JP2019133755A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電素子の収容するケース本体と、そのケース本体に取り付けられるカバー体との間において、十分なシール性が確保される蓄電装置、を提供する。【解決手段】蓄電装置は、円筒電池３０を収容するケース本体と、ケース本体に取り付けられる下カバー体６１と、下カバー体６１およびケース本体の間に介挿される閉環状のシール部材７１と、下カバー体６１をケース本体２１に締結する複数のボルト８１とを備える。シール部材７１は、他の断面位置における断面積よりも大きい断面積を有する大断面部７２を有する。大断面部７２は、ボルト８１ｐおよびボルト８１ｑ間の間隔の区間に配置される。ボルト８１ｐおよびボルト８１ｑ間の間隔は、ボルト８１ｑおよびボルト８１ｒ間の間隔よりも短く、ボルト８１ｓおよびボルト８１ｐ間の間隔よりも短い。【選択図】図２

Description

本開示は、蓄電装置に関する。

従来の蓄電装置に関して、たとえば、国際公開第２０１０／１２５９７７号（特許文献１）には、複数のリチウムイオン電池セルと、複数のリチウムイオン電池セルを収容するケーシングと、ボルトまたはリベットなどの固定手段によってケーシングに固定される覆い部材と、ケーシングと覆い部材との間に介挿される閉環状のシール部材とを備える蓄電装置が開示されている。

国際公開第２０１０／１２５９７７号

上述の特許文献１に開示されるように、蓄電素子を収容するケース本体（ケーシング）と、ケース本体に取り付けられるカバー体（覆い部材）との間に、閉環状のシール部材が介挿された蓄電装置が知られている。

このような蓄電装置において、ケース本体とカバー体との間に介挿されるシール部材の種類によっては、シール部材の断面積が、局所的に大きくなることがある。たとえば、シール部材として、ケース本体またはカバー体に直接塗布される樹脂製のシール材が用いられる場合、シール部材によるシール性能を十分に得るために、シール材の塗布開始部分と塗布終了部分とを重ねて、シール部材を確実に閉環状にして設ける必要がある。これにより、シール部材の断面積が、シール材の塗布開始部分と塗布終了部分とを重ねた部分で大きくなる。

しかしながら、このような場合、シール部材の断面積が局所的に大きい箇所にてケース本体とカバー体との間に隙間が生じ易くなり、その結果、十分なシール性を確保することが難しくなる。

そこで本開示の目的は、上記の課題を解決することであり、蓄電素子の収容するケース本体と、そのケース本体に取り付けられるカバー体との間において、十分なシール性が確保される蓄電装置を提供することである。

本開示に従った蓄電装置は、蓄電素子を収容するケース本体と、ケース本体に取り付けられ、ケース本体とともに内部空間を形成するカバー体と、カバー体およびケース本体の間に介挿される閉環状のシール部材と、シール部材が延びる周方向に沿って互いに間隔を隔てて設けられ、カバー体をケース本体に締結する複数の締結部材とを備える。シール部材は、シール部材が延びる周方向に直交する平面により切断された場合に、他の断面位置における断面積よりも大きい断面積を有する大断面部を有する。互いに隣り合う締結部材間には、第１間隔と、第１間隔よりも短い第２間隔とがある。大断面部は、第２間隔の区間に配置される。

このように構成された蓄電装置によれば、シール部材の大断面部が、第１間隔よりも短い第２間隔の区間に配置されるため、締結部材による締結力を、大断面部に対する荷重としてより大きく作用させることができる。これにより、大断面部をより確実に圧縮変形させることが可能となり、ケース本体およびカバー体の間において十分なシール性を確保することができる。

以上に説明したように、本開示に従えば、蓄電素子の収容するケース本体と、そのケース本体に取り付けられるカバー体との間において、十分なシール性が確保される蓄電装置を提供することができる。

実施の形態１における蓄電装置を示す斜視図である。 図１中の蓄電装置の分解組み立て図である。 図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上の矢視方向から見た蓄電装置を示す断面図である。 下カバー体を示す斜視図である。 発泡シーラが塗布された下カバー体を示す斜視図である。 図５中のＶＩ−ＶＩ線上の矢視方向に対応する位置から見た蓄電装置を示す断面図である。 図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上の矢視方向に対応する位置から見た蓄電装置を示す断面図である。 下カバー体に対する発泡シーラの塗布工程を示す平面図である。 下カバー体に対する発泡シーラの塗布工程を示す平面図である。 下カバー体に対する発泡シーラの塗布工程を示す平面図である。 実施の形態２における蓄電装置を示す分解組み立て図である。 図１１中のケース本体を示す平面図である。

本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における蓄電装置を示す斜視図である。図２は、図１中の蓄電装置の分解組み立て図である。図３は、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上の矢視方向から見た蓄電装置を示す断面図である。

図１から図３を参照して、蓄電装置１０は、車両駆動用の電池モジュールであり、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能なバッテリから電力供給されるモータとを動力源とするハイブリッド自動車や、外部充電が可能なプラグインハイブリッド自動車、電気自動車などに用いられる。

まず、蓄電装置１０の全体構造について説明する。蓄電装置１０は、全体として、略直方体形状を有する。蓄電装置１０は、その平面視において、短手方向（図１中の矢印１２０に示す方向）と、その短手方向における長さよりも大きい長さを有する長手方向（図１中の矢印１１０に示す方向）とを有する矩形形状を有する。

蓄電装置１０は、複数の円筒電池３０と、散熱板５１と、樹脂ケース３６と、複数の正極バスバー板４１と、上カバー体４２と、負極バスバーアセンブリ４６と、下カバー体６１とを有する。

円筒電池３０は、円筒形状を有する。複数の円筒電池３０は、円筒電池３０の軸方向が互いに平行となるように、円筒電池３０の軸方向に直交する平面内に並べられている。複数の円筒電池３０は、円筒電池３０の軸方向が上下方向となるように平面的に並べられている。円筒電池３０は、正極端子３１と、負極端子３２とを有する。正極端子３１は、円筒電池３０のその軸方向における上端部に設けられている。負極端子３２は、円筒電池３０のその軸方向における下端部に設けられている。

円筒電池３０は、充放電可能な２次電池である。円筒電池３０は、たとえば、ニッケル水素電池またはリチウムイオン電池である。

散熱板５１は、平板形状を有する。散熱板５１は、その厚み方向が上下方向と平行となるように設けられている。散熱板５１は、高い熱伝導性を有する金属（たとえば、アルミニウム）から形成されている。

散熱板５１には、複数の孔５２が設けられている。複数の孔５２は、互いに間隔を設けて配置されている。孔５２は、円筒電池３０の断面形状に対応する円形の開口を有する。孔５２は、上下方向において散熱板５１を貫通している。複数の円筒電池３０は、それぞれ、複数の孔５２に挿入されている。円筒電池３０は、接着剤３４により、孔５２を規定する散熱板５１の内周面に固定されている（図３を参照のこと）。

樹脂ケース３６は、複数の円筒電池３０を上方から覆うように設けられている。樹脂ケース３６は、樹脂から形成されている。樹脂ケース３６には、複数の孔３７が形成されている。円筒電池３０の正極端子３１は、孔３７から突出している。複数の正極バスバー板４１は、樹脂ケース３６の上方に設けられている。各正極バスバー板４１は、いくつかのグループごとに円筒電池３０の正極端子３１同士を接続している。上カバー体４２は、複数の正極バスバー板４１の上方に取り付けられている。

負極バスバーアセンブリ４６は、散熱板５１の下方に設けられている。負極バスバーアセンブリ４６は、複数の負極バスバー板４８を有する。各負極バスバー板４８は、いくつかのグループごとに円筒電池３０の負極端子３２同士を接続している。正極バスバー板４１と、負極バスバー板４８とは、接続バスバー（不図示）により、互いに接続されている。

下カバー体６１は、負極バスバーアセンブリ４６の下方に取り付けられている。下カバー体６１は、高い熱伝導性を有する金属（たとえば、アルミニウム）から形成されている。

上カバー体４２、樹脂ケース３６、散熱板５１および負極バスバーアセンブリ４６により、複数の円筒電池３０を収容するケース本体２１が構成されている。下カバー体６１は、ケース本体２１に取り付けられている。

下カバー体６１は、ケース本体２１とともに排気通路２３を形成している。排気通路２３は、下カバー体６１と負極バスバーアセンブリ４６との間に形成されている。複数の円筒電池３０の下端部（負極端子３２が設けられた側の端部）は、排気通路２３に露出している。

円筒電池３０において内部短絡などが生じると、円筒電池３０内の温度が上昇して、円筒電池３０の内圧が上昇する場合がある。円筒電池３０の内圧が所定値以上になると、円筒電池３０の下端部に設けられた排気弁（不図示）が開放され、円筒電池３０から高温のガスが吹き出る。この排気ガスは、排気通路２３を通じて蓄電装置１０の外部に排出される。

続いて、下カバー体６１のより具体的な形状と、ケース本体２１に対する下カバー体６１の取り付け構造とについて説明する。

図４は、下カバー体を示す斜視図である。図５は、発泡シーラが塗布された下カバー体を示す斜視図である。

図１から図５を参照して、下カバー体６１は、全体として、厚み方向が上下方向となる板材から形成されている。下カバー体６１は、その平面視において、蓄電装置１０の平面視に対応する矩形形状を有する。

下カバー体６１は、その構成部位として、中央部６２と、周縁部６３とを有する。中央部６２は、負極バスバーアセンブリ４６から下方に離れて設けられている。排気通路２３は、中央部６２と負極バスバーアセンブリ４６との間に形成されている。中央部６２は、排気通路２３を介して、複数の円筒電池３０の下端部と対向している。

周縁部６３は、中央部６２の周縁に沿って帯状に延びている。周縁部６３は、下カバー体６１の短手方向（図４および図５中の矢印１２０に示す方向）に延び、互いに対向する２辺と、下カバー体６１の長手方向（図４および図５中の矢印１１０に示す方向）に延び、互いに対向する２辺とに沿う矩形の額縁形状を有する。中央部６２は、周縁部６３より下方に窪むように設けられている。

周縁部６３には、複数のボルト挿入孔６５（６５ｐ，６５ｑ，６５ｒ，６５ｓ）が設けられている。複数のボルト挿入孔６５は、上下方向において周縁部６３を貫通する貫通孔からなる。ボルト挿入孔６５ｐ、ボルト挿入孔６５ｑ、ボルト挿入孔６５ｒおよびボルト挿入孔６５ｓは、平面視において矩形形状を有する下カバー体６１の四隅に設けられている。

ボルト挿入孔６５ｐおよびボルト挿入孔６５ｑは、下カバー体６１の短手方向において間隔Ｐ１を隔てて設けられている。ボルト挿入孔６５ｑおよびボルト挿入孔６５ｒは、下カバー体６１の長手方向において間隔Ｐ２を隔てて設けられている。ボルト挿入孔６５ｒおよびボルト挿入孔６５ｓは、下カバー体６１の短手方向において間隔Ｐ３を隔てて設けられている。ボルト挿入孔６５ｓおよびボルト挿入孔６５ｐは、下カバー体６１の長手方向において間隔Ｐ４を隔てて設けられている。

蓄電装置１０は、複数のボルト８１（８１ｐ，８１ｑ，８１ｒ，８１ｓ）と、シール部材７１とをさらに有する。

複数のボルト８１は、下カバー体６１をケース本体２１に締結している。複数のボルト８１は、下カバー体６１を散熱板５１に締結している。

ボルト８１ｐは、ボルト挿入孔６５ｐに挿通され、散熱板５１に締め付けられている。ボルト８１ｑは、ボルト挿入孔６５ｑに挿通され、散熱板５１に締め付けられている。ボルト８１ｒは、ボルト挿入孔６５ｒに挿通され、散熱板５１に締め付けられている。ボルト８１ｓは、ボルト挿入孔６５ｓに挿通され、散熱板５１に締め付けられている。

シール部材７１は、下カバー体６１と、ケース本体２１との間に介挿されている。シール部材７１は、周縁部６３と、負極バスバーアセンブリ４６との間に介挿されている。シール部材７１は、閉環状に設けられている。シール部材７１は、周縁部６３が帯状に延びる周方向に沿って設けられている。

シール部材７１は、硬化時に発泡する発泡シーラから構成されている。シール部材７１により、下カバー体６１とケース本体２１との間の隙間が封止されている。

複数のボルト８１は、シール部材７１が延びる周方向において互いに間隔を隔てて設けられている。ボルト８１ｐおよびボルト８１ｑは、下カバー体６１の短手方向において互いに隣り合って設けられている。ボルト８１ｐおよびボルト８１ｑは、間隔Ｐ１を隔てて配置されている。ボルト８１ｑおよびボルト８１ｒは、下カバー体６１の長手方向において互いに隣り合って設けられている。ボルト８１ｑおよびボルト８１ｒは、間隔Ｐ２を隔てて配置されている。

ボルト８１ｒおよびボルト８１ｓは、下カバー体６１の短手方向において互いに隣り合って設けられている。ボルト８１ｒおよびボルト８１ｓは、間隔Ｐ３を隔てて配置されている。ボルト８１ｓおよびボルト８１ｐは、下カバー体６１の長手方向において互いに隣り合って設けられている。ボルト８１ｓおよびボルト８１ｐは、間隔Ｐ４を隔てて配置されている。

本実施の形態では、間隔Ｐ１は、間隔Ｐ３と等しい。間隔Ｐ１は、間隔Ｐ２および間隔Ｐ４の各々よりも短い。間隔Ｐ４は、間隔Ｐ２よりも短い。間隔Ｐ１は、互いに隣り合うボルト８１間の間隔のうちで最も短い。

図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ線上の矢視方向に対応する位置から見た蓄電装置を示す断面図である。図６中には、図３中の２点鎖線ＶＩで囲まれた範囲が拡大して示されている。図７は、図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上の矢視方向に対応する位置から見た蓄電装置を示す断面図である。

図１から図７を参照して、シール部材７１は、シール部材７１が延びる周方向に直交する平面により切断された場合に、他の断面位置における断面積よりも大きい断面積を有する大断面部７２を有する。大断面部７２は、ボルト８１ｐおよびボルト８１ｑ間の間隔Ｐ１の区間に設けられている。大断面部７２は、ボルト８１ｐおよびボルト８１ｑの間であって、下カバー体６１の短手方向に沿った所定の区間に設けられている。

シール部材７１は、シール部材７１が延びる周方向に直交する平面により切断された場合に、大断面部７２の断面積よりも小さい断面積を有する小断面部７３をさらに有する。小断面部７３は、大断面部７２の一方端から大断面部７２の他方端の間に渡って設けられている。小断面部７３は、ボルト８１ｑおよびボルト８１ｒの間と、ボルト８１ｒおよびボルト８１ｓの間と、ボルト８１ｓおよびボルト８１ｐの間とを含む区間に設けられている。

図８から図１０は、下カバー体に対する発泡シーラの塗布工程を示す平面図である。図８から図１０を参照して、ケース本体２１に下カバー体６１を組み付ける際、下カバー体６１（周縁部６３）に発泡シーラ７７を塗布する。

具体的には、まず、図８中に示されるように、発泡シーラ７７を、ボルト挿入孔６５ｐおよびボルト挿入孔６５ｑの間の所定位置から塗布し始める（図８中の塗布開始部分７８）。次に、図９中に示されるように、発泡シーラ７７を、中央部６２の周りを周回しながら周縁部６３に塗布する。最後に、図１０中に示されるように、ボルト挿入孔６５ｐおよびボルト挿入孔６５ｑの間の所定位置であって、塗布開始部分７８と重なる位置で、発泡シーラ７７の塗布を終了する（塗布終了部分７９）。

図２を参照して、発泡シーラ７７が塗布された下カバー体６１を、負極バスバーアセンブリ４６の側からケース本体２１に重ね合わせる。発泡シーラ７７を硬化させるとともに、複数のボルト８１を用いて下カバー体６１を散熱板５１に締結する。発泡シーラ７７の硬化により、シール部材７１が得られる。シール部材７１には、塗布開始部分７８と塗布終了部分７９とが重なる位置に対応して、上記の大断面部７２が設けられる。

発泡シーラ７７を周縁部６３に塗布する際に、塗布開始部分７８と塗布終了部分７９とを重ねることによって、シール部材７１をより確実に閉環状に設けることができる。その一方で、塗布開始部分７８と塗布終了部分７９とが重なる位置では、周縁部６３に塗布される発泡シーラ７７の高さが大きくなるため、下カバー体６１に浮きが生じるおそれがある。この結果、下カバー体６１およびケース本体２１の間で局所的な隙間が生じて、十分なシール性を得ることが難しくなる。

これに対して、本実施の形態では、シール部材７１の大断面部７２が、ボルト８１ｐおよびボルト８１ｑ間の間隔Ｐ１の区間に配置されている。間隔Ｐ１は、ボルト８１ｑおよびボルト８１ｒの間の間隔Ｐ２よりも短く、ボルト８１ｓおよびボルト８１ｐの間の間隔Ｐ４よりも短い。このような構成により、ボルト８１ｐおよびボルト８１ｑによる締結力を、大断面部７２に対する荷重としてより大きく作用させることができる。これにより、複数のボルト８１による下カバー体６１の締結時に大断面部７２をより確実に圧縮変形させることが可能となり、下カバー体６１およびケース本体２１の間において十分なシール性を確保することができる。

以上に説明した、実施の形態１における蓄電装置１０の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における蓄電装置１０は、蓄電素子としての円筒電池３０を収容するケース本体２１と、ケース本体２１に取り付けられ、ケース本体２１とともに内部空間としての排気通路２３を形成するカバー体としての下カバー体６１と、下カバー体６１およびケース本体２１の間に介挿される閉環状のシール部材７１と、シール部材７１が延びる周方向に沿って互いに間隔を隔てて設けられ、下カバー体６１をケース本体２１に締結する複数の締結部材としてのボルト８１とを備える。シール部材７１は、シール部材７１が延びる周方向に直交する平面により切断された場合に、他の断面位置における断面積よりも大きい断面積を有する大断面部７２を有する。互いに隣り合うボルト８１の間には、第１間隔としての間隔Ｐ２（間隔Ｐ４）と、間隔Ｐ２（間隔Ｐ４）よりも短い第２間隔としての間隔Ｐ１とがある。大断面部７２は、間隔Ｐ１の区間に配置される。

このように構成された、実施の形態１における蓄電装置１０によれば、複数の円筒電池３０の収容するケース本体２１と、ケース本体２１に取り付けられる下カバー体６１との間において、十分なシール性が確保することができる。

なお、本開示におけるシール部材は、発泡シーラに限られず、発泡性を有しない樹脂シール材から構成されてもよい。本実施の形態では、本開示における蓄電素子が円筒電池３０である場合を説明したが、これに限られず、本開示における蓄電素子は、たとえば、角型電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。

（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２における蓄電装置を示す分解組み立て図である。図１２は、図１１中のケース本体を示す平面図である。

本実施の形態における蓄電装置は、実施の形態１における蓄電装置１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については、その説明を繰り返さない。

図１１および図１２を参照して、本実施の形態における蓄電装置は、円筒電池（不図示）を収容するケース本体１２１と、ケース本体１２１に取り付けられ、ケース本体１２１とともに、円筒電池を収容する内部空間１２３を形成するカバー体１６１と、ケース本体１２１およびカバー体１６１の間に介挿される閉環状のシール部材１７１と、シール部材１７１が延びる周方向において互いに間隔を隔てて設けられ、カバー体１６１をケース本体１２１に締結する複数のボルト１８１とを備える。

ケース本体１２１の内部には、仕切り板１２６が設けられている。内部空間１２３は、仕切り板１２６により複数の空間に区画されている。ケース本体１２１は、一方向を向いて開口する開口部１２２を有する。カバー体１６１は、開口部１２２を閉塞するように設けられている。

ケース本体１２１は、その構成部位として、周縁部１２４を有する。周縁部１２４は、開口部１２２によるケース本体１２１の開口面を取り囲むように帯状に延びている。周縁部１２４には、複数のボルト締め付け孔１８２が設けられている。カバー体１６１をケース本体１２１に締結する複数のボルト１８１は、それぞれ、複数のボルト締め付け孔１８２に締め付けられている。シール部材１７１は、周縁部１２４が帯状に延びる周方向に沿って設けられている。

なお、図１２中では、図示の便宜上、シール部材１７１が２点鎖線により示されている。

シール部材１７１は、シール部材１７１が延びる周方向に直交する平面により切断された場合に、他の断面位置における断面積よりも大きい断面積を有する大断面部１７２を有する。互いに隣り合うボルト１８１の間には、第１間隔としての、ボルト１８１ｒおよびボルト１８１ｑ間の間隔Ｐ２と、間隔Ｐ２よりも短い第２間隔としての、ボルト１８１ｑおよびボルト１８１ｐ間の間隔Ｐ１とがある。大断面部１７２は、間隔Ｐ１の区間に配置される。

このように構成された、実施の形態２における蓄電装置によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。

今回開示された実施の形態はすべ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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本開示は、たとえば、車両駆動用の蓄電装置に適用される。

１０ 蓄電装置、２１，１２１ ケース本体、２３ 排気通路、３０ 円筒電池、３１ 正極端子、３２ 負極端子、３４ 接着剤、３６ 樹脂ケース、３７，５２ 孔、４１ 正極バスバー板、４２ 上カバー体、４６ 負極バスバーアセンブリ、４８ 負極バスバー板、５１ 散熱板、６１ 下カバー体、６２ 中央部、６３，１２４ 周縁部、６５，６５ｐ，６５ｑ，６５ｒ，６５ｓ ボルト挿入孔、７１，１７１ シール部材、７２，１７２ 大断面部、７３ 小断面部、７７ 発泡シーラ、７８ 塗布開始部分、７９ 塗布終了部分、８１，８１ｐ，８１ｑ，８１ｒ，８１ｓ，１８１，１８１ｐ，１８１ｑ，１８１ｒ ボルト、１２２ 開口部、１２３ 内部空間、１２６ 仕切り板、１６１ カバー体、１８２ ボルト締め付け孔。

Claims (1)

1. 蓄電素子を収容するケース本体と、
   前記ケース本体に取り付けられ、前記ケース本体とともに内部空間を形成するカバー体と、
   前記カバー体および前記ケース本体の間に介挿される閉環状のシール部材と、
   前記シール部材が延びる周方向において互いに間隔を隔てて設けられ、前記カバー体を前記ケース本体に締結する複数の締結部材とを備え、
   前記シール部材は、前記シール部材が延びる周方向に直交する平面により切断された場合に、他の断面位置における断面積よりも大きい断面積を有する大断面部を有し、
   互いに隣り合う前記締結部材間には、第１間隔と、前記第１間隔よりも短い第２間隔とがあり、
   前記大断面部は、前記第２間隔の区間に配置される、蓄電装置。

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