JP2018026203A - 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電装置の安全性を向上させる。【解決手段】 複数の単電池３２０ａを組み合せてモジュール化したセルスタック３２と、複数の単電池３２０ａの正極端子３２０ａ１及び負極端子３２０ａ２同士を電気的に接続するバスバー３３２ｃと、を有する蓄電装置１であって、正極端子３２０ａ１及び負極端子３２０ａ２とバスバー３３２ｃを被覆するとともに、正極端子３２０ａ１及び負極端子３２０ａ２が位置する組電池３２０ａの第一表面としての蓋部の表面と、第一表面と隣接する組電池３２０ａの第二表面としての外装本体部の少なくとも一部を被覆する絶縁部材を有する蓄電装置１。【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば二次電池等の単電池を用いた蓄電装置及び蓄電装置の製造方法に関する。

二次電池は、一次電池の置きかえ用途はもとより、携帯電話、ＩＴ機器などの電子機器の電源として広く普及している。とりわけ、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、高エネルギー密度であることから、電気自動車などの電気機器へも応用されており、この場合、高出力化、大容量化を意図して電源モジュールとしての使用が一般的になっている。

電源モジュールは、複数の二次電池を単電池として配列されてなる組電池（セルスタック）をハウジングに収容してなる構成を有し、セルスタックにおいて単電池のそれぞれの電極端子が接続されることにより、高電圧、大容量の一個の蓄電装置として機能している（例えば特許文献１、図１、図２等を参照）。

特開２０１３−１６８３５５号公報

しかしながら、従来の蓄電装置には以下のような課題があった。すなわち、蓄電装置をハイブリッド車や電気自動車に搭載して用いた場合において、自動車事故等の原因により蓄電装置に甚大な破損が生じた際、単電池同士を接続する金属バスバー等の配線の一部が露出する恐れや、リレー、抵抗器等の等の電装品の配線が破損して導電部が露出する恐れがあり、これは蓄電装置の安全性を損ねることとなっていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、より安全性の高い蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、複数の単電池を組み合せてモジュール化した組電池と、前記複数の単電池の端子同士を電気的に接続する第一接続部材と、を有する蓄電装置であって、前記端子と前記第一接続部材を被覆するとともに、前記端子が位置する前記組電池の第一表面と、前記第一表面と隣接する前記組電池の第二表面（ｘ方向またはｙ方向の表面）の少なくとも一部を被覆する絶縁部材を有する蓄電装置である。

本発明の第２の側面は、前記絶縁部材は、前記組電池の全体を被覆する、本発明の第１の側面の蓄電装置である。

本発明の第３の側面は、前記組電池は、前記複数の単電池を締結する締結部材を前記第二表面に有し、前記絶縁部材は、前記締結部材の少なくとも一部を被覆する、本発明の第１または２の側面の蓄電装置である。

本発明の第４の側面は、前記端子と前記複数の単電池の外部材とを電気的に接続する第二接続部材を前記第一表面に有し、前記第二接続部材の少なくとも一部は、前記絶縁部材から露出している、本発明の第１から第３のいずれかの側面の蓄電装置である。

本発明の第５の側面は、複数の単電池を備えた蓄電装置の製造方法であって、前記複数の単電池を組み合せて組電池としてモジュール化する組立工程と、前記組立工程の後に、前記端子が位置する前記組電池の第一表面と、前記第一表面と隣接する前記組電池の第二表面の少なくとも一部を絶縁部材で被覆する被覆工程と、を有する蓄電装置の製造方法である。

本発明の第６の側面は、前記被覆工程は、前記絶縁部材によって前記組電池の全体を被覆する工程である、本発明の第５の側面の蓄電装置の製造方法である。

本発明の第７の側面は、前記被覆工程は、前記組電池を前記絶縁材料に浸漬する工程である、本発明の第５または６の側面の蓄電装置の製造方法である。

本発明の第８の側面は、前記組立工程は、締結部材を用いて前記複数の単電池を締結する工程であり、前記被覆工程は、前記絶縁部材によって前記締結部材を被覆する工程である、本発明の第５から第７のいずれかの側面の蓄電装置の製造方法である。

本発明の第９の側面は、前記被覆工程の前に、前記第一表面に位置する、前記端子と前記複数の単電池の外部材とを電気的に接続する接続する第二接続部材に、前記絶縁部材を剥離する剥離部材を配置する剥離部材配置工程と、前記被覆工程の後に、前記剥離部材と前記剥離部材に接する前記絶縁部材とを剥離させることで、前記第二接続部材の少なくとも一部を前記絶縁部材から露出させる剥離工程と、を有する本発明の第５から第８のいずれかの側面の蓄電装置の製造方法である。

以上のような本発明は、蓄電装置の安全性を向上させることが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る蓄電装置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装置の構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電源モジュールの要部を示す分解斜視図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態に係る電源モジュールの要部を示す模式的断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る電源モジュールの要部を示す模式的断面図である。 本発明の実施の形態に係る電源モジュールの要部を示す模式的断面図である。 （ａ）本発明の実施の形態に係る電源モジュールの製造方法を説明するための図である。（ｂ）本発明の実施の形態に係る電源モジュールの製造方法を説明するための図である。（ｃ）本発明の実施の形態に係る電源モジュールの製造方法を説明するための図である。 （ａ）本発明の実施の形態に係る電源モジュールの製造方法の他の例を説明するための図である。（ｂ）本発明の実施の形態に係る電源モジュールの製造方法の他の例を説明するための図である。（ｃ）本発明の実施の形態に係る電源モジュールの製造方法の他の例を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電装置のバスバーアセンブリユニットの他の構成例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のバスバーアセンブリユニットの他の構成例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のバスバーアセンブリユニットの他の構成例を示す模式的断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る蓄電装置の要部を示す分解斜視図である。 本発明の他の実施の形態に係る蓄電装置の要部を示す分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（１．蓄電装置）
図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電装置１の構成を示す斜視図であり、図２は一部を分解した状態で模式的に示す斜視図である。

蓄電装置１は、図１に示すように、ポリプロピレン等の合成樹脂製の開口箱状の容器本体１０及び蓋部２０から構成される、外形六面体のハウジングを備え、蓋部２０の上面に露出した、図示しない外部負荷と接続するための負極の電極端子２１ａ及び正極の電極端子２１ｂ、並びにハウジングの内部空間と連通する排気筒２２を有する。

図２に示すように、蓄電装置１は、ハウジングの容器本体１０内部に蓄電ユニット３０を収容している。蓄電ユニット３０は、容器本体１０の底面に開口された貫通孔（図中において死角のため図示されない）に挿入されるボルト１１により、容器本体１０の内底に固定される。容器本体１０は蓋部２０により超音波溶着、熱溶着等の手段により接合されることにより気密性を保つよう閉塞される。容器本体１０と蓋部２０の接合の他の手段としては、パッキンを間に介在させてネジ、ボルト等により締結するようにしてもよいし、接着材などを用いて容器本体１０と蓋部２０を接着してもよい。

更に、蓄電ユニット３０の両側面には後述する、複数の単電池を配列してなるセルスタックからのガスが排出される排気口３１が設けられている。ハウジング全体が気密性を有することにより、排気口３１から排出されたガスはハウジングの内部に滞留した後に蓋部２０の排気筒２２から蓄電装置１の外部へ排気される。

更に、蓄電ユニット３０の表面はほぼ一様な厚みを有する絶縁性被膜３０ａにより覆われている。絶縁性被膜３０ａは、ポリ塩化ビニル、シリコン等の合成樹脂製の被膜である。

なお、絶縁性被膜３０ａにおいて排気口３１に対応する箇所、蓋部２０の負極の電極端子２１ａ及び正極の電極端子２１ｂとそれぞれ接続するための配線プレート３４ｃ及び３４ｄは、被覆が部分的に除去された状態にあり、したがって排気口３１、配線プレート３４ｃ及び３４ｄはハウジングの内部に対し露出されている。なお、図中においては絶縁性被膜３０ａは灰色にて示したが、これは説明の便宜上のためであって、絶縁性被膜３０ａは無色又は任意の有色であってよい。

また、蓄電ユニットのセルスタックにおける単電池の配列方向は、図１に示すＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の直交座標系においてＸ軸と平行な直線上にあり、蓄電装置１を構成するハウジング、蓄電ユニット３０等の各面は、おおよそＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸とそれぞれ平行に位置するものとして定める。更に、以下の説明に際しては、図中矢印の方向を基準に、Ｘ軸方向を右から左、Ｙ軸方向を奥から手前、及びＺ軸方向を下から上と定める。

（２．蓄電ユニット）
図３は、絶縁性被膜３０ａにより覆われていない状態にある蓄電ユニット３０の構成の一部を分解した状態で模式的に示す斜視図である。蓄電ユニット３０は、図３に示すように、非水電解質二次電池等の単電池を配列、締結してなるセルスタック３２、セルスタック３２の各単電池を電気的に接続するためのバスバーアセンブリユニット３３、及びバスバーアセンブリユニット３３と電気的に接続された電装品サブユニット３４を備える。

（２−１．セルスタック）
セルスタック３２は、複数の単電池３２０ａが、負極の電極端子３２０ａ１、正極の電極端子３２０ａ２、及び安全弁３２０ａ３が上面となるよう配列されたセルスタック本体３２０、セルスタック本体３２０の表面を覆うとともに、単電池３２０ａ間を絶縁する絶縁性のスペーサ３２０ｂ、及びセルスタック本体３２０及びスペーサ３２０ｂの表面に設けられ、これら部品の一定形状を保持するための、一対のエンドプレート３２ａ及び３つ一組のスタックバー３２ｂとを備える。

複数の単電池３２０ａは、電極体及び電解液が封入されている、例えばアルミニウムを例とする、金属製の開口箱状の外装本体部と、電極端子３２０ａ１及び３２０ａ２、安全弁３２０ａ３が設けられ、外装本体部の開口をレーザ溶接等により閉塞している、外装本体部と同一の材料からなる蓋部とから構成され、蓋部の表面及びその対向面である外装本体部の底面を上下底面とした外形が扁平な角柱の形状を有する。なお、単電池３２０ａの外装本体部の表面はそのまま露出してもよいし、絶縁性のフィルムによって被覆される構成であってもよい。

単電池３２０ａにおいて、外装本体部の、蓋部に隣接する各側面のうち面積の最も大きい側面同士が、間にスペーサ３２０ｂを介して対向して配列されることにより、セルスタック本体３２０が構成される。配列されたスペーサ３２０ｂの上面には、単電池３２０ａの電極端子３２０ａ１及び３２０ａ２、並びに安全弁３２０ａ３を外部へ露出させるため開口がそれぞれ設けられている。なお図中には安全弁３２０ａ３を露出させる開口３２０ｘのみを符号を付して示した。

更に、エンドプレート３２ａはセルスタック本体３２０の両端の単電池３２０ａのそれぞれの側面を挟持する。スタックバー３２ｂはセルスタック本体３２０の両側面及び底面にそれぞれ隣接して配置され、スタックバー３２ｂの両端が一対のエンドプレート３２ａの表面にそれぞれボルトにより締結されることにより固定される。これにより、セルスタック本体３２０及びスペーサ３２０ｂは一体化して、セルスタック３２の形状を保持する。なお、エンドプレート３２ａ及びスタックバー３２ｂを用いてセルスタック３２を完成させる工程は、本発明の蓄電装置の製造方法の組み立て工程に相当する。

なお、エンドプレート３２ａの下方には上下方向に沿って開口された取付孔３２ａ１が設けられている。取付孔３２ａ１には、ハウジングの外側から挿入されるボルト１１が装着され、蓄電ユニット３０とハウジングの容器本体１０との固定に用いられる。

（２−２．バスバーアセンブリユニット）
バスバーアセンブリユニット３３は、ポリプロピレン等の、絶縁性及び電解液による腐食への耐性を有する合成樹脂等の部材であってセルスタック３２の上面の外形に対応した枠体３３０ａ、枠体３３０ａ上に形成され、セルスタック３２上に露出する電極端子３２０ａ１及び３２０ａ２並びに安全弁３２０ａ３の位置に対応して形成された開口を有する。なお、枠体３３０ａの材料としては、ＰＢＴ樹脂等の、絶縁性及び耐熱性を有する合成樹脂を用いるようにしてもよい。

電極端子３２０ａ１及び３２０ａ２に対応する開口は、各電池の電気的接続に対応して電極端子間の結線パターンを制御するように、隣接する電極間を跨って形成されるよう寸法が定められている。各開口には電極端子３２０ａ１及び３２０ａ２とレーザ溶接等により接続される金属製のバスバー３３２ａ、３３２ｂ及び３３２ｃが保持される。なお、バスバー３３２ａ及び３３２ｂはセルスタック３２の端子同士の接続並びに蓄電装置１の電極端子２１ａ及び２１ｂへの接続に用いられ、バスバー３３２ｃはセルスタック３２の電極端子同士の接続に用いられる。

一方、安全弁３２０ａ３に対応する開口３３０ｃは、セルスタック本体３２０を構成する単電池の個数に対応して個別に設けられる。

枠体３３０ａにおいて開口３３０ｃの位置には、枠体３３０ａの表面から見て二段の段差を有し、両端が枠体３３０ａの両端まで達する溝部３３０ｘが形成されている。溝部３３０ｘは安全弁３２０ａ３の配列方向に沿って延伸し、開口３３０ｃが設けられている下段面３３０ｂと、下段面３３０ｂの縁に設けられた中段面３３０ｄとから構成される。

更に、枠体３３０ａの周縁には、セルスタック３２の上面の、単電池３２０ａの配列方向に沿って位置する係合爪３３ａが形成されている。係合爪３３ａの位置はスペーサ３２０ｂの表面形状から構成される嵌合穴３２ｘに対応している。枠体３３０ａの周縁には、後述する電装品サブユニット２４との結合のための係合溝３３０ｆ及び係合溝３３０ｇが形成されている。

次に、溝部３３０ｘの上部には遮熱体３３１が位置している。遮熱体３３１は、セルスタック３２からの放熱を遮蔽してバスバーアセンブリユニット３３の上方に位置する、蓄電装置１を構成する各部材、電装品である、電装品サブユニット３４、蓋部２０、及び蓋部２０に内蔵される電装品への熱的影響を低減するとともに、蓄電ユニット３０を補強する手段である。遮熱体３３１は、バスバーアセンブリユニット３３の溝部３３０ｘの外形に対応した矩形状の金属製の遮熱本体板３３１ａから構成され、溝部３３０ｘの中段面３３０ｄに嵌り込む。

遮熱体３３１は、遮熱本体板３３１ａの表面に開口された貫通孔３３１ｂを介して、バスバーアセンブリユニット３３の枠体３３０ａに設けられた取付孔３３０ｅに取付ネジ３３１ｃによりネジ止めされることにより、バスバーアセンブリユニット３３に固定される。これにより、遮熱体３３１と溝部３３０ｘで囲まれた空間は、両端が排気口３１として開放されたガス流路を形成する。ガス流路は、セルスタック３２の各単電池３２０ａの安全弁３２０ａ３からの排気ガスを排気口３１からハウジング内部へ排出させる流路となる。

（２−３．電装品サブユニット）
電装品サブユニット３４は、バスバーアセンブリユニット３３の枠体３３０ａ同様の合成樹脂製のベース上に、上述したリレー３４ｅの他、バスバー３３２ａ及び３３２ｂを経由した電気配線、リレー等の開閉器、抵抗等、その他バスバー３３２ａ、３３２ｂ及び３３２ｃに接続されるハーネス等の電装品が配置されてなるユニットである。電装品サブユニット３４とバスバーアセンブリユニット３３との電気的接続は、バスバー３３２ａ及び３３２ｂにそれぞれ設けられた取付端子部３３２ａ１及び３３２ｂ１に対して、電装品サブユニット３４の上面からボルトを装着することにより行われる。なお、電装品サブユニット３４の更に上層に位置する蓋部２０内には、ＢＭＵ（Battery Management Unit）その他、蓄電装置１の充放電の制御、温度等の状態管理、及び蓄電装置１が接続される機器との通信を行うための電子部品が電装品として設けられている。

蓄電ユニット３０において、セルスタック３２とバスバーアセンブリユニット３３とは、セルスタック３２の嵌合穴３２ｘに、バスバーアセンブリユニット３３の係合爪３３ａが係合することにより固定される。更に、バスバーアセンブリユニット３３と電装品サブユニット３４とは、バスバーアセンブリユニット３３の係合溝３３０ｆ及び３３０ｇに、電装品サブユニット３４の周縁に形成された係合爪３４ａ及び３４ｂがそれぞれ係合することにより固定され、これによりセルスタック３２、バスバーアセンブリユニット３３及び電装品サブユニット２０ａは一体的に組み合わされる。

以上のような構成を有する蓄電装置１において、セルスタック３２は本発明の組電池に相当し、単電池３２０ａは本発明の複数の単電池に相当する。また、単電池３２０ａの正極端子３２０ａ１及び負極端子３２０ａ２は、本発明の単電池の端子に相当し、単電池３２０ａの正極端子３２０ａ１及び負極端子３２０ａ２が配設された蓋部の表面は本発明の第一表面に相当し、蓋部の表面に隣接する外装本体部の各側面は本発明の第二表面に相当する。

更に、バスバー３３２ｃは本発明の第一接続部材に相当し、バスバー３３２ａ、３３２ｂまたは配線プレート３４ｃ、３４ｄは本発明の第二接続部材に相当し、絶縁性被膜３０ａは本発明の絶縁部材に相当する。更に、エンドプレート３２ａ及びスタックバー３２ｂは本発明の締結部材に相当する。

このような構成を有する本実施の形態の蓄電装置１は、蓄電ユニット３０を被覆する絶縁性被膜３０ａを備えたことを特徴とする。

すなわち、図２並びに図４（ａ）の正面断面図、及び図４（ｂ）の側面断面図に示すように、絶縁性被膜３０ａは、蓄電ユニット３０の表面を隙間無く被覆することにより、蓄電ユニット３０を構成する各サブモジュールであるセルスタック３２、バスバーアセンブリユニット３３及び電装品サブユニット３４のそれぞれの接合部分を被覆するように形成される。具体的には、図４（ａ）及びに（ｂ）にそれぞれ示すように、蓄電ユニット３０の表面に露出する、バスバーアセンブリユニット３３の係合溝３３０ｆ及び３３０ｇと電装品サブユニット３４の係合爪３４ａ及び３４ｂとのそれぞれの隙間、及びセルスタック３２の嵌合穴３２ｘとバスバーアセンブリユニット３３の係合爪３３ａとの隙間にも、絶縁性被膜３０ａが充填されるように形成される。

更に、絶縁性被膜３０ａは、蓄電ユニット３０の表面を隙間無く被覆することにより、セルスタック３２、バスバーアセンブリユニット３３のそれぞれについて、これらを構成する各部品に渡ってこれらを被覆するように形成される。具体的には、図４（ａ）に示すように、絶縁性被膜３０ａはスタックバー３２ｂの表面に設けられた開口３２ｂ１内に充填され、セルスタック本体３２０を構成する、隣接する単電池３２０ａ及び隣接するスペーサ３２０ｂを被覆するように形成される。同様に、絶縁性被膜３０ａは、隣接するスペーサ３２０ｂ同士が構成する開口３２０ｙ内に充填され、隣接する単電池３２０ａを被覆するように形成される。更に、絶縁性被膜３０ａは、隣接するスペーサ３２０ｂ同士が構成する嵌合穴３２ｘ及び３２０ｚに充填され、隣接するスペーサ３２０ｂを被覆するように形成される。

更に、上記各図に示すように、絶縁性被膜３０ａは、全体として、蓄電ユニット３０の表面の起伏に追従して、蓄電ユニット３０の輪郭を拡大延長するように形成される。

更に、図５の、図４のＡ−Ａ直線により模式的に示す要部断面図に示すように、絶縁性被膜３０ａは、蓄電ユニット３０の内部におけるバスバーアセンブリユニット３３とセルスタック３２の空隙内にまで達し、バスバーアセンブリユニット３３とセルスタック３２とを固着させる。具体的には、セルスタック３２を構成する単電池３２０ａの電極端子３２０ａ１及び３２０ａ２とバスバーアセンブリユニット３３のバスバー３３２ｃの周囲の空間３３ｂ、３３ｃ及び３３ｄに絶縁性被膜３０ａが充填されることにより、電極端子３２０ａ１及び３２０ａ２とバスバー３３２ｃは外側から絶縁性被膜３０ａにより覆われ、固着される。なお、図中の空隙Ｐは両端が図２及び図４（ｂ）等に示す排気口３１として開放されたガス流路に対応する。

同様に、絶縁性被膜３０ａは、電装品サブユニット３４とバスバーアセンブリユニット３３との空隙内にまで達し、これらを固着させる。バスバーアセンブリユニット３３の遮熱本体板３３１ａの上方の空間３３ｅに絶縁性被膜３０ａが充填されることにより、電装品サブユニット３４とバスバーアセンブリユニット３３は絶縁性被膜３０ａを介して固着される。更に、バスバーアセンブリユニット３３においては、絶縁性被膜３０ａは取付ネジ３３１ｃを含めて遮熱本体板３３１ａと枠体３３０ａとを被覆するように形成され、これらを固着させる。

本実施の形態は、以上の構成を備えたことにより、蓄電ユニット３０の衝撃や振動に対する耐性を高め、安全性を向上させている。すなわち、従来の組電池（セルスタック）においては、バスバーアセンブリユニット３３単体のように、絶縁性の枠体内にバスバーを固定した構成を有することにより、電源モジュールにおいて絶縁性を確保していたが、事故等の原因により外部から大きな衝撃が加わった場合、あるいは振動や衝撃が継続的に加えられることにより枠体が変形又は破損等した場合、単電池同士を接続する金属バスバー等の配線の一部が露出する恐れがある。これは接続を意図しないバスバー間の短絡、又はバスバーと単電池間の短絡を招く恐れがある。更に、ＢＭＵ等の電装品の配線が破損して導電部が露出する恐れがある。特に、セルスタックにおける配線パターンが複雑化した場合、枠体の破損箇所の予測は困難となり、破損の発生を想定した電源モジュールの設計を難しいものとしていた。

本実施の形態の蓄電装置１は、このような考察に基づきなされたものであって、組み上がった状態にある蓄電ユニット３０の表面を被覆する絶縁性被膜３０ａによりセルスタック３２、バスバーアセンブリユニット３３及び電装品サブユニット３４が一体的に覆われ固定される。特に、絶縁性被膜３０ａが、セルスタック３２を構成する各部材間の空隙に充填され、バスバー３３２ｃ及びそれに接続されるセルスタック３２の各単電池の正極端子３２０ａ１及び負極端子３２０ａ２を被覆することで、バスバーによる配線のレイアウトの具体的な構成によらず、セルスタック３２の配線を周囲から一括して絶縁している。

これにより、枠体３３０ａのようなバスバー及びセルスタック間の絶縁部材の変形又は破損等に伴う、予測可能性の低い絶縁部分の破れを抑制することができる。更に、絶縁性被膜３０ａにより、バスバー３３２ａ〜３３２ｃの絶縁はバスバーアセンブリユニット３３の枠体３３０ａに重畳してなされることとなり、モジュールの絶縁の信頼性が向上する。これらより、蓄電装置の安全性を向上させることが可能となる。

更に、本実施の形態の蓄電装置１においては、絶縁性被膜３０ａが蓄電ユニット３０の表面を隙間無く覆い、蓄電ユニット３０を構成する各サブモジュールであるセルスタック３２、バスバーアセンブリユニット３３、及び電装品サブユニット３４のそれぞれの接合部分を被覆するように形成されることにより、安全性が高くなる。

具体的には、図４（ａ）（ｂ）を参照して上記に説明したように、バスバーアセンブリユニット３３の係合溝３３０ｆ及び３３０ｇと電装品サブユニット３４の係合爪３４ａ及び３４ｂとのそれぞれの隙間に絶縁性被膜３０ａが充填されるように形成されることで、バスバーアセンブリユニット３３と電装品サブユニット３４は外側から絶縁性被膜３０ａにより固着される。また、セルスタック３２の嵌合穴３２ｘとバスバーアセンブリユニット３３の係合爪３３ａとの隙間に絶縁性被膜３０ａが充填されるように形成されることで、セルスタック３２とバスバーアセンブリユニット３３は外側から絶縁性被膜３０ａにより固着される。

更に、本実施の形態の蓄電装置１においては、絶縁性被膜３０ａが蓄電ユニット３０の表面を隙間無く覆い、蓄電ユニット３０を構成する各サブモジュールを構成する部品同士の接合部分を被覆するように形成されることにより、各サブモジュールが、振動や衝撃によって影響を受けることを低減することが可能となる。

具体的には、図４（ａ）（ｂ）を参照して上記に説明したように、絶縁性被膜３０ａが、スタックバー３２ｂの表面に設けられた開口３２ｂ１並びに隣接するスペーサ３２０ｂにより構成される開口３２０ｙ及び嵌合穴３２ｘ内に充填され、隣接する単電池３２０ａ及び隣接するスペーサ３２０ｂをそれぞれ被覆するように形成されることにより、セルスタック３２を構成する単電池３２０ａ並びにエンドプレート３２ａ及びスペーサ３２０ｂは外側から絶縁性被膜３０ａにより固着される。

これにより、セルスタック３２において単電池３２０ａとエンドプレート３２ａ及びスタックバー３２ｂとが接触する（これは短絡の原因等となる）等の恐れを低減して、絶縁性を向上させることができる。

更には、バスバーアセンブリユニット３３における遮熱本体板３３１ａ及び取付ネジ３３１ｃ、並びにセルスタック３２におけるスタックバー３２ｂ及びエンドプレート３２ａの締結部分のように、ネジ止め、ボルト締め等の締結手段により固定されている部分も全体に被覆されることにより、当該締結部分の緩みを抑制することができ、蓄電ユニット３０の安全性を向上させることが可能となる。

以上のように、各サブモジュールが補強されることにより、蓄電ユニット３０全体が補強されることとなり、蓄電装置の安全性を向上させることが可能となる。

なお、絶縁性被膜３０ａの厚みは、図４（ａ）（ｂ）に示す蓄電ユニット３０の表面を被覆する部分については、１ｍｍ〜２ｍｍ以上であれば任意の厚みであってよい。この場合において、蓄電ユニット表面のディテールが潰れない程度の厚みとすることは、被膜の厚みが過剰となることを防ぎ、省資源、軽量化の観点からなお望ましい。

（３．製造方法）
図６を参照して、本発明の蓄電装置の製造方法の一実施形態である、蓄電ユニット３０に絶縁性被膜３０ａを形成する方法を説明する。第一に、図６（ａ）に示すように、電源装置１完成前の、蓋部２０から分離した状態にある蓄電ユニット３０を治具１０２により底面から保持して持ち運びが自在となる状態に置く。なお、必要に応じて、電気的接続、機械的接続及び通気等を確保するために絶縁性被膜３０ａが不要な箇所はテープその他の養生材を用いてマスキングしておく。本実施の形態においては配線プレート３４ｃ及び３４ｄ並びに排気口３１に対応する場所をマスキングする。

第二に、ディッピング工程として、図６（ｂ）に示すように、治具１０２を操作することにより、蓄電ユニット３０を、材料槽１００内に満たされた液体状の、絶縁性を有する樹脂材料１０１に所定時間浸漬させる。なお、樹脂材料１０１の具体例としては、塩化ビニル、シリコン樹脂、合成ゴム、シリコンゴム等を用いることができる。

次に材料槽１００から引き上げ、加熱することにより樹脂材料１０１を硬化させ、配線プレート３４ｃ及び３４ｄ並びに排気口３１の、樹脂材料１０１により被覆されたマスキング部分を除去し、各部を樹脂材料１０１から外部に露出させて、絶縁性被膜３０ａを完成する。

なお、ディッピング工程において、蓄電ユニット３０の樹脂材料１０１に浸ける深さを調整することにより、絶縁性被膜３０ａの表面積及び被覆位置を調整することができる。また、浸漬及び加熱のサイクルを複数回繰り返すことにより、絶縁性被膜３０ａの厚みを調整することができる。更に、樹脂材料１０１の粘度に応じて蓄電ユニット３０を予熱する等の前処理を行うことが、絶縁性被膜３０ａの、蓄電ユニット３０の表面形状への追従性及びモジュール内部への樹脂材料の浸透性を高めることができ、なお望ましい。

最後に、図６（ｃ）に示すように、絶縁性被膜３０ａに覆われた蓄電ユニット３０を容器本体１０に挿入し、ボルト１１により固定するとともに、蓋部２０を封止し電気的接続を確保することにより、蓄電装置１を完成する。

なお、以上の説明において、ディッピング工程は本発明の被覆工程に相当し、樹脂材料１０１は本発明の樹脂材料に相当する。更に、マスキングの工程は、本発明の剥離部材配置工程に相当し、養生資材は本発明の剥離部材に相当する。また、ディッピング工程におけるマスキング除去の工程は、本発明の剥離工程に相当する。

このように、本実施の形態においては、絶縁性被膜３０ａをディッピング工程により形成することで、被膜の形成を単純な工程で行うことができ、低コストに本発明を得ることができる。更に、絶縁性被膜３０ａの形成は、完成後の蓄電ユニット３０のエージング期間を利用して行うことができ、蓄電装置１の全製造工程の従来の期間内に収めることができる。したがって相対的に短期間で製造することができ、生産性良好に本発明を得ることができる。

なお、ディッピング工程においては、浸漬により硬化前の樹脂材料１０１にて覆われた蓄電ユニット３０をそのままハウジングの容器本体１０へ挿入させるようにしてもよい。この場合、樹脂材料の液だれをハウジングに封じ込めることができ、製造工程の短縮化が可能となり、生産性良好に本発明を得ることができる。なお、樹脂材料１０１は常温で硬化するものであることが望ましい。

更に、上記の説明においては、蓄電ユニット３０を、材料槽１００内の樹脂材料１０１に浸漬させる操作は、蓄電ユニット３０を治具１０２により保持させるものとしたが、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、完成前の蓄電ユニット３０に蓋部２０を固定させておき、蓋部２０を操作することにより蓄電ユニット３０を材料槽１００内に移動させるようにしてもよい。この場合、専用の治具等を必要とせず、製造工程を簡易なものとすることができる。

なお、ディッピング工程において、蓄電ユニット３０の内部に樹脂材料を効率よく導くことは、特にバスバーアセンブリユニット３３とセルスタック３２との絶縁性能の向上の観点から望ましい。一例として、図８に示すバスバーアセンブリユニット３３においては、枠体３３０ａの周縁に、バスバー３３２ａ〜３３２ｃとそれぞれ連通する溝３３０ｈ及び３３０ｉを設けた。ディッピング工程において、樹脂材料は溝３３０ｈを通じてバスバー３３２ａ〜３３２ｃの上方へ導入されることとなり、図５に示す空間３３ｂにおける絶縁性被膜３０ａの充填形成を良好に行うことができる。更に、樹脂材料は溝３３０ｉを通じてバスバー３３２ａ〜３３２ｃの上方から更に遮熱本体板３３１ａの上方へ導入されることとなり、図５に示す空間３３ｅにおける絶縁性被膜３０ａの充填形成を良好に行うことができる。

更に他の例として、図９に示すバスバーアセンブリユニット３３においては、枠体３３０ａの上面に、図示しない裏面まで貫通する開口３３０ｊを設けた。ディッピング工程において、樹脂材料は開口３３０ｊを通じてバスバー３３２ａ〜３３２ｃの上部へ導入されることとなり、図５に示す空間３３ｃ及び３３ｄにおける絶縁性被膜３０ａの充填形成を良好に行うことができる。

また、ディッピング工程において、単電池とバスバーとの電気的接続が、絶縁性被膜３０ａの形成により阻害されないようにすることが望ましい。一例として、図１０に示す構成においては、バスバーアセンブリユニット３３に固定されるバスバー３３２ｄの側端に爪部３３２ｄ１を設け、爪部３３２ｄ１が単電池３２０ａの電極端子３２０ａ１及び３２０ａ２の側端に係止されるものとした。爪部３３２ｄ１による係止により、樹脂材料がバスバー３３２ｄと電極端子３２０ａ１又は３２０ａ２との隙間に侵入することを抑制して、単電池とバスバーとの電気的接続を従来同様に良好に保つことができる。

なお、図８から１０に示す構成例は、適宜に組合せ又は選択取捨して実現してもよい。

以上説明したように、本発明によれば、絶縁部材としての絶縁性被膜３０ａを形成するようにしたことにより、衝撃や振動に対する耐性を高めて絶縁性を確保し、安全性を向上させることが可能となる。

しかしながら、本発明は上記の実施の形態により限定されるものではない。

上記の説明においては、絶縁性被膜３０ａは、ハウジングに組み込まれるより前に完成した蓄電ユニット３０に対して形成されるものとしたが、本発明は、電源モジュールの完成前のサブモジュールに対して形成されるようにしてもよい。図１１に示す構成例は、本発明の絶縁膜が、複数のサブモジュールをまたいで形成されることの例として、電装品サブユニット３４を取り付ける前に、セルスタック３２及びバスバーアセンブリユニット３３の組み合わせに対して絶縁性被膜３０ｃを形成したものである。

この場合、バスバー３３２ａの取付端子部３３２ａ１、バスバー３３２ｂの取付端子部３３２ｂ１及びバスバー３３２ｃの取付端子部３３２ｃ１はマスキングその他の手段により樹脂部分が除去された状態としておき、電装品サブユニット３４との電気的接続が確保されるようにする。同様に、枠体３３０ａの係合溝３３０ｆ及び係合溝３３０ｇも樹脂部分が除去された状態としておき、電装品サブユニット３４の係合爪３４ａ及び３４ｂとの係合を可能にしておく。この場合、電源モジュールにおいて必ずしも絶縁が必要でない箇所を避けて選択的に絶縁膜を形成することができ、モジュールの軽量化並びに材料の消費を抑制して低コストに本発明の効果を奏する。更に、電装品サブユニット３４の交換がし易く、メンテナンスや検査、点検が容易になるという効果を奏する。

更に、本発明は、単一のサブモジュールに対して形成されるようにしてもよい。一例として、図１２に示す例は、本発明の絶縁膜が、単一のサブモジュールを構成する複数の部品をまたいで形成されることの例として、完成したセルスタック３２に対して絶縁性被膜３０ｄを形成したものである。絶縁性被膜３０ｄはセルスタック本体３２０の両側面に位置する一対のスタックバー３２ｂ及び一対のエンドプレート３２ａの周囲に位置し、これらスタックバーとエンドプレートとをまたいで形成される。これによれば、スタックバー３２ｂ及び一対のエンドプレート３２ａの締結部分全体が被覆されることにより、当該締結部分の緩みを抑制する効果を生ずる。更に、ハウジングの内壁とセルスタック３２との衝突に際し、衝撃を緩和する効果を生ずる。なお、絶縁性被膜３０ｄはスタックバー３２ｂ及び一対のエンドプレート３２ａの表面の一部をまたいで形成されるものとしたが、締結部分のみに選択的に形成されるものとしてもよい。更に、絶縁性被膜３０ｄの形成は、一例としては、対象となる部分以外をマスキングして樹脂材料に浸漬させるようにすればよい。

このように、本発明の絶縁部材は、電源モジュールにおいて組み合わされた任意の複数の部品を被覆するように形成されていればよく、当該部品の電源モジュールにおける位置、機能等によって限定されるものではない。しかしながら、特に、絶縁膜を、電源モジュールの完成前であっても、あらかじめ所定の部品が組み合わされ、完成状態にある各サブモジュール又はサブモジュールの任意の組合せを対象として形成することは、電源モジュールの製造工程の区切りに絶縁膜を形成する工程を挿入することができ、製造工程全体を効率化することができ、より好適である。なお、完成状態の例示としては、組み合わされた、若しくは部品又はサブモジュール若しくはサブモジュールの組合せが、取引品として流通可能な状態又は製造工程において作業場所を移動可能な状態となっていること等が挙げられる。

更に、電源モジュールにおける各サブモジュール又はサブモジュールを構成する各部品の機能、電源モジュールにおける位置、更にはハウジングに組み込まれた場合における当該ハウジングとの相対位置等に基づいて、絶縁膜を形成する対象となるサブモジュール又は部品を選択することは、電源モジュール、ひいては蓄電装置の軽量化、省コスト化を図りつつ、本発明を実現することができ、より好適である。

更に、上記の説明においては、サブモジュールとして、バスバーアセンブリユニット３３及び／又はセルスタック３２を絶縁膜形成の対象としたが、本発明の絶縁部材は電装品サブユニット３４に対して形成されるものとしてもよい。この場合は、電装品又は電装品同士を接続するハーネスが一体的に絶縁されることとなり、外部からの振動や揺動に基づく電装品の破損又はハーネスの断線等の恐れを低減することが可能となり、電装品が電源モジュールの側面にてハウジングの内壁と対する構成において特に好適である。要するに、本発明の絶縁部材は、電源モジュールを構成するサブモジュールの具体的な機能や構成によって限定されるものではない。

更に、上記の各実施の形態においては、蓄電ユニット３０は、ハウジングの底面からセルスタック３２、バスバーアセンブリユニット３３及び電装品サブユニット３４が順に上部に積層される構成としたが、本発明は電源モジュール及び各サブモジュールの具体的な構成に限定されるものではない。例えば、電装品サブユニット等の電装品がハウジングの側面と対向する構成において実現してもよいし、セルスタック３２がハウジングの上下方向に単電池を配列してなる構成において実現してもよい。

更に、上記の説明においては、絶縁性被膜３０ａは液体状の樹脂材料を用いたディッピングの工程により形成するものとしたが、本発明の絶縁部材は、電源モジュールを構成する、組み合わされた隣接する複数の部品の少なくとも２つの部品を被覆するように形成されていればよく、その具体的な形成工程によって限定されるものではない。例えば、樹脂材料を電源モジュールの表面に塗布することにより形成するものであってもよいし、樹脂材料を電源モジュールの表面に吹き付けることにより形成するものであってもよい。したがって、本発明の本発明の被覆工程は、ディッピング工程の他、絶縁材料の塗布や吹きつけにより実施するものとしてもよい。

更に、上記の説明においては、絶縁性被膜３０ａは隣接する少なくとも２つの部品を被覆するように形成されるものとして説明を行ったが、本発明の絶縁部材は各部品全部を被覆するものに限定されるものではなく、隣接する少なくとも２つの部品の、隣接するその間を充填して隣接する一部の側同士を繋いで被覆することができればよい。

更に、上記の説明においては、絶縁性被膜３０ａは内部が密な樹脂層であるとしたが、発泡性樹脂その他の多孔質材料により形成されていてもよい。この場合、電源モジュール、蓄電装置の軽量化が可能となる。更に、本発明の絶縁部材は、無色又は任意の有色であってよいとしたが、特に、塩化ビニル又はシリコン樹脂のような無色のものを用いた場合、膜の完成後も電源モジュールの内部を外部から目視することができ、点検や向きの確認が容易となり、電源モジュール、蓄電装置の生産性を向上させることができる。

また、上記の説明においては、ハウジングは、合成樹脂製の、溶着等により密閉された容器本体１０及び蓋部２０から構成される、外形が直方体の容器であるとした。一方で、ハウジングは、金属その他の材料及びこれらの組合せとして実現してもよく、更に、３つ以上の部材の組合せとして実現してもよい。更に、ハウジングの外形は立方体、円筒形、または多角柱状の形状であってもよい。要するに、ハウジングは、その形状、具体的な材料または構成によって限定されるものではない。

また、上記の説明においては、セルスタックを構成する単電池としての本発明の単電池は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池であるとしたが、電気化学反応により充放電可能な電池であれば、ニッケル水素電池その他各種の二次電池を用いてもよい。また、一次電池であってもよい。更に、電気二重層キャパシタその他各種のキャパシタであってもよい。要するに、本発明の単電池は電極体と電解液を収納容器内に封入してなる電気を蓄積可能な素子であれば、起電力を発生させるための具体的な方式によって限定されるものではない。

要するに、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

以上のような本発明は、蓄電装置の安全性を向上させることが可能になるという効果を有し、例えば二次電池のような単電池を有する蓄電装置等において有用である。

１、２ 蓄電装置
１０ 容器本体
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ リブ
１０ｂ１ 凹部
１０ｃ１、２０ｘ、２２ｘ、３２ｂ１、３２０ｘ、３２０ｙ、３３０ｃ、３３０ｊ 開口
１０ｙ 側壁
１０ｚ 内底
１１ ボルト
２０ 蓋部
２０ａ、２４、３４ 電装品サブユニット
２１ａ、２１ｂ、３２０ａ１、３２０ａ２ 電極端子
２２ 排気筒
３０ 蓄電ユニット
３０ａ、３０ｃ、３０ｄ 絶縁性被膜
３０ｂ 絶縁性樹脂層
３１ 排気口
３２ セルスタック
３２ａ、３２１ａ エンドプレート
３２ｂ スタックバー
３２ａ１、３２１ａ１、３３０ｅ 取付孔
３２ｘ 嵌合穴
３３ バスバーアセンブリユニット
３３ａ、３４ａ、３４ｂ 係合爪
３３ｂ、３３ｃ、３３ｅ 空間
３４ｃ、３４ｄ 接続プレート
３４ｅ リレー
１００ 材料槽
１０１ 樹脂材料
３２０ セルスタック本体
３２０ａ 単電池
３２０ｂ スペーサ
３２０ａ３ 安全弁
３３０ａ 枠体
３３０ｂ 下段面
３３０ｄ 中段面
３３０ｆ、３３０ｇ 係合溝
３３０ｈ、３３０ｉ 溝
３３０ｘ 溝部
３３１ 遮熱体
３３１ａ 遮熱本体板
３３１ｂ 貫通孔
３３１ｃ 取付ネジ
３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃ、３３２ｄ、３３２ａ〜３３２ｃ バスバー
３３２ａ１、３３２ｂ１、３３２ｃ１ 取付端子部
３３２ｄ１ 爪部

Claims (9)

1. 複数の単電池を組み合せてモジュール化した組電池と、
   前記複数の単電池の端子同士を電気的に接続する第一接続部材と、を有する蓄電装置であって、
   前記端子と前記第一接続部材を被覆するとともに、前記端子が位置する前記組電池の第一表面と、前記第一表面と隣接する前記組電池の第二表面の少なくとも一部を被覆する絶縁部材を有する蓄電装置。
2. 前記絶縁部材は、前記組電池の全体を被覆する、
   請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記組電池は、前記複数の単電池を締結する締結部材を前記第二表面に有し、
   前記絶縁部材は、前記締結部材の少なくとも一部を被覆する、
   請求項１または２に記載の蓄電装置。
4. 前記端子と前記複数の単電池の外部材とを電気的に接続する第二接続部材を前記第一表面に有し、
   前記第二接続部材の少なくとも一部は、前記絶縁部材から露出している、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
5. 複数の単電池を備えた蓄電装置の製造方法であって、
   前記複数の単電池を組み合せて組電池としてモジュール化する組立工程と、
   前記組立工程の後に、前記端子が位置する前記組電池の第一表面と、前記第一表面と隣接する前記組電池の第二表面の少なくとも一部を絶縁部材で被覆する被覆工程と、
   を有する蓄電装置の製造方法。
6. 前記被覆工程は、前記絶縁部材によって前記組電池の全体を被覆する工程である、
   請求項５に記載の蓄電装置の製造方法。
7. 前記被覆工程は、前記組電池を前記絶縁材料に浸漬する工程である、
   請求項５または６に記載の蓄電装置の製造方法。
8. 前記組立工程は、締結部材を用いて前記複数の単電池を締結する工程であり、
   前記被覆工程は、前記絶縁部材によって前記締結部材を被覆する工程である、
   請求項５乃至７のいずれか一項に記載の蓄電装置の製造方法。
9. 前記被覆工程の前に、前記第一表面に位置する、前記端子と前記複数の単電池の外部材とを電気的に接続する接続する第二接続部材に、前記絶縁部材を剥離する剥離部材を配置する剥離部材配置工程と、
   前記被覆工程の後に、前記剥離部材と前記剥離部材に接する前記絶縁部材とを剥離させることで、前記第二接続部材の少なくとも一部を前記絶縁部材から露出させる剥離工程と、
   を有する請求項５乃至８のいずれか一項に記載の蓄電装置の製造方法。