JP2017152161A - 蓄電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の部材の組み付け基準を均一化することで、各部材の組立精度を高める。【解決手段】蓄電素子1は、複数の蓄電素子100と、複数の蓄電素子100の間もしくは近接して配置される1以上のスペーサ310を有するスペーサユニット300と、複数の蓄電素子100及びスペーサユニット300の上方に配置された複数の部材(バスバーフレーム600、遮熱プレート700、保持部材30)と、を備え、スペーサユニット300は、複数の部材を個別に係止する複数の係止部339を有する。【選択図】図10

Description

本発明は、蓄電素子と外装体とを備える蓄電装置に関する。
従来、外装体内に、複数の蓄電素子を収容した蓄電装置が知られている。外装体には、蓄電素子以外にも多数の部材が内蔵されており、これらの部材が個別に係止されている(例えば特許文献1参照)。
特開2013−191422号公報
ところで、従来から蓄電装置においては、外装体に内蔵される各部材の組立精度を高めたいとの要望がある。
本発明の目的は、複数の部材の組み付け基準を均一化することで、各部材の組立精度を高めることである。
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、複数の蓄電素子と、複数の蓄電素子の間もしくは側方に配置される1以上のスペーサを有するスペーサユニットと、複数の蓄電素子及びスペーサユニットの上方に配置された複数の部材と、を備え、スペーサユニットは、複数の部材を個別に係止する複数の係止部を有する。
これによれば、スペーサユニットには、当該スペーサユニットの上方に配置された複数の部材を個別に係止する複数の係止部が備えられているので、スペーサユニットを基準として複数の部材を係止することができる。したがって、複数の部材の組み付け基準を均一化することができ、組立精度を高めることができる。また、ネジや接着剤などを用いなくとも、複数の部材を係止できるので、製造コストを抑制することができる。
また、スペーサは、それぞれ前記係止部を複数有してもよい。
これによれば、1つのスペーサに複数の係止部が備えられているので、当該1つのスペーサに備わる複数の係止部でそれぞれ異なる部材を係止することができる。したがって、スペーサ単体であっても複数の部材の組み付け基準を安定化することができる。
また、スペーサユニットは、スペーサとして第一スペーサと第二スペーサとを含み、複数の部材は、第一部材と第二部材とを有し、第一スペーサは、係止部を有し、当該係止部を介して第一部材を係止し、第二スペーサは、係止部を有し、当該係止部を介して第二部材を係止してもよい。
これによれば、第一スペーサが第一部材を係止し、第二スペーサが第二部材を係止するので、1つのスペーサが1つの部材を係止するために用いられている。したがって、1つのスペーサで複数の部材を係止する場合と比べても、各部材を安定して係止することができる。
また、係止部は、複数の部材をスペーサに向けて支持した状態で係止してもよい。
これによれば、複数の部材が係止部によってスペーサに向けて支持された状態で係止されているので、複数の部材の浮きを抑制することができる。
また、複数の部材は、上下方向に積層されていてもよい。
これによれば、複数の部材が上下方向に積層されているので、このように配置された複数の部材であっても、複数の係止部によって係止することができる。
また、複数の係止部は、同一の高さに配置されており、複数の部材は、それぞれ対応する係止部の係止位置に配置された被係止部を有してもよい。
これによれば、複数の部材には、それぞれ対応する係止部の係止位置に、被係止部が配置されているので、各部材の複数の係止部が同一の高さにあったとしても、各部材の被係止部に各係止部を係止させることができる。したがって、複数の係止部を同一高さに配置することができる。
また、スペーサユニットは、複数の前記スペーサを有し、複数のスペーサが同一形状であってもよい。
これによれば、複数のスペーサが同一形状であるので、製造コストを抑制することができる。
また、蓄電装置は、さらに、蓄電素子に取り付けられるセンサを備え、複数の部材のうち、1つの部材がセンサを保持する保持部材であり、センサは、保持部材を係止する係止部の近傍に配置されていてもよい。
これによれば、保持部材を係止する係止部の近傍にセンサが配置されているので、センサを蓄電素子に取り付けた際に生じる保持部材の浮きを係止部によって抑制することができる。
また、複数の部材のうち、少なくとも1つの部材を係止する係止部は、当該部材の中央部を係止してもよい。
これによれば、係止部が複数の部材それぞれの中央部を係止しているので、当該部材の中央部の浮きを抑制することができる。
本発明における蓄電装置によれば、複数の部材の組み付け基準を均一化することで、各部材の組立精度を高めることができる。
実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。 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。 実施の形態に係る蓄電ユニットを分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る保持部材及びバスバーフレームがスペーサユニットに係止された状態を示す斜視図である。 実施の形態に係る保持部材、バスバーフレーム及び遮熱プレートの概略構成を示す分解斜視図である。 実施の形態に係るスペーサの概略構成を示す斜視図である。 実施の形態に係るバスバーフレームの概略構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る遮熱プレートの概略構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る保持部材の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態に係るバスバーフレームのバスバー用突起と、スペーサの係止部との係合状態を示す断面図である。 実施の形態に係る遮熱プレートの第一リブと、スペーサの係止部との係合状態を示す断面図である。 実施の形態に係る保持部材の保持用爪部と、スペーサの係止部との係合状態を示す断面図である。 変形例として、1つのスペーサで、バスバーフレーム、遮熱プレート及び保持部材の全てを係止する構造を示す断面図である。
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などは、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。以下の図においても、同様である。
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などに使用される電池モジュールである。特に、本実施の形態では、蓄電装置1は、例えば自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、スノーモービル、農業機械、建設機械などの移動体のエンジン始動用バッテリーとして用いられることが好ましい。この場合、蓄電装置1は、例えば、メンテナンスや交換作業を容易にするなどのために、当該移動体のボンネットやトランク内などの容易に触れることができる場所に露出された状態で設置される。また、蓄電装置1は、単独(単体)で外部負荷に給電可能、または、単独(単体)で外部電源から充電可能なものである。つまり、電気自動車やプラグインハイブリッド電気自動車などの動力用電源として複数の電池モジュール(蓄電装置)を接続してケースに収容し電池パックとする構成もあるが、本実施の形態における蓄電装置1は、このような構成とは異なるものである。なお、外部負荷または外部電源に応じて、複数の蓄電装置1を電気的に連結して電池パックを構成することにしてもよい。
図1及び図2に示すように、蓄電装置1は、第一外装体11と第二外装体12とからなる外装体10、及び、外装体10内方に収容される蓄電ユニット20と保持部材30とバスバー41、42とサーミスタ50等を備えている。
外装体10は、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)であり、一部においてのみ外部と連通可能とされ、ほぼ密閉された状態(準密閉状態)で使用される。つまり、外装体10は、蓄電ユニット20、保持部材30、バスバー41、42及びサーミスタ50の外方に配置され、この蓄電ユニット20等を所定の位置に配置し、蓄電ユニット20等を衝撃などから保護する。また、外装体10は、例えばポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)またはABS樹脂等の絶縁性の樹脂材料により構成されている。外装体10は、これにより、蓄電ユニット20等が外部の金属部材など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13と負極外部端子14とが設けられている。第一外装体11内には、回路基板(図示省略)やリレー(図示省略)などの電気機器と、これらと蓄電ユニット20内の蓄電素子100とを接続するための配線(図示省略)とが配置されている。
ここで、回路基板には、例えば、蓄電素子100の充電状態や放電状態、電圧値、電流値、温度などの各種情報を取得し、監視し、制御したり、リレーのオン、オフを制御したり、他の機器と通信を行ったりするための制御回路が設けられている。
蓄電装置1は、この制御回路による制御に基づいて、正極外部端子13と負極外部端子14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。
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20、保持部材30、バスバー41、42及びサーミスタ50等を収容する。
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20は、複数の蓄電素子100(本実施の形態では、12個の蓄電素子100)と複数のバスバー200とを有しており、第一外装体11に設けられた正極外部端子13と負極外部端子14とに電気的に接続される。つまり、複数の蓄電素子100のうちのいずれかの蓄電素子100の正極端子が、バスバー200を介して、正極外部端子13と電気的に接続される。また、複数の蓄電素子100のうちのいずれかの蓄電素子100の負極端子が、バスバー200を介して、負極外部端子14と電気的に接続される。
また、蓄電ユニット20は、複数の蓄電素子100が縦置きになった状態でX軸方向に並べられて、第二外装体12内に配置される。そして、蓄電ユニット20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20の詳細な構成の説明については、後述する。
保持部材30は、バスバー41、42を保持し、バスバー41、42と他の部材との絶縁、及び、バスバー41、42の位置規制を行うことができる部材である。特に、保持部材30は、バスバー41、42を、蓄電ユニット20内のバスバー200、正極外部端子13及び負極外部端子14に対して位置決めする。
具体的には、保持部材30は、蓄電ユニット20の上方(Z軸方向プラス側)に載置され、蓄電ユニット20に対して位置決めされる。また、保持部材30上に、バスバー41、42が載置されて位置決めされる。また、保持部材30上に、第一外装体11が配置される。これにより、バスバー41、42は、蓄電ユニット20内のバスバー200と、第一外装体11に設けられた正極外部端子13及び負極外部端子14とに対して位置決めされる。
また、保持部材30は、サーミスタ50を保持する機能も有している。つまり、保持部材30は、サーミスタ50が取り付けられることで、サーミスタ50を蓄電素子100に対して位置決めし、かつ、蓄電素子100に対して押圧した状態で固定する。
なお、保持部材30は、例えばPC、PP、PE、PPS、PBTまたはABS樹脂等の絶縁性の樹脂材料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。
バスバー41、42は、蓄電ユニット20内のバスバー200と、第一外装体11に設けられた正極外部端子13及び負極外部端子14とを電気的に接続する。つまり、バスバー41は、蓄電ユニット20内の一端に配置されたバスバー200と正極外部端子13とを電気的に接続する導電性の部材であり、バスバー42は、蓄電ユニット20内の他端に配置されたバスバー200と負極外部端子14とを電気的に接続する導電性の部材である。
なお、バスバー41、42は、導電性の部材として、例えば銅で形成されているが、バスバー41、42の材質は特に限定されない。また、バスバー41、42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。
サーミスタ50は、蓄電素子100に対して取り付けられる温度センサである。つまり、サーミスタ50は、蓄電素子100に取り付けられて、蓄電素子100の温度を計測する。本実施の形態では、2つの蓄電素子100に対して2つのサーミスタ50が配置されている。
次に、蓄電ユニット20の構成について、詳細に説明する。
図3は、本発明の実施の形態に係る蓄電ユニット20を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。
同図に示すように、蓄電ユニット20は、複数の蓄電素子100と、複数のバスバー200と、スペーサユニット300(複数のスペーサ310、一対の第一サブスペーサ320、一対の第二サブスペーサ321)と、一対の挟持部材400と、複数の拘束部材500と、バスバーフレーム600と、遮熱プレート700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など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310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310のそれぞれと交互に配置され、X軸方向に並べられている。本実施の形態では、12個の蓄電素子100が11個のスペーサ310と交互に隣接して配置されている。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。
また、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。なお、容器110内方には、電極体(発電要素)及び集電体(正極集電体及び負極集電体)等が配置され、また、電解液(非水電解質)などの液体が封入されているが、詳細な説明は省略する。
容器110は、金属からなる矩形筒状で底を備える筐体本体と、当該筐体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。また、容器110は、電極体等を内部に収容後、蓋部と筐体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。このように、容器110は、同図のZ軸方向プラス側に蓋部、X軸方向両側の側面に長側面、Y軸方向両側の側面に短側面、Z軸方向マイナス側に底面を有する直方体形状の容器である。つまり、X軸方向は蓄電素子100の短手方向であり、Y軸方向は蓄電素子100の長手方向である。以降、X軸方向を短手方向と称し、Y軸方向を長手方向と称す場合がある。なお、容器110の材質は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属であるのが好ましい。
正極端子120は、正極集電体を介して、電極体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、負極集電体を介して、電極体の負極に電気的に接続された電極端子であり、いずれも容器110の蓋部に取り付けられている。つまり、正極端子120及び負極端子130は、電極体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。本実施の形態では、蓄電素子100は、正極端子120及び負極端子130を上方に向けた状態で配置されている。
バスバー200は、蓄電ユニット20内の複数の蓄電素子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200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。具体的には、バスバー200は、複数の蓄電素子100が有するそれぞれの電極端子の表面上に配置され、当該電極端子に接続(接合)される。
本実施の形態では、5枚のバスバー200が配置されており、12個の蓄電素子100は、当該5枚のバスバー200によって、並列に接続された3つずつの蓄電素子100の組が、4組直列に接続された構成となっている。また、端部に配置されるバスバー200は、上述のバスバー41、42と接続され、これによって、正極外部端子13及び負極外部端子14と電気的に接続される。
なお、バスバー200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200の材質は特に限定されない。また、バスバー200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。
スペーサユニット300は、複数のスペーサ310と、一対の第一サブスペーサ320と、一対の第二サブスペーサ321とを有しており、例えばPC、PP、PE、PPS、PBTまたはABS樹脂等の絶縁性の樹脂により形成されている。なお、スペーサ310、第一サブスペーサ320及び第二サブスペーサ321は、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よく、また、全てが同じ材質の部材で形成されていてもよいし、いずれかのスペーサが異なる材質の部材で形成されていてもかまわない。
スペーサ310は、蓄電素子100の側方(X軸方向プラス側またはマイナス側)に配置される、当該蓄電素子100と他の部材とを絶縁する板状部材である。つまり、スペーサ310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。本実施の形態では、12個の蓄電素子100のそれぞれの蓄電素子100の間に、11枚のスペーサ310が配置されている。
また、スペーサ310は、蓄電素子100の正面側または背面側の略半分(X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310の正面側または背面側の両面(X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の側方のスペーサ310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310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。
第一サブスペーサ320は、後述する挟持部材400と外装体10との間に配置され、挟持部材400と外装体10との間を絶縁する板状部材である。また、第一サブスペーサ320は、外装体10に外部から衝撃が加えられた場合等に、蓄電ユニット20を保護する緩衝部材としての機能も有する。つまり、一対の第一サブスペーサ320が一対の挟持部材400を両側から挟み込むようにして当該一対の挟持部材400と外装体10との間に配置されており、蓄電ユニット20内の蓄電素子100等を絶縁し、かつ、外部からの衝撃から保護する。
第二サブスペーサ321は、複数の蓄電素子100におけるX軸方向の最外側に配置される、複数の蓄電素子100と他の部材とを絶縁する板状部材である。具体的には、複数の蓄電素子100のうち、最も外方に位置する一対の蓄電素子100の外側面は、スペーサ310には覆われていないために、この一対の第二サブスペーサ321によって、当該蓄電素子100の外側面を覆っている。これにより、一対の第二サブスペーサ321が、複数の蓄電素子100と、挟持部材400との間に配置されることになり、複数の蓄電素子100と、挟持部材400とを絶縁する。
挟持部材400及び拘束部材500は、蓄電素子100の電極体の積層方向において、蓄電素子100を外方から圧迫する部材である。つまり、挟持部材400及び拘束部材500は、複数の蓄電素子100を当該積層方向の両側から挟み込むことで、複数の蓄電素子100に含まれるそれぞれの蓄電素子100を両側から圧迫する。なお、蓄電素子100の電極体の積層方向とは、電極体の正極、負極及びセパレータが積層される方向であり、複数の蓄電素子100の並び方向(X軸方向)と同じ方向である。つまり、複数の蓄電素子100は、当該積層方向に配列されている。
具体的には、挟持部材400は、複数の蓄電素子100のX軸方向両側に配置された平板状部材(エンドプレート)であり、複数の蓄電素子100、複数のスペーサ310及び一対の第二サブスペーサ321を、当該複数の蓄電素子100、複数のスペーサ310及び一対の第二サブスペーサ321の並び方向(X軸方向)の両側から挟み込んで保持する。なお、挟持部材400は、強度の観点等から、例えば鋼やステンレス等の金属製(導電性)の部材で形成されているが、これに限定されず、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。
拘束部材500は、両端が挟持部材400に取り付けられて、複数の蓄電素子100を拘束する長尺状かつ平板状の部材(拘束バー)である。つまり、拘束部材500は、当該複数の蓄電素子100、複数のスペーサ310及び一対の第二サブスペーサ321を跨ぐように配置され、当該複数の蓄電素子100、複数のスペーサ310及び一対の第二サブスペーサ321に対してこれらの並び方向(X軸方向)における拘束力を付与する。
本実施の形態では、複数の蓄電素子100の両側方(Y軸方向両側)に2つの拘束部材500が配置されており、当該2つの拘束部材500で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。なお、拘束部材500は、挟持部材400と同様に、例えば鋼やステンレス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。
バスバーフレーム600は、バスバー200と他の部材との絶縁、及び、バスバー200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600は、バスバー200を、蓄電ユニット20内の複数の蓄電素子100に対して位置決めする。
具体的には、バスバーフレーム600は、複数の蓄電素子100の上方(Z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600上には、バスバー200が載置されて位置決めされる。これにより、バスバー200は、複数の蓄電素子100に対して位置決めされ、そして、当該複数の蓄電素子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600は、例えばPC、PP、PE、PPS、PBTまたはABS樹脂等の絶縁性の樹脂材料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。
遮熱プレート700は、蓄電素子100の安全弁の排気の流路の内方に配置される断熱性を有する板状の部材である。具体的には、遮熱プレート700は、蓄電素子100の安全弁の上方に位置するように、バスバーフレーム600の上方に配置される。つまり、遮熱プレート700は、異常時等に蓄電素子100の安全弁からガスが排出された場合に、蓄電ユニット20の上方に配置される回路基板等の電気機器を当該ガスの熱から保護する。なお、遮熱プレート700は、本実施の形態では、熱伝導性の低いステンレスなどの金属材料で形成されているが、これに限定されず、耐熱性が高く熱伝導性の低い材料であればよく、例えばガラス繊維で強化されたPPSやPBT等の樹脂、あるいはセラミック等で形成されていてもかまわない。
以上のように構成された蓄電装置1において、スペーサユニット300には、当該スペーサユニット300の上方に配置された複数の部材(保持部材30、バスバーフレーム600及び遮熱プレート700)が係止されて位置決めされている。以下、これらの係止構造について詳細に説明する。以降の説明においては、各部材の係止構造に関する部位を重点的に説明する。
図4は、本発明の実施の形態に係る保持部材30及びバスバーフレーム600がスペーサユニット300に係止された状態を示す斜視図である。図4において、遮熱プレート700は、保持部材30によって隠されており、図示されていない。
図5は、本発明の実施の形態に係る保持部材30、バスバーフレーム600及び遮熱プレート700の概略構成を示す分解斜視図である。
図4及び図5に示すように、スペーサユニット300の上方には、下から順にバスバーフレーム600、遮熱プレート700及び保持部材30が上下方向に積層されている。これらバスバーフレーム600、遮熱プレート700及び保持部材30は、スペーサユニット300によって個別に係止されている。
まず、スペーサユニット300に備わるスペーサ310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スペーサ310の概略構成を示す斜視図である。
図6に示すスペーサ310は、上述したように、隣り合う2つの蓄電素子100の間に配置され、当該2つの蓄電装置1を絶縁する部材である。スペーサ310は、中板部3120と、周壁部330とを備えている。中板部3120は、隣り合う2つの蓄電素子100の間に配置される板状部である。中板部3120の正面側及び背面側の周縁部には、それぞれ周壁部330が当該中板部3120に対して立設するように形成されている。周壁部330と中板部3120とによって、蓄電素子100を略半分(X軸方向に2つに分けた場合の略半分)だけ収容する凹部が形成されている。
周壁部330のうち、中板部3120の下端部に設けられた部分は、蓄電素子100の底部に重なる底壁331である。底壁331は、中板部3120の正面側及び背面側において同じ形状である。底壁331は、中板部3120の長手方向全体にわたって一様に連続して形成されている。
周壁部330のうち、中板部3120の一対の側部にそれぞれ設けられた部分は、蓄電素子100の側部に重なる側壁332である。
周壁部330のうち、中板部3120の上端部に設けられた部分は、蓄電素子100の上部に対向する上壁336である。上壁336は、中板部3120の正面側及び背面側において同じ形状である。上壁336の長手方向における両端部にはそれぞれ、蓄電素子100の正極端子と負極端子とを個別に露出する第一開口337が形成されている。また、上壁336の長手方向における中央部には、蓄電素子100の安全弁を露出する第二開口338が形成されている。上壁336において、2つの第一開口337と、1つの第二開口338との間には、サーミスタ50を蓄電素子100に接触させるための接触口3101が形成されている。そして、上壁336の上面には、第二開口338を長手方向で挟むように配置された一対の係止部339が設けられている。
一対の係止部339は、上壁336の上面から上方に向けて突出した爪状の突起である。一対の係止部339は、スペーサユニット300の上方に配置された複数の部材(保持部材30、バスバーフレーム600及び遮熱プレート700)を個別に係止する部位である。一対の係止部339の上端部には、下方に向かうほど第二開口338に近づく傾斜面3391が形成されている。また、一対の係止部339における傾斜面3391の下端と、それよりも下の基部3392とは段差となっていて、基部3392が薄く形成されている。なお、一対の係止部339における傾斜面3391とは反対側の面は、全体として平面となっている。
そして、スペーサユニット300に備わる複数のスペーサ310はいずれも同じ形状である。これにより、複数のスペーサ310のそれぞれの一対の係止部339は同一の高さに配置されている。このように複数の係止部339が同じ高さにあったとしても、各係止部339は、上下方向に積層された複数の部材を個別に係止する。複数の部材は、上下方向に積層されているため、各部材の設置位置は上下方向で異なり、係止部339との上下方向の位置関係も異なる。つまり、複数の部材には、それぞれ対応する係止部339の係止位置に、被係止部(図7及び図10におけるバスバー用突起622、図8及び図11における第一リブ711、図9及び図12における保持用爪部31)が配置されている。係止位置には、上下方向の位置だけでなく、水平方向の位置も含まれる。係止部339の水平方向の係止位置に対応して、各部材の被係止部が配置されているので、各部材において長手方向の中央部が係止部339に係止されることになる。
以下、積層された各部材(保持部材30、バスバーフレーム600及び遮熱プレート700)の被係止部について具体的に説明する。
まず、バスバーフレーム600について説明する。
図7は、本発明の実施の形態に係るバスバーフレーム600の概略構成を示す斜視図である。
バスバーフレーム600は、略平板状の部材である。バスバーフレーム600の上面における長手方向(X軸方向)の中央部には、遮熱プレート700を収容する遮熱凹部601が短手方向(Y軸方向)に沿って形成されている。遮熱凹部601の底部には、各蓄電素子100の安全弁を個別に露出させて、遮熱プレート700に対峙させる複数(本実施形態では12個)の安全弁用開口602が短手方向に沿って配列されている。
また、バスバーフレーム600の上面には、各スペーサ310の係止部339を個別に露出させる複数対(本実施の形態では11対)の開口610が設けられている。複数対の開口610は、遮熱凹部601におけるY軸方向の外縁部であって、各対の係止部339に対応する位置に配置されている。この複数対の開口610によって各スペーサ310の係止部339が、バスバーフレーム600の上部空間に連通する。
各開口610は、バスバーフレーム600を係止するためのバスバー用開口620と、遮熱プレート700を係止するための遮熱用開口630と、保持部材30を係止するための保持用開口640とに分類される。なお、本実施の形態では、各開口610には、係止に用いられないものもある場合を例示するが、開口610の全てがバスバー用開口620と、遮熱用開口630と、保持用開口640とに分類されていてもよい。また、各開口610を、バスバー用開口620、遮熱用開口630および保持用開口640のいずれかに対応付けるかは、各部材のレイアウトや、強度など設計に必要な観点から適切に決定されることが望ましい。
バスバー用開口620は、本実施の形態では3対設けられている。バスバー用開口620には、遮熱凹部601側の内側面621(図10参照)に、係止部339が係合するバスバー用突起622が形成されている。このバスバー用突起622がバスバーフレーム600における被係止部である。
遮熱用開口630は、本実施の形態では2対設けられている。遮熱用開口630は、遮熱凹部601側の領域も開放されている。
保持用開口640は、本実施の形態では3つ設けられている。なお、3つの保持用開口640のそれぞれと対をなす各開口610を、保持用開口640としてもよい。保持用開口640は、遮熱凹部601側の領域も開放されている。
バスバーフレーム600の上面における両端部には、複数のバスバー200が個別に載置される複数(本実施形態では5個)のバスバー収納凹部660が設けられている。バスバー収納凹部660の底部には、各蓄電素子100の正極端子及び負極端子を個別に露出する複数の端子用開口661が形成されている。この端子用開口661を介して、各蓄電素子100の正極端子及び負極端子と、各バスバー200とが電気的に接続される。
また、バスバーフレーム600の上面には、サーミスタ50が貫通する貫通孔670が形成されている。貫通孔670は、保持用開口640の近傍に配置されている。
また、バスバーフレーム600における長手方向の両端縁には、スペーサ310の一部に係合する複数の爪部680が、下方に向けて突出している。さらに、バスバーフレーム600におけるY軸方向の両端縁には、保持部材30を規制するための複数の第一規制凹部681が設けられている。一方、バスバーフレーム600におけるX軸方向の両端縁には、保持部材30を規制するための複数の第二規制凹部682が設けられている。
次に、遮熱プレート700について説明する。
図8は、本発明の実施の形態に係る遮熱プレート700の概略構成を示す斜視図である。
図8に示すように、遮熱プレート700は、蓄電素子100の短手方向(X軸方向)に長尺な板材である。遮熱プレート700の両側部は、下方に向けて曲げられたリブ710となっている。リブ710のうち、遮熱用開口630に対応する部分は、他の部分よりもY軸方向に張り出し、遮熱用開口630に進入する第一リブ711である。その他の部分は第二リブ712とする。
第一リブ711には、第一リブ711が遮熱用開口630内に進入した際に、スペーサ310の係止部339が係合する開口713が形成されている。つまり、第一リブ711が遮熱プレート700の被係合部である。
次に、保持部材30について説明する。
図9は、本発明の実施の形態に係る保持部材30の概略構成を示す斜視図である。なお、図9においては、図7のバスバーフレーム600及び図8の遮熱プレート700とは異なり、下方から保持部材30を見た斜視図となっている。
図9に示すように、保持部材30の下面には、係止部339が係合する保持用爪部31が下方に突出している。この保持用爪部31が保持部材30における被係止部である。保持用爪部31の下端部における係止部339に対向する面は、傾斜面32となっている。傾斜面32は、上方に向かうほど外方となるように傾斜している。また、保持用爪部31における傾斜面32の上端と、それよりも上の上部33とは段差となっていて、上部33が薄く形成されている。なお、保持用爪部31における傾斜面32とは反対側の面は、全体として平面となっている。
保持用爪部31の近傍には、サーミスタ50を保持するセンサ保持部34が設けられている。センサ保持部34は、バスバーフレーム600の貫通孔670及びスペーサ310の3101内に配置されたサーミスタ50を蓄電素子100に対して押し当てるように、サーミスタ50を保持している。
また、保持部材30におけるY軸方向の両端縁には、バスバーフレーム600の第一規制凹部681に個別に係合する複数の第一規制突部35が下方に向けて突出している。他方、保持部材30におけるX軸方向の両端縁には、バスバーフレーム600の第二規制凹部682に個別に係合する複数の第二規制突部36が下方に向けて突出している。保持部材30の第一規制突部35及び第二規制突部36がそれぞれ、バスバーフレーム600の第一規制凹部681及び第二規制凹部682に係合することで、バスバーフレーム600に対して保持部材30が規制され固定される。
図4に示すように、スペーサ310に対してバスバーフレーム600、遮熱プレート700及び保持部材30が組み付けられると、バスバーフレーム600の爪部680は、スペーサ310の一部に係合する。また、保持部材30の第一規制突部35は、バスバーフレーム600の第一規制凹部681に係合し、保持部材30の第二規制突部36は、バスバーフレーム600の第二規制凹部682に係合する。
組み付け後における各被係止部と、スペーサ310の係止部339との係合状態について説明する。
まず、バスバーフレーム600の被係止部であるバスバー用突起622と、スペーサ310の係止部339との係合状態について説明する。なお、バスバーフレーム600を第一部材とすると、当該バスバーフレーム600を係止するスペーサ310が第一スペーサである。
図10は、本発明の実施の形態に係るバスバーフレーム600のバスバー用突起622と、スペーサ310の係止部339との係合状態を示す断面図である。図10は、バスバー用突起622と、係止部339とをYZ平面で切断した断面図となっている。
図10に示すように、バスバー用突起622は、バスバーフレーム600がスペーサ310の上面に載置された状態にあるとき、係止部339の傾斜面3391よりも下方の位置に配置されている。この位置が係止部339の係止位置である。そして、組み立て時において、バスバーフレーム600を上方からスペーサ310に組み付ける際には、バスバー用突起622によって係止部339が外側(図10ではY軸方向マイナス側)へと押し広げられる。その後、バスバー用突起622が係止部339の傾斜面3391を通過すると、係止部339は元の位置に復帰して、図10に示す係合状態となり、バスバーフレーム600の上方への移動を規制する。つまり、係止部339は、バスバーフレーム600をスペーサ310に向けて支持した状態で係止する。係合状態においては、係止部339の上端部がバスバー用開口620内に配置されるため、通常時に係止部339がバスバーフレーム600に干渉しない。
なお、バスバーフレーム600の上面においては、遮熱プレート700の第二リブ712よりも内側で立設する突片625がX軸方向に沿って形成されている。この突片625により、遮熱プレート700全体のY軸方向の移動が規制されている。
次に、遮熱プレート700の被係止部である第一リブ711と、スペーサ310の係止部339との係合状態について説明する。なお、遮熱プレート700を第二部材とすると、当該遮熱プレート700を係止するスペーサ310が第二スペーサである。
図11は、本発明の実施の形態に係る遮熱プレート700の第一リブ711と、スペーサ310の係止部339との係合状態を示す断面図である。図11は、第一リブ711と、係止部339とをYZ平面で切断した断面図となっている。
図11に示すように、第一リブ711の先端部は、遮熱プレート700がバスバーフレーム600の上面に載置された状態にあるとき、係止部339の傾斜面3391よりも下方の位置に配置されている。この位置が係止部339の係止位置である。そして、組み立て時において、遮熱プレート700を上方からバスバーフレーム600上に組み付ける際には、第一リブ711の先端部は、遮熱用開口630を介して係止部339に当接し、係止部339を外側(図11ではY軸方向マイナス側)へと押し広げる。その後、第一リブ711の先端部が係止部339の傾斜面3391を通過すると、係止部339は元の位置に復帰して開口713内に収まる。これにより、第一リブ711は、図11に示す係合状態となり、遮熱プレート700の上方への移動を規制する。つまり、係止部339は、遮熱プレート700をスペーサ310に向けて支持した状態で係止する。係合状態においては、係止部339の上端部が遮熱用開口630内に配置されるため、通常時に係止部339が遮熱プレート700に干渉しない。
次に、保持部材30の被係止部である保持用爪部31と、スペーサ310の係止部339との係合状態について説明する。なお、保持部材30を第三部材とすると、当該保持部材30を係止するスペーサ310が第三スペーサである。
図12は、本発明の実施の形態に係る保持部材30の保持用爪部31と、スペーサ310の係止部339との係合状態を示す断面図である。図12は、保持用爪部31と、係止部339とをYZ平面で切断した断面図となっている。
図12に示すように、保持用爪部31の傾斜面32は、保持部材30が遮熱プレート700の上面に載置された状態にあるとき、係止部339の傾斜面3391よりも下方の位置に配置されている。この位置が係止部339の係止位置である。そして、組み立て時において、保持部材30を上方から遮熱プレート700上に組み付ける際には、保持用爪部31の傾斜面32は、保持用開口640を介して係止部339に当接し、係止部339を外側(図12ではY軸方向マイナス側)へと押し広げる。そして、保持用爪部31の傾斜面32が係止部339の傾斜面3391を通過すると、係止部339は元の位置に復帰し、図12に示す係合状態となり、保持部材30の上方への移動を規制する。つまり、係止部339は、保持部材30をスペーサ310に向けて支持した状態で係止する。係合状態においては、係止部339の上端部が保持用開口640内に配置されるため、通常時に係止部339が保持部材30に干渉しない。
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、スペーサユニット300の上方に配置された複数の部材(保持部材30、バスバーフレーム600及び遮熱プレート700)を個別に係止する複数の係止部339がスペーサユニット300に備えられている。これにより、スペーサユニット300を基準として複数の部材を係止することができる。したがって、複数の部材の組み付け基準を均一化することができ、組立精度を高めることができる。また、ネジや接着剤などを用いなくとも、複数の部材を係止できるので、製造コストを抑制することができる。
また、第一スペーサであるスペーサ310がバスバーフレーム600を係止し、第二スペーサであるスペーサ310が遮熱プレート700を係止し、第三スペーサであるスペーサ310が保持部材30を係止している。このように、1つのスペーサ310は1つの部材を係止するために用いられているので、1つのスペーサ310で複数の部材を係止する場合と比べても、各部材を安定してスペーサ310で係止することができる。
また、複数の部材が係止部339によってスペーサ310に向けて支持された状態で係止されているので、複数の部材の浮きを抑制することができる。
また、複数の部材が上下方向に積層されているので、このように配置された複数の部材であっても、複数の係止部によって係止することができる。
また、複数の部材には、それぞれ対応する係止部339の係止位置に、被係止部(バスバー用突起622、第一リブ711、保持用爪部31)が配置されているので、各部材の複数の係止部339が同一の高さにあったとしても、各部材の被係止部に各係止部339を係止させることができる。したがって、複数の係止部339を同一高さに配置することができる。
また、複数のスペーサ310が同一形状であるので、製造コストを抑制することができる。
また、保持部材30を係止する係止部339の近傍にサーミスタ50が配置されているので、サーミスタ50を蓄電素子100に取り付けた際に生じる保持部材30の浮きを係止部339によって抑制することができる。また、被係止部である保持用爪部31がサーミスタ50の近傍に設けられているので、保持部材30におけるサーミスタ50の近傍部分の剛性を高めることができ、浮きにくい構造となる。したがって、蓄電素子100に対するサーミスタ50の密着性を高めることができる。
また、係止部339が複数の部材それぞれの中央部を係止しているので、当該部材の中央部の浮きを抑制することができる。なお、複数の部材の浮きを確実に抑制するべく、各部材を、当該部材直下の部材に係止しておくことが望ましい。例えば、本実施の形態の場合、バスバーフレーム600がその直下の部材であるスペーサ310に係止されている。
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電装置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、複数のスペーサ310の全てが係止部339を備えている場合を例示して説明したが、複数の部材を個別に係止するために用いられないスペーサにおいては、係止部339を設けなくともよい。
また、上記実施の形態では、1つのスペーサ310に一対の係止部339が備えられている場合を例示した。しかし、1つのスペーサ310における係止部339の設置個数は、1個でも3個以上であってもよい。
さらに、上記実施の形態では、1つのスペーサ310に備わる複数の係止部339が同じ部材を係止する場合を例示したが、1つのスペーサ310に備わる複数の係止部339が別の部材を係止してもよい。この場合、スペーサ単体であっても複数の部材の組み付け基準を安定化することができる。
図13は、変形例として、1つのスペーサ310Aで、バスバーフレーム600A、遮熱プレート700A及び保持部材30Aの全てを係止する構造を示す断面図である。
図13に示すように、スペーサ310Aには、バスバーフレーム600A専用の係止部339aと、遮熱プレート700A専用の係止部339bと、保持部材30A専用の係止部339cが一体的に設けられている。また、バスバーフレーム600Aには、係止部339aが係合するバスバー用突起622aが、当該係止部339aの高さに対応して設けられている。遮熱プレート700Aには、係止部339bが係合するリブ711aが、当該係止部339bの高さに対応して設けられている。保持部材30Aには、係止部339cが係合する保持用爪部31aが、当該係止部339cの高さに対応して設けられている。
このような構造であるために、異なる高さに配置された複数の部材(バスバーフレーム600A、遮熱プレート700A及び保持部材30A)を1つのスペーサ310Aで係止することができる。
また、上記実施の形態では、複数の蓄電素子100の間に配置されるスペーサ310に係止部339が設けられている場合を例示した。しかしながら、複数の蓄電素子100の側方に配置される第一サブスペーサ320及び第二サブスペーサ321の少なくとも一方が係止部を備えていてもよい。
また、上記実施の形態では、係止部339で係止される複数の部材がバスバーフレーム600、遮熱プレート700及び保持部材30である場合を例示して説明したが、これら以外のスペーサユニット300の上方に配置された部材を係止部339で係止してもよい。
また、上記実施の形態では、複数の部材(バスバーフレーム600、遮熱プレート700及び保持部材30)がいずれも一体物である場合を例示して説明した。しかしながら、複数の部材は分割されていてもよい。この場合、分割された部位を個別に係止する複数の係止部がスペーサユニットに設けられていることが好ましい。分割された部位は、水平方向に並置して配置されることになる。
なお、上記実施の形態及び変形例が備える各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
本発明は、蓄電素子と、外装体とを備える蓄電装置に適用できる。
1 蓄電装置
10 外装体
11 第一外装体
12 第二外装体
13 正極外部端子
14 負極外部端子
20 蓄電ユニット
30,30A 保持部材
31,31a 保持用爪部
32 傾斜面
33 上部
34 センサ保持部
35 第一規制突部
36 第二規制突部
41,42,200 バスバー
50 サーミスタ
100 蓄電素子
110 容器
120 正極端子
130 負極端子
300 スペーサユニット
310,310A スペーサ
320 第一サブスペーサ
321 第二サブスペーサ
330 周壁部
331 底壁
332 側壁
336 上壁
337 第一開口
338 第二開口
339,339a,339b,339c 係止部
400 挟持部材
500 拘束部材
600,600A バスバーフレーム
601 遮熱凹部
602 安全弁用開口
610,713 開口
620 バスバー用開口
621 内側面
622,622a バスバー用突起
625 突片
630 遮熱用開口
640 保持用開口
660 バスバー収納凹部
661 端子用開口
670 貫通孔
680 爪部
681 第一規制凹部
682 第二規制凹部
700,700A 遮熱プレート
710 リブ
711,711a 第一リブ
712 第二リブ
3101 接触口
3120 中板部
3391 傾斜面
3392 基部

Claims (9)

  1. 複数の蓄電素子と、
    前記複数の蓄電素子の間もしくは側方に配置される1以上のスペーサを有するスペーサユニットと、
    前記複数の蓄電素子及び前記スペーサユニットの上方に配置された複数の部材と、を備え、
    前記スペーサユニットは、前記複数の部材を個別に係止する複数の係止部を有する
    蓄電装置。
  2. 前記スペーサは、それぞれ前記係止部を複数有する
    請求項1に記載の蓄電装置。
  3. 前記スペーサユニットは、前記スペーサとして第一スペーサと第二スペーサとを含み、
    前記複数の部材は、第一部材と第二部材とを有し、
    前記第一スペーサは、前記係止部を有し、当該係止部を介して前記第一部材を係止し、
    前記第二スペーサは、前記係止部を有し、当該係止部を介して前記第二部材を係止する
    請求項1または2に記載の蓄電装置。
  4. 前記係止部は、前記複数の部材を前記スペーサに向けて支持した状態で係止する
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電装置。
  5. 前記複数の部材は、上下方向に積層されている
    請求項1〜4のいずれか一項に記載の蓄電装置。
  6. 前記複数の係止部は、同一の高さに配置されており、
    前記複数の部材は、それぞれ対応する前記係止部の係止位置に配置された被係止部を有する
    請求項5に記載の蓄電装置。
  7. 前記スペーサユニットは、複数の前記スペーサを有し、
    前記複数のスペーサが同一形状である
    請求項6に記載の蓄電装置。
  8. さらに、
    前記蓄電素子に取り付けられるセンサを備え、
    前記複数の部材のうち、1つの部材が前記センサを保持する保持部材であり、
    前記センサは、前記保持部材を係止する前記係止部の近傍に配置されている
    請求項1〜7のいずれか一項に記載の蓄電装置。
  9. 前記複数の部材のうち、少なくとも1つの部材を係止する前記係止部は、当該部材の中央部を係止する
    請求項1〜8のいずれか一項に記載の蓄電装置。
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