JP2016054117A

JP2016054117A - 蓄電装置

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Publication number: JP2016054117A
Application number: JP2014180521A
Authority: JP
Inventors: 彰吾 ▲つる▼田; Shogo Tsuruta; 雄一郎山本; Yuichiro Yamamoto
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-04-14
Anticipated expiration: 2034-09-04
Also published as: JP6330589B2

Abstract

【課題】蓄電素子の状態を精度よく計測することができる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電素子１００を備える蓄電装置１であって、蓄電素子１００の状態を計測する計測部７４０と、当接されることで蓄電素子１００の状態を計測部７４０が計測可能な被計測体と、変形することで、被計測体に向けて計測部７４０を付勢する付勢部７２３と、付勢部７２３の計測部７４０とは反対側に設けられ、付勢部７２３が当該反対側に向かって変形することを規制する第一規制部と、を備える。【選択図】図１２

Description

本発明は、蓄電素子と蓄電素子の状態を計測する計測部とを備える蓄電装置に関する。

従来、複数の蓄電素子（電池セル）を備える蓄電装置（組電池）において、蓄電装置の温度を検出する温度センサ（温度検出器）が設けられた構成が知られている（特許文献１参照）。特許文献１の蓄電装置では、温度センサは、複数の蓄電素子の、複数の蓄電素子の並び方向に交差する方向側に配置されている。そして、当該温度センサの検出結果は、蓄電装置の制御に利用されている。

特開２０１３−２０８９１号公報

しかしながら、上記従来の蓄電装置では、例えば、振動や衝撃が蓄電装置に与えられた場合には、温度センサまたは蓄電素子が移動することにより、温度センサ及び蓄電素子の位置関係が最適な状態から離れてしまうおそれがある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、蓄電素子の状態を精度よく計測することができる蓄電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電装置は、蓄電素子を備える蓄電装置であって、前記蓄電素子の状態を計測する計測部と、当接されることで前記蓄電素子の状態を前記計測部が計測可能な被計測体と、前記被計測体に向けて前記計測部を付勢する付勢部と、前記付勢部の前記計測部とは反対側に設けられる第一規制部と、を備える。

これによれば、付勢部は、付勢部の計測部とは反対側に設けられる第一規制部材により規制されるため、付勢部が当該反対側に向かって変形しすぎることを抑制できる。これにより、蓄電装置に振動や衝撃が与えられたとしても、付勢部が変形しすぎることにより破損することを防ぐことができる。このため、付勢部が計測部を被計測体に向けて付勢している状態に維持することができ、計測部が蓄電素子の状態を精度よく計測することができる。

また、前記付勢部は、弾性変形する変形部を有し、前記第一規制部は、前記変形部の弾性変形を規制してもよい。

これによれば、付勢部は、弾性変形の範囲で第一規制部により変形部の変形が規制されるため、付勢部が塑性変形することを防ぐことができる。これにより、付勢部による計測部への付勢力が低下することを防ぐことができる。

また、前記第一規制部は、発熱体または熱伝導体であってもよい。

このため、第一規制部が発熱体または熱伝導体であっても、計測部と発熱体または熱伝導体との間に付勢部を設けることができるため、計測部に及ぼす発熱体または熱伝導体からの熱の影響を低減することができる。これにより、発熱体または熱伝導体であっても第一規制部として利用できるため、蓄電装置の構成をコンパクトにできる。

また、前記被計測体は、前記蓄電素子、前記蓄電素子の電極端子に電気的に接続されるバスバー及び前記蓄電素子を収容する筐体の少なくとも１つであってもよい。

このため、計測部は、蓄電素子、バスバー、及び筐体の少なくとも１つの状態を蓄電素子の状態として精度よく計測できる。

また、前記計測部は、前記被計測体の温度を計測する温度センサであってもよい。

このため、計測部は、被計測体の温度を精度よく計測できる。

また、さらに、前記計測部の前記被計測体に向けた移動を規制する第二規制部を備えてもよい。

このため、計測部が付勢部から付勢力を受けない位置まで移動することを規制することができる。これにより、計測部が付勢部から付勢力を受けた状態で、被計測体に近づけることができる。

また、さらに、前記計測部の一部が突出した状態で前記計測部を保持する容器を備え、前記容器は、前記付勢部の変形が前記第一規制部により規制されているときの前記計測部の位置である第一位置から、前記計測部の移動が前記第二規制部により規制されているときの前記計測部の位置である第二位置までの長さが、前記計測部が第二位置に位置するときに、前記計測部が前記容器から突出する長さより短くなるように、前記計測部を保持してもよい。

これによれば、第二位置から第一位置まで計測部が移動する長さよりも、計測部が容器から突出する長さの最大が長い。これにより、計測部は、容器の最も内方に位置する第一位置に位置するときであっても、容器から突出した状態となる。このため、容器と蓄電素子とを組み立てたときに、計測部が容器から突出しない状態となることを防止することができる。つまり、計測部が容器から露出された状態となるように維持できるため、蓄電素子の状態を精度よく計測できる。

また、本発明の一態様に係る蓄電装置は、蓄電素子を備える蓄電装置であって、前記蓄電素子の状態を計測する計測部と、当接されることで前記蓄電素子の状態を前記計測部が計測可能な被計測体と、前記被計測体に向けて前記計測部を付勢する付勢部と、前記付勢部の前記計測部とは反対側に設けられる第一規制部と、前記計測部の一部が突出した状態で前記計測部を保持する容器と、を備え、前記容器は、前記付勢部の変形が前記第一規制部により規制されているときの前記計測部の位置である第一位置から、前記被計測体に当接しているときの前記計測部の位置である第二位置までの長さが、前記計測部が第二位置に位置するときに、前記計測部が前記容器から突出する長さより短くなるように、前記計測部を保持する。

また、前記計測部は、前記付勢部により付勢力を付与された状態で、前記被計測体に面接触していてもよい。

このため、蓄電装置に振動や衝撃が加えられたとしても、計測部が被計測体に面接触している状態に維持できる。これにより、蓄電素子の状態を精度よく計測できる。

また、前記変形部は、片持ち梁状に形成されたバネであってもよい。

このように、変形部を単純な構造とできるため、蓄電装置の製造を容易にできる。

本発明における蓄電装置によれば、蓄電素子の状態を精度よく計測することができる。

本発明の実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る蓄電装置を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。本発明の実施の形態に係る蓄電ユニットの構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る蓄電ユニットの構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る蓄電素子の構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る電気機器の構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る電気機器を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。本発明の実施の形態に係る蓄電ユニットと電気機器の一部との位置関係を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る電気機器の容器本体の構成を示す斜視図である。蓄電ユニット及び電気機器が組み立てられた組立体を、計測部を通過するＸ−Ｙ平面で切断したときの断面図である。蓄電ユニット及び電気機器が組み立てられた組立体を、計測部を通過するＸ−Ｚ平面で切断したときの断面図である。付勢部の移動が正極バスバーにより規制されることを説明するための図である。

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の詳細な構成の説明については、後述する。

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。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１００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１００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。

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、電気機器４０の構成について、詳細に説明する。

図６は、本発明の実施の形態に係る電気機器４０の構成を示す斜視図である。図７は、本発明の実施の形態に係る電気機器４０を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。図８は、本発明の実施の形態に係る蓄電ユニット３０と電気機器４０の一部との位置関係を示す斜視図である。

図６及び図７に示すように、電気機器４０は、箱状の電気機器容器７０１の内方に、回路基板７３０と、計測部７４０と、正極バスバー７５０と、リレー７６０とを含む各種部品が収容されることで構成されている。

電気機器容器７０１は、例えばポリカーボネートやポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の絶縁性の樹脂からなる箱状部材であり、蓋部７１０と、容器本体７２０とからなる。蓋部７１０は、外周部（具体的には、Ｙ軸方向の両端及びＺ軸方向の両端）に容器本体７２０と係合するための複数の係合部７１１を有する。容器本体７２０は、各種部品を収容可能な矩形筒状で底を備えた構成であり、側壁（具体的には、Ｙ軸方向の両端及びＺ軸方向の両端に形成される側壁）に複数の係合部７１１により係合される、突起状の複数の被係合部７２１を有する。電気機器容器７０１は、蓋部７１０の複数の係合部７１１がそれぞれ、容器本体７２０複数の被係合部７２１に係合することにより、各種部品を収容する箱状部材となる。

回路基板７３０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１００の正極端子１２０または負極端子１３０、計測部７４０等に接続され、例えば、当該蓄電素子１００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。

計測部７４０は、蓄電ユニット３０のうちの２つの蓄電素子１００の温度を計測する温度センサ（サーミスタ）である。計測部７４０は、容器本体７２０のＸ軸方向マイナス側の底面に形成される開口部７２２に配置される。つまり、計測部７４０は、蓄電素子１００のＸ軸方向プラス側に設けられる。具体的には、計測部７４０は、図８に示すように、蓄電ユニット３０のうちのＺ軸方向プラス側から２番目に配置される蓄電素子１００ａの温度を計測する計測部７４１と、Ｚ軸方向プラス側から４番目に配置される蓄電素子１００ｂの温度を計測する計測部７４２とを有する（図３及び図４も参照）。計測部７４１は、蓄電素子１００ａの負極側の側面に面接触するように配置されており、計測部７４２は、蓄電素子１００ｂの正極側の側面に面接触するように配置されている。より具体的には、計測部７４０は、スペーサ２００により覆われている蓄電素子１００のＸ軸方向プラス側の側面のうち、スペーサ２００に設けられた開口部２２３ａにより露出されている側面に、面接触するように配置されている。また、計測部７４０は、リード線７４３（図１０参照）により回路基板７３０に電気的に接続されている。

このように、計測部７４０は、蓄電ユニット３０のうちの複数の蓄電素子１００の並び方向（Ｚ軸方向）の中央付近に配置される蓄電素子１００ｂの温度を計測しているため、複数の蓄電素子１００のうちの温度が上昇しやすい蓄電素子１００ｂの温度を計測できる。また、計測部７４２は、蓄電素子１００ｂの正極側の側面に配置されるため、蓄電素子１００ｂのうちで温度が上昇しやすい部分での温度を計測できる。つまり、計測部７４２は、蓄電ユニット３０のうちで最も温度が上昇しやすい部分の温度を計測している。このため、計測部７４２で計測された温度を、回路基板７３０での各種制御に有効に利用できる。

正極バスバー７５０は、複数の蓄電素子１００がバスバー６００により電気的に接続されてなる蓄電ユニット３０の正極端子と、リレー７６０とに電気的に接続されるバスバーである。正極バスバー７５０は、蓄電ユニット３０の正極端子と、リレー７６０とに接続される部分を除く部分が、熱収縮チューブによりなる絶縁部材７５１により覆われている。

リレー７６０は、正極バスバー７５０と、正極外部端子２１とに電気的に接続されており、回路基板７３０の制御信号に応じて蓄電ユニット３０の正極端子と正極外部端子２１との導通及び非導通を切り替えるリレースイッチである。

次に、計測部７４０を蓄電素子１００に向けて付勢する構成について説明する。

図９は、本発明の実施の形態に係る電気機器４０の容器本体７２０の構成を示す斜視図である。図１０は、蓄電ユニット３０及び電気機器４０が組み立てられた組立体を、計測部７４０を通過するＸ−Ｙ平面で切断したときの断面図である。図１１は、蓄電ユニット３０及び電気機器４０が組み立てられた組立体を、計測部７４０を通過するＸ−Ｚ平面で切断したときの断面図である。図１２は、図１０の拡大図に対応する図であり、付勢部７２３の移動が正極バスバー７５０により規制されることを説明するための図である。

これらの図に示すように、容器本体７２０には、計測部７４０をＸ軸方向マイナス側に露出した状態で収容するための開口部７２２が形成されている。また、開口部７２２には、計測部７４０が収容された状態で、容器本体７２０からＸ軸方向マイナス側に脱落しないようにするための第二規制部７２４が形成されている。第二規制部７２４は、計測部７４０の蓄電素子１００に向けた移動を規制する。具体的には、第二規制部７２４は、計測部７４０のフランジ部７４０ａのＸ軸方向マイナス側の面に当接することで、計測部７４０のＸ軸方向マイナス側への移動を規制する。なお、フランジ部７４０ａは、図１１に示すように、計測部７４０のＸ軸方向マイナス側の端部からＺ軸方向の両側に突出する形状の計測部７４０の一部である。

また、容器本体７２０には、変形することで、蓄電素子１００に向けて計測部７４０を付勢する付勢部７２３が形成されている。つまり、付勢部７２３は、付勢部７２３のＸ軸方向マイナス側に設けられる計測部７４０をＸ軸方向マイナス側に向けて付勢する。付勢部７２３は、具体的には、変形部７２３ａと、当接部７２３ｂとを有する。なお、付勢部７２３は、容器本体７２０と同じ材料で構成されていてもよいし、別の材料で構成されていてもよい。付勢部７２３は、別の材料で構成されている場合には、第一規制部（本実施の形態では正極バスバー７５０）よりも熱伝導性の低い金属から構成されていることが好ましい。つまり、付勢部７２３は、計測部７４０に及ぼす第一規制部材からの熱の影響をより低減することができるため、第一規制部よりも熱伝導性の低い材料から構成されていることが好ましい。また、付勢部７２３は、容器本体と一体的に形成されていてもよいし、別部材が固定されることにより形成されていてもよい。

変形部７２３ａは、図１０に示すように、Ｙ軸方向に沿って延びる棒状の部材であり、容器本体７２０にＹ軸方向プラス側の端部が固定された片持ち梁状に形成されたバネである。つまり、変形部７２３ａは、弾性変形する。付勢部７２３は、図１０または図１１の拡大図の白抜き矢印で示すように、変形部７２３ａが変形する（たわむ）ことで、Ｘ軸方向マイナス側に向けて計測部７４０を付勢している。

当接部７２３ｂは、変形部７２３ａのＹ軸方向マイナス側の端部に変形部７２３ａよりもＸ軸方向マイナス側に突出する形状を有する。当接部７２３ｂは、Ｘ軸方向マイナス側の端部が、計測部７４０のＸ軸方向プラス側に当接する。

このように、計測部７４０は、付勢部７２３により付勢力を付与された状態で、蓄電素子１００に面接触された状態が維持される。また、計測部７４０は、Ｘ軸方向プラス側から付勢部７２３により押さえられ、かつ、フランジ部７４０ａがＸ軸方向マイナス側から第二規制部７２４により当接されることにより、容器本体７２０に保持される。

また、容器本体７２０には、付勢部７２３のＸ軸方向プラス側に正極バスバー７５０が配置されている。つまり、正極バスバー７５０は、付勢部７２３の計測部７４０とは反対側に設けられ、付勢部７２３が当該反対側に向かって変形することを規制する第一規制部として機能する。具体的には、正極バスバー７５０は、変形部７２３ａの弾性変形を規制する。なお、正極バスバー７５０は、正極バスバー７５０に電流が流れているときに発熱する発熱体である。

図１２の上部の拡大図は、計測部７４０の移動が第二規制部７２４により規制されているときの図１０の拡大図である。図１２の下部の拡大図は、付勢部７２３の変形が第一規制部（正極バスバー７５０）により規制されているときの図１０の拡大図である。

同図に示すように、付勢部７２３は、当接部７２３ｂがＸ軸方向プラス側に移動するように、変形部７２３ａが変形したときに、当接部７２３ｂが正極バスバー７５０に当接することにより、変形部７２３ａの変形が規制される。ここで、付勢部７２３の変形が正極バスバー７５０により規制されているときの計測部７４０の位置を第一位置Ｐ１とし、計測部７４０の移動が第二規制部７２４により規制されているときの計測部７４０の位置を第二位置Ｐ２とする場合を考える。この場合、第一位置Ｐ１から第二位置Ｐ２までの長さｄ１は、計測部７４０が第二位置Ｐ２に位置するときに、計測部７４０が電気機器容器７０１から突出する長さｄ２より短い。つまり、電気機器容器７０１は、長さｄ１が長さｄ２より短くなるように、計測部７４０を保持する。なお、第二位置Ｐ２は、計測部７４０が蓄電素子１００（被計測体）に当接しているときの位置としてもよい。

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、付勢部７２３は、計測部７４０を蓄電素子１００に向けて付勢する方向とは反対側に向かって変形することを正極バスバー７５０により規制されるため、付勢部７２３が当該反対側に向かって変形しすぎることを抑制できる。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、付勢部７２３が変形しすぎることにより破損することを防ぐことができる。このため、付勢部７２３が計測部７４０を蓄電素子１００に向けて付勢している状態に維持することができる。これにより、計測部が蓄電素子１００の状態を精度よく計測することができる。

また、第一規制部として機能する正極バスバー７５０は、付勢部７２３の変形部７２３ａの弾性変形を規制する。つまり、付勢部７２３は、弾性変形の範囲で正極バスバー７５０により変形部７２３ａの変形が規制されるため、付勢部７２３が塑性変形することを防ぐことができる。これにより、付勢部７２３による計測部７４０への付勢力が低下することを防ぐことができる。

また、計測部７４０は、付勢部７２３により付勢力を付与された状態で、蓄電素子１００に面接触している。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、計測部７４０が蓄電素子１００に面接触している状態に維持できる。これにより、蓄電素子１００の状態を精度よく計測できる。

また、第一規制部として機能する正極バスバー７５０は、熱を発する発熱体または熱伝導体である。このため、第一規制部が正極バスバー７５０のような発熱体または熱伝導体であっても、計測部７４０と正極バスバー７５０との間に付勢部７２３を設けることができる。このため、計測部７４０に及ぼす正極バスバー７５０からの熱の影響を低減することができる。これにより、発熱体または熱伝導体であっても第一規制部として利用できるため、蓄電装置１の構成をコンパクトにできる。

また、計測部７４０は、蓄電素子１００の温度を計測する温度センサである。このため、計測部７４０は、蓄電素子１００の温度を精度よく計測できる。

また、変形部７２３ａは、片持ち梁状に形成されたバネである。このように、変形部を単純な構造とできるため、蓄電装置１の製造を容易にできる。

また、蓄電装置１は、計測部７４０の蓄電素子１００に向けた移動を規制する第二規制部７２４を備える。このため、計測部７４０が付勢部７２３から付勢力を受けない位置まで移動することを規制することができる。これにより、計測部７４０が付勢部７２３から付勢力を受けた状態で、蓄電素子１００に近づけることができる。また、第二規制部７２４は、計測部７４０が収容される電気機器容器７０１に形成されている。このため、計測部７４０が電気機器容器７０１から脱落することを防止できる。

また、電気機器容器７０１は、長さｄ１が長さｄ２より短くなるように、計測部７４０を保持する。ここで、長さｄ１とは、第一位置Ｐ１から第二位置Ｐ２までの長さである。長さｄ２とは、計測部７４０が第二位置Ｐ２に位置するときに、計測部７４０が電気機器容器７０１から突出する長さである。また、第一位置Ｐ１とは、付勢部７２３の変形が正極バスバー７５０により規制されているときの計測部７４０の位置である。第二位置Ｐ２とは、計測部７４０の移動が第二規制部７２４により規制されているときの計測部７４０の位置である。つまり、第二位置Ｐ２から第一位置Ｐ１まで計測部７４０が移動する長さよりも、計測部７４０が電気機器容器７０１から突出する長さの最大が長い。これにより、計測部７４０は、電気機器容器７０１の最も内方に位置する第一位置Ｐ１に位置するときであっても、電気機器容器７０１から突出した状態となる。このため、電気機器容器７０１と蓄電素子１００とを組み立てたときに、計測部７４０が電気機器容器７０１から突出しない状態となることを防止することができる。つまり、蓄電装置１では、計測部７４０が電気機器容器７０１から露出された状態となるように維持できるため、蓄電素子１００の状態を精度よく計測できる。

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、計測部７４０は、蓄電素子１００の温度を蓄電素子１００に直接当接することで計測しているが、これに限らずに、例えば、バスバー（バスバー６００、正極バスバー７５０を含む）、筐体（外装体１０を含む）などのその他の構造物の温度を計測してもよい。つまり、計測部は、当接することで蓄電素子１００の温度を計測可能な被計測体であれば、蓄電素子、バスバー及び筐体の少なくとも１つの温度を計測できていればよい。なお、この場合、その他の構造物の温度と、蓄電素子１００の温度との関係が予め分かっていれば、当該関係に基づいて蓄電素子１００の温度を推測することもできる。

また、上記実施の形態では、計測部７４０は、蓄電素子１００の状態として温度を計測する温度センサであるが、温度センサに限らない。計測部は、例えば、蓄電素子１００の状態として、充放電状態を計測する電流センサであってもよいし、蓄電素子１００の電圧を計測する電圧センサであってもよい。なお、この場合には、計測部は、蓄電素子１００の正極端子１２０及び負極端子１３０に当接するように設けられることになる。

また、上記実施の形態では、第一規制部として正極バスバー７５０を採用しているが、これに限らない。例えば、電気機器容器７０１の容器本体７２０に第一規制部としての構造物を形成してもよいし、リレー７６０、ヒートシンク、ヒューズなどその他の部品を採用してもよい。

また、上記実施の形態では、変形部７２３ａは、片持ち梁状に形成されたバネであるが、これに限らずに、変形することで付勢力を計測部に付与するような構成であれば、例えば、渦巻き状に形成されたバネであってもよいし、板バネであってもよい。

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、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。

本発明は、蓄電素子と蓄電素子の状態を計測する計測部とを備える蓄電装置として有用である。

１蓄電装置
１０外装体
１１第一外装体
１２第二外装体
２１正極外部端子
２２負極外部端子
３０蓄電ユニット
４０電気機器
１００、１００ａ、１００ｂ蓄電素子
１１０容器
１２０正極端子
１３０負極端子
１４０電極体
１５０正極集電体
１６０負極集電体
２００スペーサ
２２３ａ開口部
３００、３１０、３２０挟持部材
４００、４１０、４２０、４３０、４４０拘束部材
５００バスバーフレーム
６００バスバー
７０１電気機器容器
７１０蓋部
７１１係合部
７２０容器本体
７２１被係合部
７２２開口部
７２３付勢部
７２３ａ変形部
７２３ｂ当接部
７２４第二規制部
７３０回路基板
７４０、７４１、７４２計測部
７４０ａフランジ部
７５０正極バスバー
７５１絶縁部材
７６０リレー
Ｐ１第一位置
Ｐ２第二位置

Claims

蓄電素子を備える蓄電装置であって、
前記蓄電素子の状態を計測する計測部と、
当接されることで前記蓄電素子の状態を前記計測部が計測可能な被計測体と、
前記被計測体に向けて前記計測部を付勢する付勢部と、
前記付勢部の前記計測部とは反対側に設けられる第一規制部と、を備える
蓄電装置。
前記付勢部は、弾性変形する変形部を有し、
前記第一規制部は、前記変形部の弾性変形を規制する
請求項１に記載の蓄電装置。
前記第一規制部は、発熱体または熱伝導体である
請求項１または２に記載の蓄電装置。
前記被計測体は、前記蓄電素子、前記蓄電素子の電極端子に電気的に接続されるバスバー及び前記蓄電素子を収容する筐体の少なくとも１つである
請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電装置。
前記計測部は、前記被計測体の温度を計測する温度センサである
請求項１から４のいずれか１項に記載の蓄電装置。
さらに、
前記計測部の前記被計測体に向けた移動を規制する第二規制部を備える
請求項１から５のいずれか１項に記載の蓄電装置。
さらに、
前記計測部の一部が突出した状態で前記計測部を保持する容器を備え、
前記容器は、前記付勢部の変形が前記第一規制部により規制されているときの前記計測部の位置である第一位置から、前記計測部の移動が前記第二規制部により規制されているときの前記計測部の位置である第二位置までの長さが、前記計測部が第二位置に位置するときに、前記計測部が前記容器から突出する長さより短くなるように、前記計測部を保持する
請求項６に記載の蓄電装置。
蓄電素子を備える蓄電装置であって、
前記蓄電素子の状態を計測する計測部と、
当接されることで前記蓄電素子の状態を前記計測部が計測可能な被計測体と、
前記被計測体に向けて前記計測部を付勢する付勢部と、
前記付勢部の前記計測部とは反対側に設けられる第一規制部と、
前記計測部の一部が突出した状態で前記計測部を保持する容器と、を備え、
前記容器は、前記付勢部の変形が前記第一規制部により規制されているときの前記計測部の位置である第一位置から、前記被計測体に当接しているときの前記計測部の位置である第二位置までの長さが、前記計測部が第二位置に位置するときに、前記計測部が前記容器から突出する長さより短くなるように、前記計測部を保持する
蓄電装置。