を閉塞する金属製の蓋部とで構成されている。容器110は、電極体140等を内部に収容後、蓋部と本体とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。
電極体140は、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる発電要素である。具体的には、電極体140は、正極と負極との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものを巻回されて形成された巻回型の電極体である。なお、電極体140は、平板状極板を積層した積層型の電極体であってもかまわない。
ここで、正極は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等からなる長尺帯状の導電性の正極集電箔の表面に正極活物質層が形成された電極板であり、負極は、銅または銅合金等からなる長尺帯状の導電性の負極集電箔の表面に負極活物質層が形成された電極板であり、セパレータは、微多孔性のシートである。なお、蓄電素子100に用いられる正極、負極及びセパレータは、特に従来用いられてきたものと異なるところはなく、蓄電素子100の性能を損なうものでなければ適宜公知の材料を使用できる。また、容器110に封入される電解液(非水電解質)としても、蓄電素子100の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。
正極端子120は、正極集電体150を介して、電極体140の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子130は、負極集電体160を介して、電極体140の負極に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子120及び負極端子130は、電極体140に蓄えられている電気を蓄電素子100の外部空間に導出し、また、電極体140に電気を蓄えるために蓄電素子100の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。
正極集電体150は、電極体140の正極と容器110の側壁との間に配置され、正極端子120と正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、正極集電体150は、正極の正極集電箔と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金等で形成されている。また、負極集電体160は、電極体140の負極と容器110の側壁との間に配置され、負極端子130と電極体140の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、負極集電体160は、負極の負極集電箔と同様、銅または銅合金等で形成されている。
次に、スペーサ200の構成について、詳細に説明する。
図6A及び図6Bは、本発明の実施の形態に係るスペーサ200の構成を示す斜視図である。なお、図6Aは、十字突出部231の構成を説明するための拡大図を含む。図7は、本発明の実施の形態に係るスペーサ200の構成を示す平面図である。
これらの図に示すように、スペーサ200は、蓄電素子100のZ軸方向側に配置される第一板状部材としての板状部材210と、蓄電素子100のX軸方向の両側及びY軸方向の両側に配置される壁部220とを有する。
スペーサ200は、板状部材210からZ軸方向の両側に向かって突出している、圧迫突出部211、環状突出部212及び中空突出部213、214を有する。板状部材210は、X−Y平面に沿って形成される、X軸方向に長い矩形状の板状部材である。圧迫突出部211、環状突出部212及び複数の中空突出部213、214は、蓄電素子100及びスペーサ200の間に対して拘束部材400により拘束力が付与された状態で、蓄電素子100に当接する突出部である。
圧迫突出部211は、蓄電素子100に当接することで蓄電素子100を圧迫する。圧迫突出部211は、板状部材210の中央付近に形成されており、Z軸方向から見たときにX軸方向に長い矩形状で突出している。つまり、圧迫突出部211は、蓄電素子100の側面の中央に対向する位置に設けられている。
環状突出部212は、蓄電素子100に向かって環状に突出し、かつ、環状の内方空間を密閉するように蓄電素子100に当接する。環状突出部212は、板状部材210の外周部からZ軸方向の両側に向かって突出している。つまり、スペーサ200は、板状部材210の両側方に設けられる2つの蓄電素子100のそれぞれに向かって突出した2つの環状突出部212を有する。環状突出部212は、壁部220の内側に沿って、圧迫突出部211を囲うように形成されている。つまり、圧迫突出部211は、環状突出部212の内方空間に形成されている。また、環状突出部212は、蓄電素子100の側面の外周部に沿って形成されている。
複数の中空突出部213、214は、内方に空間が形成されるように蓄電素子100に向かって突出している。複数の中空突出部213、214は、突出している部分の反対側が、突出している形状に沿うように窪んでいる形状を有する。つまり、複数の中空突出部213、214には、突出している部分の反対側が窪むことにより形成される空間が、内方に形成されている。また、複数の中空突出部213、214は、先端に向かうにつれて突出方向に垂直な方向での間隔が小さくなるように傾斜する形状を有する。つまり、複数の中空突出部213、214は、略円錐台形状で突出している。
複数の中空突出部213、214は、板状部材210からZ軸方向プラス側に突出している複数の第一中空突出部213と、板状部材210からZ軸方向マイナス側に突出している複数の第二中空突出部214とを含む。つまり、第一中空突出部213は、スペーサ200の両側方に設けられる2つの蓄電素子100の一方に向かって突出している。第二中空突出部214は、当該2つの蓄電素子100の他方に向かって突出している。なお、第一中空突出部213及び第二中空突出部214は、互いに反対側に向かって突出していることが異なるだけであり、突出及び陥没している形状は互いに同じである。複数の中空突出部213、214は、環状突出部212の内方空間に、圧迫突出部211を囲うように環状に並んで配置されている。また、複数の第一中空突出部213のそれぞれと、複数の第二中空突出部214のそれぞれとは、交互に配置されている。
壁部220は、板状部材210の外縁からZ軸方向の両側に向かって延び、かつ、蓄電素子100の四方を囲むように形成される。つまり、スペーサ200の、蓄電素子100の正面側または背面側の略半分を覆うような凹部は、板状部材210及び壁部220により、形成されている。壁部220は、蓄電素子100のY軸方向プラス側に設けられる壁部221と、蓄電素子100のY軸方向マイナス側に設けられる壁部222と、蓄電素子100のX軸方向プラス側に設けられる壁部223と、蓄電素子100のX軸方向マイナス側に設けられる壁部224とを有する。
壁部220には、壁部220から壁部220の外方に向かって十字状に突出している十字突出部230が形成されている。具体的には、壁部221には、Y軸方向プラス側に突出する2つの十字突出部231が形成されており、壁部222には、Y軸方向マイナス側に突出する2つの十字突出部232が形成されており、壁部223には、X軸方向プラス側に突出する十字突出部233が形成されており、壁部224には、X軸方向マイナス側に突出する十字突出部234が形成されている。
十字突出部231の形状について図6Aの拡大図を用いて説明する。なお、その他の十字突出部232〜234は、十字突出部231と比較して、突出する方向が異なるだけであり、形状は同一であるため、説明を省略する。図6Aの拡大図に示すように、十字突出部231は、X軸方向に長尺状の形状の主突出部231aを有する。つまり、十字突出部231は、板状部材210に平行な方向に延びる長尺状の形状の主突出部231aが形成されるように、Y軸方向プラス側に向かって突出している。また、十字突出部231は、さらに、長尺状の形状の主突出部231aに交差する長尺状の形状の副突出部231bを有する。つまり、副突出部231bは、Z軸方向に延びる長尺状の形状である。具体的には、十字突出部231は、主突出部231aからZ軸方向の両側に向かって延びる副突出部231bが主突出部231aのX軸方向の両端の2箇所で形成されるように、Y軸方向プラス側に向かって突出している。つまり、十字突出部231は、X軸方向及びZ軸方向に沿った長尺状の形状を有している。さらに言い換えると、十字突出部231は、Y軸方向に向かって十字状に突出している。このように、壁部220には、十字突出部230が形成されているため、拘束部材400により拘束された状態で、板状部材210及び壁部220を含むスペーサ本体部と、拘束部材400との間の間隔を十字突出部230で埋めることができる。つまり、十字突出部230は、スペーサ本体部と拘束部材400との間に配置されている充填部材として機能する。また、十字突出部230は、壁部220から突出するように形成されているため、スペーサ本体部と充填部材とは一体に形成されている。
スペーサ200は、環状突出部212が当接する蓄電素子100の面と交差する面に当接する位置に配置される第二突起部としての複数の突起部241、242を有する。本実施の形態では、スペーサ200は、板状部材210のX軸方向マイナス側の端部と壁部224とに跨がるように形成される4つの突起部241と、板状部材210のY軸方向プラス側の端部と壁部221とに跨がるように形成される4つの突起部242とを有する。
複数の突起部241は、スペーサ200の側方の所定の位置に蓄電素子100が配置された場合、蓄電素子100のX軸方向マイナス側の面と当接することにより、蓄電素子100をX軸方向プラス側に向けて付勢する。蓄電素子100は、複数の突起部241によりX軸方向プラス側に向けて付勢されているため、蓄電素子100のX軸方向プラス側の側面が壁部223に当接する。つまり、蓄電素子100は、複数の突起部241及び壁部223により、スペーサ200に対するX軸方向の位置決めがなされる。
複数の突起部242は、スペーサ200の側方の所定の位置に蓄電素子100が配置された場合、蓄電素子100のY軸方向プラス側の面と当接することにより、蓄電素子100をY軸方向マイナス側に向けて付勢する。蓄電素子100は、複数の突起部242によりY軸方向マイナス側に向けて付勢されているため、蓄電素子100のY軸方向マイナス側の側面が壁部222に当接する。つまり、蓄電素子100は、複数の突起部242及び壁部222により、スペーサ200に対するY軸方向の位置決めがなされる。
このように、スペーサ200は、複数の突起部241、242、壁部222及び壁部223が形成されている構成であるため、蓄電素子100とスペーサ200との間のX軸方向及びY軸方向の位置決めを容易にできる。
なお、スペーサ200は、一体に形成されている。つまり、スペーサ200が有する、板状部材210、壁部220、各突出部211、212、213、214、230及び複数の突起部241、242は、上述した材料(樹脂)により、一体成形されることにより形成されている。
次に、挟持部材300の構成について、詳細に説明する。
図8は、本発明の実施の形態に係る挟持部材310の構成を示す斜視図である。なお、本実施の形態では、挟持部材320は、挟持部材310と向きが異なるだけで、挟持部材310と同様の形状であるため説明を省略する。
挟持部材310は、X−Y平面に沿って形成されるX軸方向に長い矩形状の第二板状部材としての板状部材311と、板状部材311からZ軸方向マイナス側に延びており、かつ、蓄電素子100のX軸方向の両側及びY軸方向の両側に配置される接続部312〜315とを有する。挟持部材310は、金属製の部材のZ軸方向マイナス側に樹脂製の部材が重ねられることにより構成される二重構造の部材である。なお、二重構造の挟持部材ではなく、一重構造の挟持部材が採用されてもよい。
接続部312〜315は、板状部材311の外縁からZ軸方向マイナス側に向かって延び、かつ、複数の蓄電素子100のうちZ軸方向プラス側に配置された蓄電素子100aの四方を囲むように形成される。ここで、接続部312は、蓄電素子100aのY軸方向プラス側に設けられる。接続部313は、蓄電素子100aのY軸方向マイナス側に設けられる。接続部314は、蓄電素子100aのX軸方向プラス側に設けられる。接続部315は、蓄電素子100aのX軸方向マイナス側に設けられる。
接続部312〜315のそれぞれには、拘束部材400が接続されるためのねじ穴312a、314a(接続部313、315に対応するねじ穴は図示せず)が形成されている。つまり、拘束部材410〜440は、各接続部312〜315に交差する方向で、ボルト等の締結部材411〜441(図9参照)を用いて、各接続部312〜315に設けられたねじ穴312a、314aに対して接続されている。
接続部312〜315は、挟持部材310のうちの金属製の部材で構成されている部分では、曲げ加工により形成されている。つまり、挟持部材310のうちの金属製の部材で構成されている部分では、板状部材311と接続部312〜315とは一枚の金属製の板状部材に対してプレス加工による曲げ加工が行われることにより形成されている。なお、挟持部材310は、各接続部312〜315において、板状部材311と接続部312〜315のそれぞれとが交差する線に対して交差する方向に沿って打ち込まれることにより形成される複数の補強部312b〜315bを有する。つまり、複数の補強部312b〜315bは、接続部312〜315からスペーサ200側に向かって突出している。複数の補強部312b〜315bは、板状部材311及び接続部312〜315の内面側に跨がるように形成される。つまり、複数の補強部312b〜315bは、板状部材311と接続部312〜315のそれぞれとが交差する線に対して交差する方向(つまり、曲げ加工が行われた曲げの方向)に沿って突出しているため、当該方向における断面係数を向上させることができる。これにより、板状部材311と各接続部312〜315との間の曲げ加工部分の強度を向上させることができる。
次に、拘束部材400とスペーサ200との関係について図9及び図10を用いて説明する。
図9は、図3の、蓄電ユニット30からバスバーフレーム500とバスバー600とを分離した構成要素のA−A断面を示す図である。図10は、図3の、蓄電ユニット30からバスバーフレーム500とバスバー600とを分離した構成要素のB−B断面を示す図である。なお、図10は、領域A1を拡大した拡大図を含む。
これらの図に示すように、蓄電素子100のY軸方向プラス側に配置される拘束部材400とスペーサ本体部との間には十字突出部231〜234が配置されている。このように、十字突出部231〜234が配置されているため、拘束部材400は、十字突出部231〜234に付勢力(図9及び図10の白抜き矢印)を付与するようにスペーサ200に対して固定されていることになる。
ここで、拘束部材410を構成している、X軸方向に並ぶ2本の長尺状かつ平板状の部材のそれぞれの間に、2つの十字突出部231が配置されており、拘束部材420を構成している、X軸方向に並ぶ2本の長尺状かつ平板状の部材のそれぞれの間に、2つの十字突出部232が配置されている。つまり、蓄電素子100及びスペーサ200のY軸方向の両端には、2本ずつの長尺状かつ平板状の部材と、当該2本の部材に対応する2つの十字突出部231、232が配置されている。
また、蓄電素子100及びスペーサ200のX軸方向における両端に配置される2つの拘束部材430、440は、Y軸方向に異なる位置に配置されており、拘束部材430、440に対応して設けられるスペーサ200の十字突出部233、234も、Y軸方向に異なる位置に配置されている。より具体的には、拘束部材430及び十字突出部233は、蓄電素子100及びスペーサ200のY軸方向プラス側よりの位置に配置されており、拘束部材440及び十字突出部234は、蓄電素子100及びスペーサ200のY軸方向マイナス側よりの位置に配置されている。また、2つの拘束部材430、440及びこれらに対応して設けられる十字突出部233、234は、蓄電素子100の中心に対して互いに略対称な位置に配置される。つまり、2つの拘束部材430、440及びこれらに対応して設けられる十字突出部233、234は、X軸方向で互いに対向しないように、互い違いな位置に配置されている。
また、図10に示すように、拘束部材410、420と、複数の蓄電素子100の間に配置された複数のスペーサ200のそれぞれとの間には、十字突出部231、232が配置されている。つまり、拘束部材410、420と、複数のスペーサ200との間には、複数の十字突出部231、232が配置されている。また、複数の十字突出部231、232は、互いに離間した状態で、拘束部材410、420が延びる方向(つまり、Z軸方向)に並んで設けられている。
また、十字突出部231は、板状部材210の延長線上に設けられる。つまり、十字突出部231は、板状部材210をY軸方向プラス側に伸ばした位置に設けられている。なお、図示していないが、他の十字突出部232〜234についても、それぞれ、板状部材210をY軸方向マイナス側、X軸方向プラス側、X軸方向マイナス側に伸ばした位置に設けられている。
また、十字突出部231、232は、挟持部材310の接続部312および補強部312bのZ軸方向マイナス側に設けられる。また、十字突出部231、232は、挟持部材310の接続部および補強部のZ軸方向プラス側に設けられる。さらに、図示していないが、他の十字突出部233、234についても、同様に、それぞれ、挟持部材310、320のX軸方向両端に設けられる接続部および補強部のZ軸方向の両側に設けられる。
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電装置1によれば、スペーサ本体部と拘束部材400との間に配置されている充填部材としての十字突出部230を有する。つまり、スペーサ本体部と拘束部材400との間に十字突出部230が形成されているため、蓄電装置1に振動や衝撃が与えられたとしても、スペーサ200が拘束部材400に向かってずれることを抑制できる。
また、スペーサ200と、充填部材としての十字突出部230とは、一体に形成されている。このため、スペーサ200と十字突出部230との間の強度を向上させることができる。このため、蓄電装置1に振動や衝撃が与えられたとしても、十字突出部230がスペーサ200と拘束部材400との間の所定の位置からずれることを抑制できる。
また、十字突出部230は、スペーサ200の一部であって、蓄電素子100のX軸方向の両側及びY軸方向の両側に配置される壁部220に設けられる。このため、スペーサ200と拘束部材400との間の領域であって、十字突出部230が配置される領域を広げることができる。これにより、スペーサ200が拘束部材400に向かってずれることをより確実に抑制できる。
また、十字突出部230は、板状部材210の延長線上に設けられている。このため、拘束部材400から、スペーサ200に向けた力が加えられる場合、当該力を効率よく板状部材210に伝えることができる。これにより、スペーサ200が拘束部材400に向かってずれることをより確実に抑制できる。
また、十字突出部230は、板状部材210に平行な方向に長尺状の形状の主突出部を有する。つまり、十字突出部230は、Z軸方向に延びる拘束部材400に交差する方向に長尺状の形状を有するため、拘束部材400から主突出部が延びる方向にずれたとしても拘束部材400とスペーサ200との間に位置することができる。これにより、蓄電装置1に振動や衝撃が与えられたとしても、スペーサ200が拘束部材400に向かってずれることをより確実に抑制できる。
また、十字突出部230は、長尺状の形状の主突出部に交差して設けられる形状の副突出部を有する。このため、十字突出部230の強度を向上させることができる。
また、拘束部材400は、十字突出部230に付勢力を付与するようにスペーサ200に対して固定されている。つまり、スペーサ200は、十字突出部230を介して拘束部材400により押さえられているため、蓄電装置1に振動や衝撃が与えられたとしても、スペーサ200が拘束部材400に向かってずれることをより確実に抑制できる。
また、蓄電素子100及びスペーサ200をZ軸方向で挟み込む一対の挟持部材310、320の挟持部材310は、蓄電素子100のZ軸方向プラス側(またはマイナス側)に設けられる板状部材311と、蓄電素子100及びスペーサ200の少なくとも一方のX軸方向の両側及びY軸方向の両側に設けられ、かつ、拘束部材400が接続される接続部312〜315とを有する。また、挟持部材320も、挟持部材310と同様の構成を有する。つまり、拘束部材400とスペーサ200または蓄電素子100との間に挟持部材300の接続部が設けられるような構成であっても、拘束部材400とスペーサ200との間に十字突出部230が設けられているため、接続部が設けられることにより生じる拘束部材400とスペーサ200または蓄電素子100との間の隙間を十字突出部230により埋めることができる。このため、蓄電装置1に振動や衝撃が与えられたとしても、スペーサ200が拘束部材400に向かってずれることをより確実に抑制できる。
また、挟持部材310は、板状部材311及び接続部312〜315の間に跨がって設けられ、スペーサ200に向かって突出する補強部312b〜315bを有する。また、挟持部材320も、挟持部材310と同様の構成を有する。つまり、スペーサ200に向かって突出する補強部が設けられ、拘束部材400とスペーサ200との間にさらに隙間が生じるような構成の挟持部材が採用されていても、拘束部材とスペーサとの間に十字突出部230が設けられているため、当該隙間を十字突出部230により埋めることができる。このため、挟持部材300の強度を向上させつつ、スペーサ200が拘束部材400に向かってずれることをより確実に抑制できる。
また、蓄電装置1の複数のスペーサ200と拘束部材400との間には、複数の十字突出部230が設けられており、複数の十字突出部230は、互いに離間した状態で、拘束部材400が延びる方向(つまり、Z軸方向)に並んで設けられる。つまり、複数の十字突出部230は、拘束部材400と複数のスペーサ200との間にそれぞれが離散的に独立して設けられている。このため、複数の十字突出部230のうちの一の十字突出部230の変形が他の十字突出部230に影響しない。これにより、複数の十字突出部230のそれぞれは、拘束部材400及びスペーサ200に当接しやすくできる。このため、複数のスペーサ200が拘束部材400に向かってずれることをより確実に抑制できる。
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電装置1について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施の形態では、充填部材としての十字突出部230は、スペーサ200と一体に形成されているが、これに限らずに、別体の充填部材が拘束部材とスペーサとの間に設けられる構成であってもよい。また、充填部材としての突出部がスペーサに向かって突出している拘束部材が採用された蓄電装置であってもよい。この場合、スペーサには充填部材としての突出部が形成されていなくてもよいし、スペーサ及び拘束部材の両方に充填部材が設けられていてもよい。なお、拘束部材に形成される充填部材としての突出部は、拘束部材を構成する金属部材を突出させることで形成してもよいし、樹脂からなる別部材を接合するなどして一体化することで形成してもよい。なお、充填部材としては、外力が加わった場合でも蓄電素子100が損傷しにくいように、金属よりも樹脂で構成することが好ましい。
また、上記実施の形態では、絶縁部材としてのスペーサ200と拘束部材400との間に充填部材としての十字突出部231〜234が形成されているが、充填部材は、スペーサ200と拘束部材400との間に形成されていなくてもよく、例えば、バスバーフレームと拘束部材との間に形成されていてもよい。つまり、蓄電素子のZ軸方向側に配置される絶縁部材と、拘束部材との間に充填部材が配置されている構成の蓄電装置であればよい。
また、上記実施の形態では、拘束部材400が充填部材としての十字突出部230に付勢力を付与した状態でスペーサ200に対して固定されているが、これに限らずに、拘束部材400は充填部材に付勢力を付与しておらず、当接しているだけの構成であってもよいし、スペーサ200が拘束部材400に向かって移動することを規制する構成であれば、拘束部材400と充填部材とは必ずしも当接していなくてもよい。
また、上記実施の形態では、充填部材としての十字突出部230は、スペーサ200の壁部220に設けられる構成であるが、これに限らない。例えば、壁部が形成されていないスペーサの場合には、当該スペーサと拘束部材との間に充填部材が配置されていればよい。
また、上記実施の形態では、充填部材としての十字突出部230は、板状部材210の延長線上に設けられているが、これに限らずに、充填部材は、スペーサと拘束部材との間に配置されていれば、板状部材の延長線上に配置されていなくてもよい。
また、上記実施の形態では、充填部材として十字形状に突出した十字突出部230が形成されているが、十字形状に突出していなくてもよく、矩形状や多角形状、円形状、楕円形状等の様々な形状に突出していてもよい。
また、上記実施の形態では、挟持部材300には、スペーサ200に向かって(つまり、板状部材311と接続部312〜315との接続部分の内側に向かって)突出する補強部が形成されているが、これに限らずに、拘束部材400(つまり、板状部材と接続部との接続部分の外側)に向かって突出する補強部が形成された挟持部材が採用されてもよい。なお、板状部材と接続部との接続部分の外側に向かって突出する補強部は、外側に向かって打ち込まれることで形成されてもよいし、肉厚部が設けられた板状部材を肉厚部が外側になるように曲げることより形成されてもよい。なお、打ち込みで補強部を形成する場合には、内側に打ち込む方が、作り易いため好ましい。なお、肉厚部は、溶接により肉付けされることで形成されてもよい。なお、肉厚部は、板状部材と接続部との接続部分の内側に設けられる補強部にも適用できる。なお、補強部は、外側に向かって突出させて形成よりも、内側に向かって突出させて形成した方が、板状部材及び接続部の接続部分の内方に突出している部分を収めることができるため、挟持部材の構成をコンパクトにできる。
また、上記実施の形態では、挟持部材300に補強部が形成される形態であるが、拘束部材に補強部が形成されてもよい。なお、拘束部材に形成される補強部としては、拘束部材が延びる方向に延びる突条の突出部が考えられる。この補強部は、拘束部材のうちの最も応力がかかりやすい部分である、挟持部材の接続部と接続されている部分に設けられていてもよい。これにより、蓄電装置に振動や衝撃が与えられても拘束部材が当該部分で変形することを低減できる。また、このような補強部が形成された拘束部材であっても、拘束部材とスペーサとの間には充填部材が設けられる構成であるため、蓄電素子が拘束部材に向かって移動することを防ぐことができる。
また、上記実施の形態では、蓄電装置1は、複数の蓄電素子100を備える構成であるが、1つの蓄電素子を備える構成の蓄電装置にも適用できる。
また、本発明は、このような蓄電装置1として実現することができるだけでなく、蓄電装置1が備えるスペーサ200としても実現することができる。
また、上記実施の形態及びその変形例が備える各構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。