JP2018056098A - 蓄電装置 - Google Patents

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憲利 前田
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隆太郎 西川
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強志 飛鷹
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Abstract

【課題】外装体と複数の蓄電素子とを備える蓄電装置であって、安全性が向上された蓄電装置を提供すること。【解決手段】蓄電装置10は、複数の蓄電素子300を含む蓄電素子ユニット350と、蓄電素子ユニット350を覆う外装体11と、外装体の側壁113の外面113aと内面113bとの間に配置された第一導電板500と、側壁113の厚み方向において、第一導電板500と対向しかつ離隔して配置された第二導電板600とを備え、第一導電板500は、蓄電素子ユニット350の正極及び負極の一方と接続されており、第二導電板600は、蓄電素子ユニット350の正極及び負極の他方と接続されている。【選択図】図6

Description

本発明は、外装体と複数の蓄電素子とを備える蓄電装置に関する。
従来、外装体の内方に複数の蓄電素子が収容された蓄電装置が知られている。これら複数の蓄電素子のそれぞれは、例えば、容器と、容器に収容された電極体及び電解液とを備える。蓄電素子が備える電解液として、可燃性の有機液体が用いられる場合もあり、そのため、蓄電素子には各種の安全対策がなされている。
例えば、特許文献1には、金属箔層と樹脂層または金属箔層と樹脂層と接着剤層からなるシートが、電池金属ケース胴体部に前記金属箔層が電池の外側になるように巻きついた構造を有するリチウムイオン電池が開示されている。このリチウムイオン電池では、金属箔は電池金属ケースとは異極にある端子部と電気的に接続されている。特許文献1では、上記構成を有するリチウムイオン電池に、例えば外部から異常な圧力変形等が与えられた場合に、電池金属ケース胴体部と金属箔とが容易に短絡状態となり、その結果、安全に電池自身の機能をなくすことができる旨が記載されている。
特開2004−152579号公報
ここで、蓄電素子を複数備える蓄電装置において、個々の蓄電素子に、例えば上記従来の技術におけるリチウムイオン電池のような安全機構を備えさせることで、蓄電装置としての安全性の向上を図ることが考えられる。しかしながらこの場合、例えば、個々の蓄電素子のサイズが大きくなることに伴い、蓄電装置のサイズも大きくなる。また、衝突等の異常時において、仮に、複数の蓄電素子のうちの1つの蓄電素子の安全機構が機能しなかった場合、その1つの蓄電素子が高温状態になることで、他の蓄電素子が高温にさらされ、結果として蓄電装置がさらに不安定な状態となる可能性がある。
本発明は、上記従来の課題を考慮し、外装体と複数の蓄電素子とを備える蓄電装置であって、安全性が向上された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、複数の蓄電素子を含む蓄電素子ユニットと、前記蓄電素子ユニットを覆う外装体と、前記外装体の壁の外面と内面との間に配置された第一導電板と、前記壁の厚み方向において、前記第一導電板と対向しかつ離隔して配置された第二導電板とを備え、前記第一導電板は、前記蓄電素子群の正極及び負極の一方と接続されており、前記第二導電板は、前記蓄電素子群の前記正極及び前記負極の他方と接続されている。
この構成によれば、例えば、蓄電装置を備える車両の衝突事故等に起因して、外部の金属片等の導電物が外装体の壁に突き刺さった場合、その導電物が蓄電素子に至る前に、第一導電板と第二導電板とが導電物を介して導通される。これにより、蓄電素子ユニットに含まれる複数の蓄電素子は、一括して放電経路が生じた状態となる。その結果、複数の蓄電素子の電気エネルギーが早期に消費され、これにより、不安全事象の緩和が図られる。すなわち、異常の発生時における事態の悪化を抑制することができる。このように、本態様に係る蓄電装置は、安全性が向上された蓄電装置である。
また、例えば、複数の蓄電素子のそれぞれに対して2枚の導電板を配置する場合と比較すると、これら導電板の配置のために消費される空間が少ない。このことは、蓄電装置の蓄電容量の増加(エネルギー密度の向上)等の観点から有利である。さらに、第一導電板は、壁の外面と内面との間に収められるため、これにより、例えば、蓄電装置の小型化も可能となる。また、第一導電板は、壁の肉によって保護されるため、例えば、通常時における振動の繰り返し等に起因する第一導電板の損傷または劣化が抑制される。さらに、壁に配置された第一導電板は、例えば、外装体の強度を向上させる補強部材としても機能する。これらの効果は、蓄電装置の安全性の向上に寄与する。
また、本発明の一態様に係る蓄電装置において、前記第二導電板は、前記外装体の前記壁の外面と内面との間において、前記第一導電板と対向しかつ離隔して配置されている、としてもよい。
この構成によれば、第一導電板に加え、第二導電板も外装体の壁の外面と内面との間に配置されるため、これら2枚の導電板の損傷または劣化が抑制される。また、外装体の強度もさらに向上する。さらに、2枚の導電板を外装体と一体の部材として扱うことができるため、例えば、蓄電装置の組み立てを効率よく行うことができる。また、外装体の内部空間を消費せずに2枚の導電板を配置することができるため、内部空間を、蓄電容量の増加のために、さらに有効に利用することができる。
また、本発明の一態様に係る蓄電装置において、前記外装体は、絶縁性素材で形成されており、前記第一導電板と前記第二導電板とは、前記壁の一部を挟んだ状態で、離隔して配置されている、としてもよい。
この構成によれば、第一導電板と第二導電板との間に、例えば絶縁性の樹脂からなる壁の一部が介在すること、つまり、2枚の導電板間に樹脂が充填されることで、例えば、通常時における、2枚の導電板の電気的な絶縁の確実性が向上する。また、これら2枚の導電板の位置の固定が安定化する。
また、本発明の一態様に係る蓄電装置において、前記外装体の前記壁は、前記蓄電素子ユニットを囲むように配置されており、前記第一導電板及び前記第二導電板は、前記蓄電素子ユニットを囲むように配置されている、としてもよい。
この構成によれば、蓄電素子ユニットの周囲が第一導電板及び第二導電板に囲まれるため、例えば衝突事故の発生時に金属片等が外装体に突き刺さった場合における、外部短絡の発生可能性が向上する。つまり、異常の発生時における事態の悪化の抑制がより確実化される。
また、本発明の一態様に係る蓄電装置において、前記外装体の前記壁の一部は、前記外装体の底面を形成する底壁であり、前記第一導電板の一部は、前記底壁の外面と内面との間に配置されており、前記第二導電板の一部は、前記底壁の外面と内面との間に配置された前記第一導電板の一部と対向しかつ離隔して配置されている、としてもよい。この構成によれば、例えば衝突の発生時に金属片等が外装体の底壁に突き刺さった場合であっても、複数の発電素子を一括して外部短絡の状態にすることができる。つまり、異常の発生時において、事態の悪化を抑制できる可能性が向上する。
また、本発明の一態様に係る蓄電装置において、前記第一導電板は、前記蓄電素子ユニットの負極と接続されており、前記第二導電板は、前記蓄電素子ユニットと前記第一導電板との間に配置されている、としてもよい。
ここで、例えば自動車にエンジンの始動用バッテリーとして蓄電装置が搭載された場合、一般に自動車の車体は蓄電装置の負極と電気的に接続される。従って、例えば衝突事故の発生時において、外装体の壁に突き刺さった金属片の移動が、仮に第一導電板と接触した時点で停止し、かつ、金属片と車体とが接触している場合、金属片は、同電位の第一導電板と導通した状態となり、外部短絡は生じない。つまり、本態様の蓄電装置は、外部短絡の発生を極力避けながら、最終的には外部短絡を発生させることができる構造を有している。
また、本発明の一態様に係る蓄電装置において、前記外装体は、前記蓄電素子ユニットを収容する外装体本体と、前記外装体本体の開口を塞ぐ蓋体とを有し、前記第一導電板は、前記外装体本体に含まれる前記壁の外面と内面との間に配置されている、としてもよい。
この構成によれば、第一導電板及び第二導電板は外装体本体に配置されるため、例えば、蓋体は、第一導電板及び第二導電板の存在に制限されずに、形状及びサイズ等を決定することができる。そのため、例えば、蓋体を、回路基板等の部材の配置に最適な形状にすることができる。
また、本発明の一態様に係る蓄電装置において、前記第二導電板として、前記複数の蓄電素子を、前記複数の蓄電素子を並び方向に圧迫した状態で固定する拘束部材が備えられている、としてもよい。
この構成によれば、例えば、本来的には別用途の部材である拘束部材に第二導電板としての役割を担わせることができ、これにより、例えば、蓄電装置の構成が簡略化される。
また、本発明の一態様に係る蓄電装置において、前記第二導電板は、前記複数の蓄電素子のそれぞれが有する容器であって、当該蓄電素子の正極または負極の一方と電気的に接続された容器によって構成されている、としてもよい。
この構成によれば、例えば、本来的には別用途の部材である、蓄電素子の容器に第二導電板としての役割を担わせることができ、これにより、例えば、蓄電装置の構成が簡略化される。
また、本発明の一態様に係る蓄電装置において、前記第一導電板及び前記第二導電板の少なくとも一方は、前記蓄電素子ユニットの前記正極または前記負極と、抵抗体を介して接続されている、としてもよい。
この構成によれば、例えば、第一導電板及び第二導電板が導通した場合に、蓄電素子ユニットに流れる電流が過大になりすぎる可能性が低減される。
また、本発明の一態様に係る蓄電装置は、複数の蓄電素子を含む蓄電素子ユニットと、前記蓄電素子ユニットを覆う外装体と、前記外装体の外部に配置された第一導電板と、前記外装体の内部に配置された第二導電板であって、前記第一導電板と対向する位置に配置された第二導電板とを備え、前記第一導電板は、前記蓄電素子ユニットの正極及び負極の一方と接続されており、前記第二導電板は、前記蓄電素子ユニットの前記正極及び前記負極の他方と接続されている、としてもよい。
このように、外装体の外部に第一導電板が配置された場合であっても、蓄電素子ユニットの正極及び負極のそれぞれに接続された2枚の導電板(第一導電板及び第二導電板)が対向して配置される。そのため、例えば、過大な衝撃によって、外装体が損傷するような事態が生じた場合等において、第一導電板と第二導電板とが導通することで、複数の蓄電素子が外部短絡の状態となる。その結果、複数の蓄電素子の電気エネルギーが急速に消費され、これにより、異常の発生時における事態の悪化が抑制される。
本発明によれば、複数の蓄電素子と外装体とを備える蓄電装置であって、安全性が向上された蓄電装置を提供することができる。
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素子の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る外装体本体の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る外装体の側壁の部分断面を示す断面図である。 実施の形態に係る第一導電板及び第二導電板の配置位置を説明するための模式図である。 実施の形態の変形例1に係る外装体の側壁の部分断面を示す断面図である。 実施の形態の変形例2に係る外装体の底壁の部分断面を示す断面図である。 実施の形態の変形例2に係る第一導電板の構成を示す外観斜視図である。 実施の形態の変形例3に係る外装体の側壁の部分断面を示す断面図である。 内箱と外箱とで構成される外装体本体における、第一導電板及び第二導電板の配置位置の例を示す図である。 拘束部材が第二導電板として用いられている蓄電装置の構成概要を示す斜視図である。 蓄電素子の容器が第二導電板として用いられている蓄電装置の構成概要を示す模式図である。 外装体の外部に第一導電板が配置されている蓄電装置の構成概要を示す模式図である。
以下、本発明の実施の形態及びその変形例について、図面を参照しながら説明する。以下で説明する実施の形態及びその変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及びその変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態及びその変形例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。
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。
(実施の形態)
まず、蓄電装置10の構成について説明する。図1は、実施の形態に係る蓄電装置10の外観を示す斜視図である。図2は、実施の形態に係る蓄電装置10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10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。蓄電装置10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。蓄電装置10は、例えば、2輪車または4輪車等の車両に、エンジンの始動用のバッテリー、または、アシスト用モータの駆動のためのバッテリーとして用いられる場合がある。また、蓄電装置10は、例えば、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)などの動力源(走行駆動用モータの駆動用の蓄電装置)として用いられる場合もある。
図1及び図2に示すように、蓄電装置10は、複数の蓄電素子300を含む蓄電素子ユニット350と、蓄電素子ユニット350を覆う外装体11とを備える。本実施の形態では、蓄電素子ユニット350に含まれる複数の蓄電素子300は、バスバー400によって直列に接続されており、X軸方向の最もマイナス側の蓄電素子300の正極端子320が、蓄電素子ユニット350の正極端子351として扱われる。また、X軸方向の最もプラス側の蓄電素子300の負極端子330が、蓄電素子ユニット350の負極端子352として機能する。つまり、正極端子351は、総プラス端子であり、負極端子352は、総マイナス端子である。
外装体11は、蓄電装置10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。外装体11は、蓄電素子ユニット350を覆い、蓄電素子300等を衝撃などから保護することができる。外装体11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。
ここで、外装体11は、蓄電素子ユニット350を収容する外装体本体100と、外装体本体100の開口を塞ぐ蓋体200とを有している。
外装体本体100は、外装体11の本体部を構成する部材であり、具体的には、上部に開口が形成された有底矩形筒状のハウジングである。この開口から、複数の蓄電素子300が挿入されて、外装体本体100内に収容される。具体的には、外装体本体100は、内方に複数の仕切部120を有しており、当該複数の仕切部120のうちの隣り合う2つの仕切部120の間に、蓄電素子300のそれぞれが挿入されて収容される。
蓋体200は、外装体本体100の開口を閉塞する扁平な矩形状のカバー部材である。また、蓋体200には、正極外部端子210と負極外部端子220とが設けられている。蓄電装置10は、この正極外部端子210と負極外部端子220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。
具体的には、図2に示すように、蓄電素子ユニット350の正極端子351に接合された正極リード板410と正極外部端子210とがバスバー等の導電部材(図2では破線で概念的に図示)によって接続される。また、蓄電素子ユニット350の負極端子352に接合された負極リード板420と負極外部端子220とがバスバー等の導電部材(図2では2点鎖線で概念的に図示)によって接続される。
なお、外装体本体100と蓋体200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。また、例えば蓋体200の内方には、蓄電素子ユニット350の充電及び放電を制御する回路基板やリレーなどの電気機器が配置されていてもよい。
また、本実施の形態では、外装体11には、2枚の導電板が配置されており、これら2枚の導電板の一方は、蓄電素子ユニット350の負極端子352と接続され、他方は、蓄電素子ユニット350の正極端子351と接続されている。なお、図2では、当該一方の導電板に設けられた接続部510と、当該他方の導電板に設けられた接続部610とが図示されている。これら2枚の導電板の外装体11における配置位置等については、図5及び図6を用いて後述する。
蓄電素子300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300は、扁平な角型の形状を有しており、本実施の形態では、外装体11内に8個の蓄電素子300がX軸方向に並べられて収容されている。なお、蓄電素子300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(例えば、ニッケル・カドミウム電池、及び、ニッケル水素電池など)であってもよいし、キャパシタであってもよい。更に、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。
また、蓄電装置10が備える蓄電素子300の数は8には限定されず、例えば蓄電装置10に求められる出力電圧に応じて、蓄電素子300の数を調整することも可能である。
バスバー400は、複数の蓄電素子300の上方に配置され、複数の蓄電素子300同士を電気的に接続する金属などの導電性の板状部材である。具体的には、バスバー400は、隣接する蓄電素子300において、一の蓄電素子300の正極端子320と、他の蓄電素子300の負極端子330とを接続する。本実施の形態では、7つのバスバー400によって、8個の蓄電素子300が直列に接続されることで、8個の蓄電素子300を含む蓄電素子ユニット350が構成されている。
なお、蓄電素子ユニット350における複数の蓄電素子300の電気的な接続の態様は直列には限定されない。例えば、並列に接続された2個の蓄電素子300をサブユニットとした場合、4つのサブユニットを直列に接続することで、1つの蓄電素子ユニット350が構成されていてもよい。
次に、蓄電素子300の構成について図3を用いて説明する。図3は、実施の形態に係る蓄電素子300の外観を示す斜視図である。
同図に示すように、蓄電素子300は、容器310と、正極端子320と、負極端子330とを備えている。なお、容器310の内方には、電極体(蓄電要素)、正極集電体、負極集電体等が配置され、また、電解液(非水電解質)が封入されている。
容器310は、同図におけるZ軸方向マイナス側に底面部311、X軸方向両側の側面に長側面部312、Y軸方向両側の側面に短側面部313、及び、Z軸方向プラス側に容器蓋部314を有する直方体形状(角型)の容器である。底面部311は、容器310の底面を形成する矩形状の部位であり、長側面部312は、容器310の長側面を形成する矩形状の部位であり、短側面部313は、容器310の短側面を形成する矩形状の部位である。また、容器蓋部314は、容器310の蓋を構成する矩形状の部材である。
つまり、容器310は、底面部311と2つの長側面部312と2つの短側面部313とで、矩形筒状で底を備える容器本体を構成し、当該容器本体の開口を容器蓋部314が閉塞する構成となっている。具体的には、容器310は、電極体等を当該容器本体の内方に収容後、当該容器本体と容器蓋部314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構造を有している。
なお、容器310(容器本体及び容器蓋部314)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。また、容器蓋部314には、容器310内方の圧力を開放するガス排出弁319が設けられている。
また、容器310に収容される電極体は、負極と正極とセパレータとが巻き回されて形成された巻回型形状であってもよいし、平板状極板を積層した形状でもよい。また、例えば、長尺帯状の極板を山折りと谷折りとの繰り返しによって蛇腹状に積層した構造を有する電極体であってもよい。また、電極体が巻回型形状である場合、巻回軸はY軸方向に平行であってもよく、Z軸方向に平行であってもよい。電極体に用いられる正極活物質または負極活物質としては、蓄電素子300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310に封入される電解液としても、蓄電素子300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320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330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、いずれも容器蓋部314に取り付けられている。
次に、外装体11の外装体本体100の構成について図4を用いて説明する。図4は、実施の形態に係る外装体本体100の外観を示す斜視図である。
同図に示すように、外装体本体100は、筐体110と仕切部120とを有している。また、筐体110は、Z軸方向マイナス側に配置される底壁111と、Y軸方向両側に配置される2つの側壁112と、X軸方向両側に配置される2つの側壁113とを有している。これら底壁111、側壁112、及び側壁113のそれぞれ及びこれらの組み合わせは、外装体が有する壁の一例である。
底壁111は、外装体本体100の底面を形成する矩形状かつ平板形状の部位である。また、側壁112は、底壁111の長辺側の端縁から立設した、外装体本体100の長側壁を形成する矩形状かつ平板形状の部位である。また、側壁113は、底壁111の短辺側の端縁から立設した、外装体本体100の短側壁を形成する矩形状かつ平板形状の部位である。
つまり、筐体110は、底壁111と底壁111の四方を囲う側壁112及び113とで構成され、上部に開口が形成された有底矩形筒状の部材である。
仕切部120は、筐体110の内方に配置され、複数の蓄電素子300の間を仕切る矩形状かつ平板形状の仕切板である。仕切部120は、複数の蓄電素子300のうちの隣り合う2つの蓄電素子300の間及び端部の蓄電素子300の側方、つまり、それぞれの蓄電素子300を両側方から挟む位置に配置されている。この仕切部120によって、外装体本体100の内方には、蓄電素子300を収容する空間である収容部130が形成されている。
なお、外装体本体100は仕切部120を備えなくてもよい。この場合、例えば、隣り合う2つの蓄電素子300の間に、樹脂等で形成されスペーサを配置することで、複数の蓄電素子300の位置の安定化及び隣り合う2つの蓄電素子300の容器310間の絶縁の確実性等の効果が得られる。
ここで、図2及び図4に示すように、外装体本体100では、奥側(Y軸方向プラス側)の側壁112の内面から、接続部510及び610が突出して設けられている。接続部510は、バスバー等の導電部材(図2では破線で概念的に図示)によって、負極リード板420に接続され、接続部610は、バスバー等の導電部材(図2では2点鎖線で概念的に図示)によって、正極リード板410に接続されている。接続部510及び接続部610のそれぞれは、外装体11(具体的には外装体本体100)が有する壁の外面と内面との間に配置された2枚の導電板のいずれか一方に接続されている。
次に、本実施の形態において、外装体11に配置された2枚の導電板について、図5及び図6を用いて説明する。
図5は、実施の形態に係る外装体11の側壁113の部分断面を示す断面図である。図6は、実施の形態に係る第一導電板500及び第二導電板600の配置位置を説明するための模式図である。なお、図5では、図4におけるV−V断面の一部を図示されている。また、図6では、第一導電板500及び第二導電板600の位置が明確になるように、蓋体200及び仕切部120等の図示は省略されており、かつ、外装体本体100の、XY平面に平行な断面(接続部510及び610を通る断面)が模式的に図示されている。
図5及び図6に示すように、本実施の形態に係る蓄電装置10は、例えば、外装体11(外装体本体100)の側壁113の外面113aと内面113bとの間に配置された第一導電板500と、側壁113の厚み方向において、第一導電板500と対向しかつ離隔して配置された第二導電板600とを備える。第一導電板500は、蓄電素子ユニット350の負極と接続されており、第二導電板600は、蓄電素子ユニット350の正極と接続されている。
より具体的には、第一導電板500には接続部510が設けられており、接続部510と蓄電素子ユニット350の負極端子352とが電気的に接続されることで、第一導電板500は、蓄電素子ユニット350の負極と接続される。また、第二導電板600には接続部610が設けられており、接続部610と蓄電素子ユニット350の正極端子351とが電気的に接続されることで、第二導電板600は、蓄電素子ユニット350の正極と接続される。
また、本実施の形態では、第一導電板500及び第二導電板600は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、または銅合金等の金属製の部材であり、厚みは0.1mm〜1mm程度である。また、側壁113等の、外装体11の壁の厚みは数mm程度である。また、第一導電板500及び第二導電板600のそれぞれは、上記のアルミニウ等を素材とする1枚の金属板を折り曲げることで形成されている。また、接続部510は、例えば第一導電板500を形成する金属板の一部を切り起こすことで、第一導電板500に設けられている。接続部610も同様に、例えば第二導電板600を形成する金属板の一部を切り起こすことで、第二導電板600に設けられている。
上記構成を有する蓄電装置10が例えば自動車等の車両に搭載され、かつその車両が他の物体と衝突するなどの事故が発生した場合を想定する。この場合において、当該事故により発生した金属片または金属棒等の導電物が外装体11の側壁113に突き刺さった場合、その導電物が、蓄電素子ユニット350に至る前に、第一導電板500と第二導電板600とが導電物を介して導通される。これにより、蓄電素子ユニット350に含まれる複数の蓄電素子300は、一括して放電経路が生じた状態となる。
その結果、複数の蓄電素子300の電気エネルギーが早期に消費され、これにより、不安全事象の緩和が図られる。具体的には、例えば、側壁113を貫通した金属片が、1つの蓄電素子300に刺さった場合を想定する。この場合、金属片が蓄電素子300に刺さった時点では、複数の蓄電素子300は外部短絡によって電気エネルギーの急速な消費が開始されている。そのため、仮に、金属片が刺さった蓄電素子300が、内部短絡が生じることで熱を発した場合であっても、その熱によって、他の蓄電素子300が不安全な状況に陥る可能性は低い。すなわち、蓄電装置10は、異常の発生時における事態の悪化を抑制することができる。このように、本実施の形態に係る蓄電装置10は、安全性が向上された蓄電装置10である。
また、例えば、複数の蓄電素子300のそれぞれに対して2枚の導電板を配置する場合と比較すると、これら導電板の配置のために消費される空間が少ない。このことは、蓄電装置10の蓄電容量の増加(エネルギー密度の向上)等の観点から有利である。また、蓄電装置10の製造コストの抑制の観点からも有利である。さらに、第一導電板500は、側壁113の外面113aと内面113bとの間に収められるため、これにより、例えば、蓄電装置10の小型化も可能となる。
また、第一導電板500は、側壁113の肉によって保護されるため、例えば、通常時における振動の繰り返し等に起因する第一導電板500の損傷または劣化が抑制される。さらに、側壁113の厚み内(外面113aと内面113bとの間)に配置された第一導電板500は、上述のように金属製であり、これにより、例えば外装体11の強度を向上させる補強部材としても機能する。これらの効果は、蓄電装置10の安全性の向上に寄与する。
なお、上記の各種の効果は、第一導電板500が蓄電素子ユニット350の正極と接続され、第二導電板600が蓄電素子ユニット350の負極と接続された場合でも奏される。すなわち、第一導電板500は、蓄電素子ユニット350の正極及び負極の一方と接続され、第二導電板600は、蓄電素子ユニット350の正極及び負極の他方と接続されればよい。
また、本実施の形態では、第二導電板600は、外装体11の側壁113の外面113aと内面113bとの間において、第一導電板500と対向しかつ離隔して配置されている。
つまり、第一導電板500だけでなく、第二導電板600も、側壁113の厚み内に配置されている。そのため、これら2枚の導電板(500、600)の損傷または劣化が抑制される。また、外装体11の強度もさらに向上する。さらに、2枚の導電板(500、600)が外装体11と一体の部材として扱うことができるため、例えば、蓄電装置10の組み立てを効率よく行うことができる。また、外装体11の内部空間を消費せずに2枚の導電板(500、600)を配置することができるため、外装体11の内部空間を、蓄電容量の増加のために、さらに有効に利用することができる。
ここで、2枚の導電板(500、600)が壁の厚み内に収容された外装体11(外装体本体100)は、例えばインサート成形によって作製することができる。例えば、型枠内に、第一導電板500と第二導電板600とを互いに離隔した状態で固定して、樹脂を流し込むことで、外装体本体100を作製することができる。なお、第一導電板500と第二導電板600とを互いに離隔した状態で位置を固定する方法としては、治具を用いる方法、第一導電板500と第二導電板600との間に樹脂製の小さな部材を複数配置する方法などが例示される。また、後述する変形例1のように、第一導電板500と第二導電板600との間に絶縁シートを挟む方法も例示される。
また、例えば、金型内に第一導電板500を配置して樹脂を流し込むことで、第一導電板500のみが壁の厚み内に収められた外装体本体100の半製品を作製する。その後、型枠内にその半製品と第二導電板600とを配置して樹脂を流し込むことで、第一導電板500及び第二導電板600が壁の厚み内に収められた外装体本体100が作製されてもよい。つまり、インサート成形を複数回行うことで、2枚の導電板(500、600)を有する外装体本体100が作製されてもよい。
このように、外装体本体100がインサート成形によって作製された場合、例えば側壁113において、第一導電板500と第二導電板600とは、側壁113の一部(厚み方向の一部)を挟んだ状態で離隔して配置されることになる。すなわち、側壁113を形成している絶縁性素材であるPBT等の樹脂が、第一導電板500と第二導電板600との間に充填される。これにより、例えば、通常時における、第一導電板500と第二導電板600との電気的な絶縁の確実性が向上する。また、第一導電板500及び第二導電板600の位置の固定が安定化する。
また、本実施の形態では、外装体11の壁は、蓄電素子ユニット350を囲むように配置されており、第一導電板500及び第二導電板600は、蓄電素子ユニット350を囲むように配置されている。
具体的には、蓄電素子ユニット350を収容する外装体本体100は、図6に示すように、対向して配置された一対の側壁113と、対向して配置された一対の側壁112とを有しており、一対の側壁113及び一対の側壁112の厚み内に第一導電板500が配置されている。つまり、第一導電板500は蓄電素子ユニット350を囲むように配置されている。このように配置された第一導電板500に対向して第二導電板600が配置されており、すなわち、第二導電板600も蓄電素子ユニット350を囲むように配置されている。
この場合、蓄電素子ユニット350は、平面視において、ほぼ全周囲が第一導電板500及び第二導電板600に囲まれる。これにより、例えば衝突事故の発生時に金属片等が外装体11に突き刺さった場合における、外部短絡の発生可能性が向上する。つまり、異常の発生時における事態の悪化の抑制がより確実化される。
また、本実施の形態では、第一導電板500は、蓄電素子ユニット350の負極と接続されており、第二導電板600は、蓄電素子ユニット350と第一導電板500との間に配置されている。つまり、蓄電素子ユニット350に対して、低電位の第一導電板500が外側であり、高電位の第二導電板600が内側である。
ここで、例えば自動車にエンジンの始動用バッテリーとして蓄電装置10が搭載された場合、一般に自動車の車体は蓄電装置10の負極と電気的に接続される。従って、例えば衝突事故の発生時において、外装体11の側壁112または113に突き刺さった金属片が、仮に第一導電板500と接触した時点で移動が停止し、かつ、車体と接触している場合、金属片は、同電位の第一導電板500と導通した状態となり、外部短絡は生じない。つまり、本実施の形態に係る蓄電装置10は、外部短絡の発生を極力避けながら、最終的には外部短絡を発生させることができる構造を有している。
また、本実施の形態では、外装体11は、上述のように、蓄電素子ユニット350を収容する外装体本体100と、外装体本体100の開口を塞ぐ蓋体200とを有する。第一導電板500は、外装体本体100に含まれる側壁113(112)の外面113a(112a)と内面113b(112b)との間に配置されている。
この構成によれば、第一導電板500及び第二導電板600は外装体本体100に配置されるため、例えば、蓋体200は、第一導電板500及び第二導電板600の存在に制限されずに、形状及び構造等を決定することができる。そのため、例えば、蓋体200を、回路基板等の部材の配置に最適な形状及び構造にすることができる。
以上、実施の形態に係る蓄電装置10について説明したが、蓄電装置10は、図1〜図6に示す態様とは異なる態様で、第一導電板500及び第二導電板600を備えてもよい。そこで、以下に、蓄電装置10における第一導電板500及び第二導電板600に関する構造についての変形例を、上記実施の形態との差分を中心に説明する。
(変形例1)
図7は、実施の形態の変形例1に係る外装体11の側壁113の部分断面を示す断面図である。なお、図7では、図5に示される断面と同じ位置の断面が図示されている。
図7に示す側壁113では、外面113aと内面113bとの間に、第一導電板500と第二導電板600とが互いに対向しかつ離隔して配置されている。この点については、上記実施の形態と共通する。
しかし、本変形例に係る側壁113では、第一導電板500と第二導電板600との間に絶縁シート700が介在している点で、上記実施の形態とは異なる。絶縁シート700は、絶縁性の素材で形成された、厚さが例えば0.1mm〜1.0mm程度のシート状の部材である。絶縁シート700の素材としては、PEまたはPP等の樹脂、シリコーン、ガラス繊維及びこれらの組み合わせが例示される。
このような構成を有する外装体本体100は、例えば、型枠内に、第一導電板500と第二導電板600とを、これらの間に絶縁シート700を挟んだ状態で配置し、樹脂を流し込むことで作製される。つまり、インサート成形によって、第一導電板500、絶縁シート700及び第二導電板600を有する外装体本体100を作製することができる。この場合、例えば、第一導電板500と第二導電板600とを互いに離隔するための治具等が不要であるため、1回のインサート成形による外装体本体100の作製を容易に行うことができる。
(変形例2)
図8は、実施の形態の変形例2に係る外装体11の底壁111の部分断面を示す断面図である。図9は、実施の形態の変形例2に係る第一導電板500の構成を示す外観斜視図である。
図8に示すように、本変形に係る外装体11では、底壁111の外面111aと内面111bとの間に、第一導電板500と第二導電板600とが互いに対向しかつ離隔して配置されている。
より詳細には、本変形例では、第一導電板500は、図9に示すように、側壁112及び113に配置される部分(側板部500a)と、底壁111に配置される部分(底板部500b)とを有している。また、図示していないが、本変形例に係る第二導電板600も同様に、側板部と底板部とを有しており、底壁111の外面111aと内面111bとの間において、第一導電板500の底板部500bと、第二導電板600の底板部とが対向しかつ離隔して配置されている。
つまり、本変形例では、外装体11の壁の一部は、外装体11の底面を形成する底壁111であり、第一導電板500の一部(底板部500b)は、底壁111の外面111aと内面111bとの間に配置されており、第二導電板600の一部は、第一導電板500の一部(底板部500b)と対向しかつ離隔して配置されている。
この構成によれば、例えば衝突事故の発生時に金属片等が外装体11の底壁111に突き刺さった場合であっても、複数の発電素子を一括して外部短絡の状態にすることができる。つまり、異常の発生時において、事態の悪化を抑制できる可能性が向上する。
(変形例3)
図10は、実施の形態の変形例3に係る外装体11の側壁113の部分断面を示す断面図である。なお、図10では、図5に示される断面と同じ位置の断面が図示されている。
図10に示す側壁113では、外面113aと内面113bとの間に、第一導電板500が配置されており、第二導電板600は、第一導電板500と対向しかつ離隔して配置されている。この点については、上記実施の形態と共通する。
しかし、本変形例に係る側壁113では、第二導電板600が、側壁113の外面113aと内面113bとの間には配置されていない点で、上記実施の形態とは異なる。この場合であっても、第一導電板500と第二導電板600との間には、側壁113の内面113bを形成する部分が介在するため、通常時において第一導電板500と第二導電板600とは電気的に絶縁される。また、例えば衝突事故の発生時において、側壁113に金属片が突き刺さった場合、第一導電板500と第二導電板600とを導通させることができ、その結果、複数の蓄電素子300を一括して外部短絡の状態にすることができる。つまり、異常の発生時における事態の悪化を抑制することができる。
また、本変形例では、側壁113等の壁の外面と内面との間に第一導電板500のみを配置すればよいため、壁の外面と内面との間に第一導電板500及び第二導電板600の両方を配置する場合と比較すると、外装体11(外装体本体100)の作製が容易化される。
なお、図10では図示していないが、第二導電板600の、蓄電素子ユニット350側の面(図10における左側の面)は、例えば、樹脂材料等によって絶縁コーティングがなされてもよい。
(他の実施の形態)
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電装置10について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態において、蓄電装置10が備える複数の蓄電素子300のそれぞれは、例えば角型のリチウムイオン二次電池であるとした。しかしながら、蓄電素子300として採用される電池の種類及び形状等は特定の種類及び形状等には限定されない。
例えば、円筒状の電池が蓄電素子300として採用されてもよい。また、電極体をラミネートで封止したラミネート型電池が蓄電素子300として採用されてもよい。いずれの場合であっても、第一導電板500及び第二導電板600を上述のように配置することで、異常の発生時における事態の悪化を抑制することができ、これにより安全性が向上される。
また、上記実施の形態では、蓄電装置10が備える全て(8個)の蓄電素子300が電気的に接続されたものを、1つの蓄電素子ユニット350として扱った。しかし、蓄電装置10が備える全ての蓄電素子300のうちの一部かつ2以上の蓄電素子300が、1つの蓄電素子ユニットとして扱われてもよい。
例えば、2つの蓄電素子300が2本のバスバー400によって並列に接続されている場合、並列に接続された当該2つの蓄電素子300を蓄電素子ユニットとし、この蓄電素子ユニットの負極を第一導電板500と接続し、正極を第二導電板600と接続する。これにより、衝突事故等に起因して第一導電板500と第二導電板600とが導通した場合、これら2つの蓄電素子300は一括して外部短絡が生じた状態となる。つまり、蓄電装置10が備える8個の蓄電素子300のうちの少なくとも2つの蓄電素子300の電気エネルギーが急速に消費される。これにより、異常の発生時における事態の悪化の抑制効果が生じる。
また、外装体11の外装体本体100の作製の手法はインサート成形には限定されない。例えば、側壁113の外面113aを形成する外壁材と、側壁113の内面113bを形成する内壁材とを用意し、外壁材と内壁材との間に、第一導電板500及び第二導電板600を、例えば絶縁シート700(図7参照)を挟んだ状態で配置する。このような製造工程(組立工程)を経ることでも、側壁113の外面113aと内面113bとの間に、第一導電板500及び第二導電板600が配置された外装体本体100を作製することができる。
より具体的には、例えば、外装体本体100の全ての壁(一対の側壁112、一対の側壁113、及び底壁111)に対応する外壁材を一体成形することで外箱を作製し、全ての壁に対応する内壁材を一体成形することで内箱を作製する。さらに、外箱の内側に、第一導電板500及び第二導電板600を、例えば絶縁シート700(図7参照)を挟んだ状態で配置し、その内側に内箱を配置する。このような工程により、少なくとも側壁113及び112の厚み内に、第一導電板500及び第二導電板600が配置された外装体本体100を作製することができる。
また、外装体本体100を内箱と外箱とで構成する場合、第二導電板600は、内箱と外箱との間ではなく、例えば、内箱の内方に配置されてもよい。
図11は、内箱101と外箱102とで構成される外装体本体100における、第一導電板500及び第二導電板600の配置位置の例を示す図である。なお、図11では、外装体本体100等の構成要素の、ZX平面に平行な断面が模式的に図示されており、蓋体200等の図示は省略されている。このことは、後述する図13及び図14についても同じである。
図11に示すように、内箱101と外箱102との間に第一導電板500を配置し、内箱101と、蓄電素子ユニット350との間に第二導電板600を配置する。この場合であっても、蓄電素子ユニット350の正極及び負極のそれぞれに接続された2枚の導電板(第一導電板500及び第二導電板600)が対向して配置される。そのため、例えば、外装体本体100に導電体が突き刺さった場合等において、第一導電板500と第二導電板600とが導通することで、複数の蓄電素子300が外部短絡の状態となる。その結果、複数の蓄電素子300の電気エネルギーが急速に消費される。
外装体本体100を内箱101と外箱102とで構成する場合、内箱101の内面(内箱内面101a)が、外装体11の壁の「内面」であり、外箱102の外面(外箱外面102a)が、外装体11の壁の「外面」となる。
また、第一導電板500及び第二導電板600の素材は金属には限定さ
れない。例えば、導電性フィラーを含有する導電性樹脂によって第一導電板500または第二導電板600が形成されてもよい。この場合、例えば、導電性樹脂によって形成される第一導電板500または第二導電板600の形状の自由度が高くなる。
また、外装体11において、第一導電板500及び第二導電板600の少なくとも一方を含む壁は、側壁112、113、及び底壁111以外の壁であってもよい。
例えば、外装体11の天面(上面)を形成する壁を含む蓋体200に、第一導電板500及び第二導電板600が対向かつ離隔して配置されてもよい。また、外装体本体100の内方に配置された複数の仕切部120(図2参照)は、隣り合う2つの蓄電素子300を仕切る壁であり、この仕切部120に、第一導電板500及び第二導電板600が対向かつ離隔して配置されてもよい。
また、第一導電板500及び第二導電板600のそれぞれは、複数の金属板で構成されていてもよい。例えば、外装体本体100の4つの側壁(2つの側壁112及び2つの側壁113)のそれぞれに、1枚の金属板を収容し、これら4枚の金属板のそれぞれの一部を側壁から露出させる。さらに、隣り合う2枚の金属板の露出した部分同士を電線で接続する。このようにして、互いに別体である4枚の金属板により、第一導電板500または第二導電板600を構成することができる。
また、第一導電板500及び第二導電板600は、蓄電素子ユニット350の全周を覆うように配置されることは必須ではない。例えば、蓄電装置10が車両に配置される場合において、車両事故等の際に、最も衝撃を受けやすいと考えられる箇所にのみ、第一導電板500及び第二導電板600を対向して配置してもよい。これにより、例えば、蓄電装置10の構成が簡素化される。
また、上記実施の形態では、第一導電板500及び第二導電板600は、側壁113等の壁に突き刺さった金属片等の導電物を介して導通するとした。しかしながら、第一導電板500及び第二導電板600の導通は、外部の金属片等の導電物の存在が必須ではない。
例えば、蓄電装置10に過大な衝撃が与えられた場合、外装体11の少なくとも一部が圧潰することで、第一導電板500と第二導電板600とが接触し、これにより、複数の蓄電素子300が一括して外部短絡が生じた状態となってもよい。また、外装体11が高熱にさらされた場合に、外装体11の少なくとも一部が溶解することで、第一導電板500と第二導電板600とが接触し、これにより、複数の蓄電素子300が一括して外部短絡が生じた状態となってもよい。いずれの場合であっても、蓄電装置10では、異常の発生時における事態の悪化が抑制される。
また、蓄電装置10が、例えば、拘束部材で拘束された複数の蓄電素子300を備える場合、拘束部材に第二導電板としての役割を担わせてもよい。
図12は、拘束部材800が第二導電板として用いられている蓄電装置10aの構成概要を示す斜視図である。なお、図12では、外装体本体100aの開口を塞ぐ蓋体200等の図示は省略されている。
図12に示す蓄電装置10aは、蓄電素子ユニット350aを備える。蓄電素子ユニット350aは、複数の蓄電素子300を有する。複数の蓄電素子300は、複数のバスバー401によって例えば直列に接続されている。また、複数の蓄電素子300は、拘束部材800によって、所定の並び方向(X軸方向)に圧迫された状態で固定されている。
具体的には、拘束部材800は、複数の蓄電素子300の並び方向の両端に配置される一対のエンドプレート801と、一対のエンドプレート801を連結する一対の連結部材805とを有する。つまり、一対のエンドプレート801で複数の蓄電素子300を挟み込んだ状態で、一対のエンドプレート801を一対の連結部材805によって連結する。これにより、複数の蓄電素子300は、並び方向に圧迫された状態で固定される。
エンドプレート801及び連結部材805はともに金属製であり導電性を有する。また、エンドプレート801及び連結部材805と、複数の蓄電素子300とは、例えば樹脂製のスペーサ等によって絶縁されている。
ここで、エンドプレート801と連結部材805とは、例えばボルト及びナットで接続されることで機械的及び電気的に接続されている。また。拘束部材800(一対のエンドプレート801及び一対の連結部材805)は、複数の蓄電素子300を囲むように配置されている。従って、この拘束部材800に、上記実施の形態に係る第二導電板600と同じ役割を持たせることが可能である。つまり、図12に示す蓄電装置10aでは、第二導電板(600)として、複数の蓄電素子300を、複数の蓄電素子300の並び方向に圧迫した状態で固定する拘束部材800が備えられている、と表現できる。
具体的には、図12に示すように、例えば、拘束部材800を蓄電素子ユニット350aの正極に接続し、外装体本体100aの壁の外面と内面との間に配置された第一導電板500(図12では点線で表示)を、蓄電素子ユニット350aの負極に接続する。これにより、蓄電装置10aにおいて、蓄電素子ユニット350aを囲むように、負極電位の第一導電板500と、正極電位の拘束部材800とが配置される。
従って、金属棒等の導電物が外装体本体100aの壁(具体的には側壁)に突き刺さった場合、その導電物が、蓄電素子ユニット350aに至る前に、第一導電板500と拘束部材800とが導電物を介して導通される。これにより、蓄電素子ユニット350aに含まれる複数の蓄電素子300は、一括して放電経路が生じた状態となる。その結果、複数の蓄電素子300の電気エネルギーが急速に消費され、これにより、不安全事象の緩和が図られる。
このように、本来的には別用途の部材(図12に示す蓄電装置10aでは、拘束部材800)に第二導電板としての役割を担わせることで、例えば、蓄電装置10aの構成が簡略化される。
なお、図12に示す拘束部材800の構造及び形状は一例であり、拘束部材800は、各種の構造及び形状を採用し得る。例えば、拘束部材800が、エンドプレート801と少なくとも1つの連結部材805とが一体化された部材を有してもよい。この場合、拘束部材800を構成する部材の数を少なくすることができる。
また、例えば、連結部材805が、図12において、複数の蓄電素子300の上下に配置されていてもよい。この場合、例えば衝突事故の発生時において、蓄電装置10aの蓋体(図12に図示せず)に導電物が突き刺さった場合に、第一導電板500と拘束部材800とを導通させることができ、その結果、複数の蓄電素子300の電気エネルギーを急速に消費させることがきる。
また、例えば、複数の蓄電素子それぞれの容器が、第二導電板600としての役割を担ってもよい。図13は、蓄電素子300aの容器310が第二導電板として用いられている蓄電装置10bの構成概要を示す模式図である。
この形態では、複数の蓄電素子300aそれぞれの容器310が、例えば蓄電素子300aの正極電位と同電位になっている。具体的には、蓄電素子300aの正極と蓄電素子300aの容器310とが電気的に接続されている。この場合、蓄電素子ユニット350bの負極と接続された第一導電板500と、複数の蓄電素子300aそれぞれの容器310の一部とは、対向する位置に配置される。この状態で、例えば過大な衝撃が与えられることで、第一導電板500と少なくとも1つの蓄電素子300aの容器310とが接触した場合、第一導電板500と、当該少なくとも1つの蓄電素子300aの容器310とが導通する。その結果、1以上の蓄電素子300の電気エネルギーが急速に消費される。具体的には、複数の蓄電素子300aが直列に接続されている場合、第一導電板500と接続された端部の蓄電素子300aから、第一導電板500と接触した蓄電素子300aまでの間の1以上の蓄電素子300aが外部短絡の状態となる。これにより、当該1以上の蓄電素子300aの電気エネルギーが急速に消費され、これにより、事態の悪化が抑制される。
なお、複数の蓄電素子300aの全てが並列に接続されている場合、第一導電板500と、少なくとも1つの蓄電素子300aの容器310とが接触することで、全ての蓄電素子300aが一括して外部短絡の状態となる。つまり、全ての蓄電素子300aの電気エネルギーが急速に消費される。
なお、蓄電素子ユニットの「正極」及び「負極」とはユニットを構成する蓄電素子群の両端の電極であり、「ユニット正極」及び「ユニット負極」と呼ぶこともできる。これに対し、蓄電素子の「正極」及び「負極」とは、1個の蓄電素子が備えている電極(正電極及び負電極)である。
ここで、図13に示す蓄電装置10bでは、第二導電板(600)は、複数の蓄電素子300aのそれぞれが有する容器310であって、当該蓄電素子300aの正極と電気的に接続された容器310によって構成されている、と表現することができる。なお、蓄電素子300aの容器310が、蓄電素子300aの負極と同電位の場合は、第一導電板500は、蓄電素子ユニット350bの正極と接続されていればよい。
このように、本来的には別用途の部材(図13に示す蓄電装置10bでは、容器310)に第二導電板としての役割を担わせることで、例えば、蓄電装置10bの構成が簡略化される。
また、外装体の外部に第一導電板500が配置されてもよい。図14は、外装体11aの外部に第一導電板500が配置されている蓄電装置10cの構成概要を示す模式図である。
図14に示すように、外装体11aの外部に第一導電板500を配置した場合であっても、蓄電素子ユニット350の正極及び負極のそれぞれに接続された2枚の導電板(第一導電板500及び第二導電板600)が対向して配置される。そのため、例えば、過大な衝撃によって、外装体本体100が損傷するような事態が生じた場合等において、第一導電板500と第二導電板600とが導通することで、複数の蓄電素子300が外部短絡の状態となる。その結果、複数の蓄電素子300の電気エネルギーが急速に消費される。
なお、第一導電板500の配置位置及び形状に特に限定はない。例えば、外装体11aの1つの側面のみに対向する位置に1枚の平板状の第一導電板500が配置されていてもよい。また、例えば、底面及び天面のない角筒状に第一導電板500が形成されていてもよい。また底面及び4つの側面を有する箱状に第一導電板500が形成されていてもよい。第一導電板500が箱状に形成されている場合、第一導電板500は、蓄電装置10の最外殻を形成する外箱として扱われてもよい。言い換えると、蓄電装置10の最外殻を形成する外箱が、第一導電板500としての役割を担うこともできる。この場合、第一導電板500の内側の外装体11aは、外箱である第一導電板500に収容された内箱である、ということもできる。
第一導電板500を構成する面が多くなるに従い、第一導電板500の強度が向上し、その結果、例えば蓄電装置10cの強度も向上する。また、第一導電板500を構成する面が少ない場合は、例えば、第一導電板500として用いる材料の節約、または、蓄電装置10cの製造の簡易化が図られる。
また、図14では、第二導電板600は、外装体11aの内部に配置されているが、第二導電板600は、上記実施の形態と同様に、外装体11aの壁の外面と内面との間に配置されてもよい。また、外装体11aが樹脂製である場合、インサート成形によって第二導電板600を有する外装体11aが作製されてもよい。
ここで、外装体11aの外部に第一導電板500が配置された構造を有する蓄電装置10cは、例えば、以下のように表現される。
蓄電装置10cは、複数の蓄電素子300を含む蓄電素子ユニット350と、蓄電素子ユニット350を覆う外装体11aと、外装体11aの外部に配置された第一導電板500と、外装体11aの内部に配置された第二導電板600であって、第一導電板500と対向する位置に配置された第二導電板600とを備える。第一導電板500は、蓄電素子ユニット350の正極及び負極の一方と接続されており、第二導電板600は、蓄電素子ユニット350の正極及び負極の他方と接続されている。
なお、蓄電装置10cが例えば自動車に搭載される場合、上記実施の形態に係る蓄電装置10と同じく、第一導電板500は、自動車の車体と同電位とされることが好ましい。具体的には、一般に自動車の車体は蓄電装置の負極と電気的に接続されるため、第一導電板500は、蓄電素子ユニット350の正極及び負極のうち、負極に接続されていることが好ましい。
また、上記の蓄電装置10等において、第一導電板500及び第二導電板600のそれぞれは、蓄電素子ユニット350の負極または正極と直接的に接続されなくてもよい。例えば、第一導電板500及び第二導電板600の少なくとも一方は、蓄電素子ユニット350の正極または負極と、抵抗体を介して接続されていてもよい。
例えば蓄電素子ユニット350の正極と第二導電板600との間に、電気抵抗素子を有する抵抗器が配置されてもよい。また、例えば、例えば蓄電素子ユニット350の正極と第二導電板600との間の導通路の少なくとも一部に、電気抵抗が比較的に高い配線材が配置されてもよい。蓄電素子ユニット350の負極と第一導電板500との間についても同じである。
このように、第一導電板500及び第二導電板600の少なくとも一方と蓄電素子ユニット350との電気的な接続に抵抗体を介在させることで、第一導電板500及び第二導電板600が導通した場合に、蓄電素子ユニット350に流れる電流が過大になりすぎる可能性が低減される。
また、上記実施の形態及びその変形例に含まれる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。例えば、変形例1の構成を変形例2に適用してもよいし、変形例2の構成を変形例3に適用してもよい。
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子を複数備える蓄電装置等に適用できる。
10、10a、10b、10c 蓄電装置
11、11a 外装体
100、100a 外装体本体
101 内箱
101a 内箱内面
102 外箱
102a 外箱外面
110 筐体
111 底壁
112、113 側壁
111a、112a、113a 外面
111b、112b、113b、 内面
120 仕切部
130 収容部
200 蓋体
210 正極外部端子
220 負極外部端子
300、300a 蓄電素子
310 容器
311 底面部
312 長側面部
313 短側面部
314 容器蓋部
319 ガス排出弁
320、351 正極端子
330、352 負極端子
350、350a、350b 蓄電素子ユニット
400、401 バスバー
410 正極リード板
420 負極リード板
500 第一導電板
500a 側板部
500b 底板部
510、610 接続部
600 第二導電板
700 絶縁シート
800 拘束部材
801 エンドプレート
805 連結部材

Claims (11)

  1. 複数の蓄電素子を含む蓄電素子ユニットと、
    前記蓄電素子ユニットを覆う外装体と、
    前記外装体の壁の外面と内面との間に配置された第一導電板と、
    前記壁の厚み方向において、前記第一導電板と対向しかつ離隔して配置された第二導電板とを備え、
    前記第一導電板は、前記蓄電素子ユニットの正極及び負極の一方と接続されており、
    前記第二導電板は、前記蓄電素子ユニットの前記正極及び前記負極の他方と接続されている
    蓄電装置。
  2. 前記第二導電板は、前記外装体の前記壁の外面と内面との間において、前記第一導電板と対向しかつ離隔して配置されている
    請求項1記載の蓄電装置。
  3. 前記外装体は、絶縁性素材で形成されており、
    前記第一導電板と前記第二導電板とは、前記壁の一部を挟んだ状態で、離隔して配置されている
    請求項2記載の蓄電装置。
  4. 前記外装体の前記壁は、前記蓄電素子ユニットを囲むように配置されており、
    前記第一導電板及び前記第二導電板は、前記蓄電素子ユニットを囲むように配置されている
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  5. 前記外装体の前記壁の一部は、前記外装体の底面を形成する底壁であり、
    前記第一導電板の一部は、前記底壁の外面と内面との間に配置されており、
    前記第二導電板の一部は、前記底壁の外面と内面との間に配置された前記第一導電板の一部と対向しかつ離隔して配置されている
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  6. 前記第一導電板は、前記蓄電素子ユニットの負極と接続されており、
    前記第二導電板は、前記蓄電素子ユニットと前記第一導電板との間に配置されている
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  7. 前記外装体は、前記蓄電素子ユニットを収容する外装体本体と、前記外装体本体の開口を塞ぐ蓋体とを有し、
    前記第一導電板は、前記外装体本体に含まれる前記壁の外面と内面との間に配置されている
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  8. 前記第二導電板として、前記複数の蓄電素子を、前記複数の蓄電素子を並び方向に圧迫した状態で固定する拘束部材が備えられている
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  9. 前記第二導電板は、前記複数の蓄電素子のそれぞれが有する容器であって、当該蓄電素子の正極または負極の一方と電気的に接続された容器によって構成されている
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  10. 前記第一導電板及び前記第二導電板の少なくとも一方は、前記蓄電素子ユニットの前記正極または前記負極と、抵抗体を介して接続されている
    請求項1〜9のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  11. 複数の蓄電素子を含む蓄電素子ユニットと、
    前記蓄電素子ユニットを覆う外装体と、
    前記外装体の外部に配置された第一導電板と、
    前記外装体の内部に配置された第二導電板であって、前記第一導電板と対向する位置に配置された第二導電板とを備え、
    前記第一導電板は、前記蓄電素子ユニットの正極及び負極の一方と接続されており、
    前記第二導電板は、前記蓄電素子ユニットの前記正極及び前記負極の他方と接続されている
    蓄電装置。
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