JP2019169254A

JP2019169254A - 蓄電装置

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Publication number: JP2019169254A
Application number: JP2018054045A
Authority: JP
Inventors: 正稔大島; Masatoshi Oshima; 健吾神戸; Kengo Kambe
Original assignee: Kawamura Electric Inc
Current assignee: Kawamura Electric Inc
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2019-10-03
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: JP7049874B2

Abstract

【課題】小型化の可能な蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置１０は、Ｙ軸方向に並べて配置される複数の蓄電素子２０，２１と、隣り合う２つの蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０の間に配置される導電性部材３１と、隣り合う２つの蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０及び導電性部材３１を挟み込む挟み込み部材３２と、を備える。隣り合う２つの蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０は、挟み込み部材３２の弾性力により導電性部材３１に接触した状態で保持されている。【選択図】図１

Description

本開示は、蓄電装置に関する。

従来、下記の特許文献１に記載の蓄電装置がある。特許文献１に記載の蓄電装置は、複数の蓄電素子を直列に接続する電極接続具を備えている。電極接続具は、クリップと、スライド枠とにより構成されている。この電極接続具では、隣り合う２つの蓄電素子のうちの一方の蓄電素子の電極端子と他方の蓄電素子の電極端子とをクリップにより挟持した後、クリップに四角環状のスライド枠を押し込んでクリップの位置ずれを規制することで、２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子を挟持して接触させている。

特開２０１０−１１８６２５号公報

ところで、特許文献１に記載の蓄電装置では、２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子の接続部分の外周に、クリップ及びスライド枠を配置するためのスペースを確保する必要がある。これが蓄電装置の小型化を阻害する要因となっている。
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化の可能な蓄電装置を提供することにある。

上記課題を解決する蓄電装置は、所定方向に並べて配置される複数の蓄電素子と、隣り合う２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子を挟み込む単一部材からなる挟み込み部材と、を備える。隣り合う２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子は、挟み込み部材の弾性力により互いに接触した状態で保持されている。

この構成によれば、２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子の周辺に挟み込み部材を配置するためのスペースを確保するだけでよいため、クリップ及びスライド枠の２つの部材を配置するためのスペースを必要とする従来の蓄電装置と比較すると、確保すべきスペースを小さくすることができる。よって、蓄電装置を小型化することが可能である。

上記の蓄電装置において、挟み込み部材は、蓄電素子の電極端子よりも剛性の高い材料により形成されていることが好ましい。
この構成によれば、挟み込み部材の弾性力を高めることができるため、２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子が接触した状態を、より確実に保持することができる。

上記の蓄電装置において、挟み込み部材は、蓄電素子の電極端子よりも低い導電性を有する材料により形成されていることが好ましい。
この構成によれば、挟み込み部材を介した意図しない通電を回避することができる。

上記の蓄電装置において、挟み込み部材は、蓄電素子の電極端子に対してスライド移動させることが可能であることが好ましい。
この構成によれば、挟み込み部材を蓄電素子の電極端子に容易に組み付けることができる。

上記課題を解決する蓄電装置は、所定方向に並べて配置される複数の蓄電素子と、隣り合う２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子の間に配置される導電性部材と、隣り合う２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子及び導電性部材を挟み込む挟み込み部材と、を備える。隣り合う２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子は、挟み込み部材の弾性力により導電性部材に接触した状態で保持されている。

この構成によれば、隣り合う２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子の間に存在するデッドスペースに導電性部材が配置されているため、導電性部材を配置するためのスペースを余分に確保する必要がない。結果的に、２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子の周辺に挟み込み部材を配置するためのスペースを確保するだけでよいため、クリップ及びスライド枠の２つの部材を配置するためのスペースを必要とする従来の蓄電装置と比較すると、確保すべきスペースを小さくすることができる。よって、蓄電装置を小型化することが可能である。

上記の蓄電装置において、導電性部材は、隣り合う２つの蓄電素子のうちの一方の蓄電素子の電極端子に沿って配置される第１側壁部と、隣り合う２つの蓄電素子のうちの他方の蓄電素子の電極端子に沿って配置される第２側壁部と、第１側壁部及び第２側壁部を連結する連結部と、を有していることが好ましい。

この構成によれば、導電性部材により、隣り合う２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子を離間して配置することができるため、それらの電極端子を接触させるために、電極端子に対して折り曲げ加工等を行う必要がない。そのため、隣り合う２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子を容易に接続することが可能となる。

上記の蓄電装置において、挟み込み部材として、一方の蓄電素子の電極端子及び導電性部材の第１側壁部を挟み込む第１挟み込み部材と、他方の蓄電素子の電極端子及び導電性部材の第２側壁部を挟み込む第２挟み込み部材と、を有することが好ましい。
この構成によれば、第１挟み込み部材及び第２挟み込み部材により２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子を、より確実に導電性部材に接触させることができるため、結果的に２つの蓄電素子のそれぞれの電極端子が接続された状態を、より確実に保持することができる。

上記の蓄電装置において、挟み込み部材は、弾性力により蓄電素子の電極端子と導電性部材とを挟み込む単一部材により形成されていることが好ましい。
この構成によれば、蓄電素子の電極端子と導電性部材とを挟み込むことの可能な挟み込み部材を簡易な構造で実現することができる。

上記の蓄電装置において、挟み込み部材は、蓄電素子の電極端子及び導電性部材に対してスライド移動させることが可能であることが好ましい。
この構成によれば、挟み込み部材を蓄電素子の電極端子及び導電性部材に容易に組み付けることができる。

本開示によれば、小型化の可能な蓄電装置を提供できる。

図１は、第１実施形態の蓄電装置の一部の斜視構造を示す斜視図である。図２は、第１実施形態の蓄電素子の一部の斜視構造を示す斜視図である。図３は、第１実施形態の導電性部材の斜視構造を示す斜視図である。図４は、第１実施形態の蓄電装置の組み立て工程の一部を示す斜視図である。図５は、第１実施形態の蓄電装置の組み立て工程の一部を示す斜視図である。図６は、第１実施形態の蓄電装置の組み立て工程の一部を示す斜視図である。図７は、第２実施形態の蓄電装置の一部の斜視構造を示す斜視図である。

以下、蓄電装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
＜第１実施形態＞
はじめに、図１を参照して、第１実施形態の蓄電装置１０について説明する。図１は、蓄電装置１０の右側半分の斜視構造を示した斜視図である。図１に示されるように、本実施形態の蓄電装置１０は、隣り合う２つの蓄電素子２０，２１と、それらを直列に接続する接続部材３０とを備えている。

図２に示されるように、蓄電素子２０，２１は、正極と負極とをセパレータを介して交互に重ねたものをラミネートにより封止した、いわゆるラミネート型の蓄電池である。蓄電素子２０，２１としては、例えばラミネート型のリチウムイオン電池を用いることができる。蓄電素子２０，２１は、矢印Ｙで示される方向において扁平状に形成されている。Ｙ軸方向に直交する蓄電素子２０，２１のそれぞれの断面形状は略矩形状をなしている。蓄電素子２０，２１は、Ｙ軸方向に並べて配置されている。本実施形態では、Ｙ軸方向が所定方向に相当する。

なお、以下では、蓄電素子２０，２１の長手方向を「Ｘ軸方向」と称し、蓄電素子２０，２１の短手方向を「Ｚ軸方向と称する。また、一方の蓄電素子２０を「第１蓄電素子２０」とも称し、他方の蓄電素子２１を「第２蓄電素子２１」とも称する。
Ｘ軸方向における第１蓄電素子２０の一側面には、電極端子２００が設けられている。電極端子２００は、正極端子及び負極端子のいずれか一方である。第１蓄電素子２０において電極端子２００が設けられる側面とは反対側の他側面には、図示しない電極端子が設けられている。第１蓄電素子２０の他側面に設けられる電極端子は、正極端子及び負極端子のいずれか他方である。

Ｘ軸方向における第２蓄電素子２１の一側面には、Ｙ軸方向において第１蓄電素子２０の電極端子２００に対向するように電極端子２１０が設けられている。電極端子２１０の電極は、第１蓄電素子２０の電極端子２００と異なる電極に設定されている。第２蓄電素子２１において電極端子２１０が設けられる側面とは反対側の他側面には、図示しない電極端子が設けられている。第２蓄電素子２１の他側面に設けられる電極端子の電極は、第１蓄電素子２０の電極端子２００と同一の電極である。

接続部材３０は、導電性部材３１と、挟み込み部材３２とにより構成されている。
導電性部材３１は、隣り合う２つの蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０の間の隙間に配置されている。導電性部材３１は、導電性の金属材料等により形成されている。図３に示されるように、導電性部材３１は、Ｚ軸方向に直交する断面形状が凹字状となるように折り曲げ加工された薄板状の部材からなる。導電性部材３１は、Ｙ軸方向に所定の隙間をあけて対向するように配置される第１側壁部３１０及び第２側壁部３１１と、第１側壁部３１０及び第２側壁部３１１のそれぞれの一端部を連結するように設けられる連結部３１２とを有している。Ｚ軸方向における連結部３１２の一端部には、Ｘ軸方向に突出するように端子接続部３１３が形成されている。

図１に示されるように、導電性部材３１の第１側壁部３１０は、第１蓄電素子２０の電極端子２００に沿って配置されている。導電性部材３１の第２側壁部３１１は、第２蓄電素子２１の電極端子２１０に沿って配置されている。
挟み込み部材３２は、Ｚ軸方向に直交する断面形状が略Ω状に形成された単一の部材からなる。挟み込み部材３２は、蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０よりも剛性が高く、且つ蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０よりも低い導電性を有する材料、例えばステンレスにより形成されている。

挟み込み部材３２は、第１蓄電素子２０の電極端子２００及び導電性部材３１の第１側壁部３１０を挟み込む一対の第１挟み込み部材３２０と、第２蓄電素子２１の電極端子２１０及び導電性部材３１の第２側壁部３１１を挟み込む一対の第２挟み込み部材３２１とからなる。

第１挟み込み部材３２０は、その開口部分に第１蓄電素子２０の電極端子２００及び導電性部材３１の第１側壁部３１０が挿入されることにより、開口方向に弾性変形している。これにより生じる第１挟み込み部材３２０の弾性力により第１蓄電素子２０の電極端子２００及び導電性部材３１の第１側壁部３１０が挟み込まれている。第１挟み込み部材３２０は、第１蓄電素子２０の電極端子２００及び導電性部材３１の第２側壁部３１１に対してスライド移動させることが可能である。このような第１挟み込み部材３２０により、第１蓄電素子２０の電極端子２００及び導電性部材３１の第１側壁部３１０が互いに接触した状態で保持されている。

同様に、第２挟み込み部材３２１により、第２蓄電素子２１の電極端子２１０及び導電性部材３１の第２側壁部３１１が互いに接触した状態で保持されている。第２挟み込み部材３２１も、第２蓄電素子２１の電極端子２１０及び導電性部材３１の第２側壁部３１１に対してスライド移動させることが可能である。

このような接続部材３０により、第１蓄電素子２０の電極端子２００と第２蓄電素子２１の電極端子２１０とが導電性部材３１を介して電気的に接続された状態で保持されている。すなわち、第１蓄電素子２０及び第２蓄電素子２１が電気的に直列に接続されている。また、蓄電装置１０では、図示しない第１蓄電素子２０の他側面の電極端子と端子接続部３１３との間に電圧センサを電気的に接続すれば、第１蓄電素子２０の端子間電圧を検出することができる。また、図示しない第２蓄電素子２１の他側面の電極端子と端子接続部３１３との間に電圧センサを電気的に接続すれば、第２蓄電素子２１の端子間電圧を検出することができる。

なお、蓄電装置１０では、複数の蓄電素子２０，２１をＹ軸方向に交互に積層配置するとともに、それらの蓄電素子２０，２１の電極端子を接続部材３０により接続することにより、任意の数の蓄電素子２０，２１を直列に接続することも可能である。
次に、本実施形態の蓄電装置１０の製造方法について説明する。

蓄電装置１０の製造の際には、まず、図４に示されるように蓄電素子２０，２１が対向配置された後、第１蓄電素子２０の電極端子２００と第２蓄電素子２１の電極端子２１０との間の隙間に導電性部材３１が挿入される。その後、図５及び図６に示されるように、第１蓄電素子２０の電極端子２００及び導電性部材３１の第１側壁部３１０が第１挟み込み部材３２０により挟み込まれるとともに、第２蓄電素子２１の電極端子２１０及び導電性部材３１の第２側壁部３１１が第２挟み込み部材３２１により挟み込まれる。これにより、図１に示されるような蓄電装置１０の製造が完了する。

以上説明した本実施形態の蓄電装置１０によれば、以下の（１）〜（７）に示されるような作用及び効果を得ることができる。
（１）隣り合う２つの蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０の間に存在するデッドスペースに導電性部材３１が配置されているため、導電性部材３１を配置するためのスペースを余分に確保する必要がない。結果的に、２つの蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０の周辺に挟み込み部材３２を配置するためのスペースを確保するだけでよいため、クリップ及びスライド枠の２つの部材を配置するためのスペースを必要とする従来の蓄電装置と比較すると、確保すべきスペースを小さくすることができる。よって、蓄電装置１０を小型化することが可能である。また、蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０に対する導電性部材３１及び挟み込み部材３２の取り付け及び取り外しを容易に行うことができるため、蓄電装置１０の組み立て時に、蓄電素子２０，２１の数を容易に変更することができる。すなわち、蓄電装置１０の仕様の変更が容易である。

（２）導電性部材３１は、第１蓄電素子２０の電極端子２００に沿って配置される第１側壁部３１０と、第２蓄電素子２１の電極端子２１０に沿って配置される第２側壁部３１１と、第１側壁部３１０及び第２側壁部３１１を連結する連結部３１２とを有している。これにより、蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０を離間して配置することができるため、それらの電極端子２００，２１０を接触させるために、電極端子２００，２１０に対して折り曲げ加工や切断等を行う必要がない。そのため、隣り合う２つの蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０を容易に接続することが可能である。

（３）蓄電装置１０は、挟み込み部材３２として、第１蓄電素子２０の電極端子２００及び導電性部材３１の第１側壁部３１０を挟み込む第１挟み込み部材３２０と、第２蓄電素子２１の電極端子２１０及び導電性部材３１の第２側壁部３１１を挟み込む第２挟み込み部材３２１とを有する。これにより、第１挟み込み部材３２０及び第２挟み込み部材３２１によって蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０を、より確実に導電性部材３１に接触させることができる。結果的に、蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０が接続された状態を、より確実に保持することができる。

（４）挟み込み部材３２は、弾性力により蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０と導電性部材３１とを挟み込む単一部材により形成されている。これにより、蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０と導電性部材３１とを挟み込むことの可能な挟み込み部材３２を簡易な構造で実現することができる。

（５）挟み込み部材３２は、蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０よりも剛性の高い材料により形成されている。これにより、挟み込み部材３２の弾性力を高めることができるため、蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０が接触した状態を、より確実に保持することができる。

（６）挟み込み部材３２は、蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０よりも低い導電性を有する材料により形成されている。これにより、挟み込み部材３２を介した意図しない通電を回避することができる。
（７）挟み込み部材３２は、蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０及び導電性部材３１に対してスライド移動させることが可能である。これにより、挟み込み部材３２を蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０に容易に組み付けることができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の蓄電装置１０について説明する。以下、第１実施形態の蓄電装置１０との相違点を中心に説明する。
図７に示されるように、本実施形態の蓄電装置１０は、導電性部材３１を有していない点で第１実施形態の蓄電装置１０と異なる。また、本実施形態の蓄電装置１０では、挟み込み部材３２が、蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０を挟み込んでいる。

具体的には、挟み込み部材３２は、その開口部分に蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０が挿入されることにより、開口方向に弾性変形している。これにより生じる挟み込み部材３２の弾性力により蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０が挟み込まれることで、第１蓄電素子２０の電極端子２００と第２蓄電素子２１の電極端子２１０とが電気的に接続された状態で保持されている。すなわち、第１蓄電素子２０及び第２蓄電素子２１が電気的に直列に接続されている。

なお、挟み込み部材３２は、第１実施形態と同様に、蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０よりも剛性が高く、且つ蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０よりも低い導電性を有する材料、例えばステンレスにより形成されている。また、挟み込み部材３２は、蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０に対してスライド移動させることが可能である。

以上説明した本実施形態の蓄電装置１０によれば、以下の（８）〜（１１）に示されるような作用及び効果を得ることができる。
（８）本実施形態の蓄電装置１０によれば、蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０の周辺に挟み込み部材３２を配置するためのスペースを確保するだけでよいため、クリップ及びスライド枠の２つの部材を配置するためのスペースを必要とする従来の蓄電装置と比較すると、確保すべきスペースを小さくすることができる。よって、蓄電装置１０を小型化することが可能である。

（９）挟み込み部材３２は、蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０よりも剛性の高い材料により形成されている。これにより、挟み込み部材３２の弾性力を高めることができるため、蓄電素子２０，２１のそれぞれの電極端子２００，２１０が接触した状態を、より確実に保持することができる。

（１０）挟み込み部材３２は、蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０よりも低い導電性を有する材料により形成されている。これにより、挟み込み部材３２を介して意図しない通電を回避することができる。
（１１）挟み込み部材３２は、蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０に対してスライド移動させることが可能である。これにより、挟み込み部材３２を蓄電素子２０，２１の電極端子２００，２１０に容易に組み付けることができる。

＜他の実施形態＞
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第１実施形態の蓄電素子２０，２１の数は適宜変更可能である。また、蓄電素子２０，２１の数の変更に合わせて、導電性部材３１及び挟み込み部材３２のそれぞれの数を変更してもよい。同様に、第２実施形態の蓄電素子２０，２１及び挟み込み部材３２のそれぞれの数も適宜変更可能してもよい。

・第１実施形態の導電性部材３１及び挟み込み部材３２のそれぞれの形状を適宜変更してもよい。同様に、第２実施形態の挟み込み部材３２の形状も適宜変更可能してもよい。
・第１実施形態の蓄電装置１０では、第２蓄電素子２１の電極端子２１０が、第１蓄電素子２０の電極端子２１０と同一の電極を有するものであってもよい。すなわち、接続部材３０は、第１蓄電素子２０及び第２蓄電素子２１を電気的に並列に接続するために用いられるものであってもよい。同様に、第２実施形態の挟み込み部材３２は、第１蓄電素子２０及び第２蓄電素子２１を電気的に並列に接続するために用いられるものであってもよい。

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：蓄電装置
２０，２１：蓄電素子
３１：導電性部材
３２：挟み込み部材
２００，２１０：電極端子
３１０：第１側壁部
３１１：第２側壁部
３１２：連結部
３２０：第１挟み込み部材
３２１：第２挟み込み部材

Claims

所定方向に並べて配置される複数の蓄電素子と、
隣り合う２つの前記蓄電素子のそれぞれの電極端子を挟み込む単一部材からなる挟み込み部材と、を備え、
隣り合う２つの前記蓄電素子のそれぞれの前記電極端子は、前記挟み込み部材の弾性力により互いに接触した状態で保持されている
蓄電装置。
前記挟み込み部材は、前記蓄電素子の前記電極端子よりも剛性の高い材料により形成されている
請求項１に記載の蓄電装置。
前記挟み込み部材は、前記蓄電素子の前記電極端子よりも低い導電性を有する材料により形成されている
請求項１又は２に記載の蓄電装置。
前記挟み込み部材は、前記蓄電素子の前記電極端子に対してスライド移動可能である
請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
所定方向に並べて配置される複数の蓄電素子と、
隣り合う２つの前記蓄電素子のそれぞれの電極端子の間に配置される導電性部材と、
隣り合う２つの前記蓄電素子のそれぞれの前記電極端子及び前記導電性部材を挟み込む挟み込み部材と、を備え、
隣り合う２つの前記蓄電素子のそれぞれの前記電極端子は、前記挟み込み部材の弾性力により前記導電性部材に接触した状態で保持されている
蓄電装置。
前記導電性部材は、
隣り合う２つの前記蓄電素子のうちの一方の蓄電素子の前記電極端子に沿って配置される第１側壁部と、
隣り合う２つの前記蓄電素子のうちの他方の蓄電素子の前記電極端子に沿って配置される第２側壁部と、
前記第１側壁部及び前記第２側壁部を連結する連結部と、を有している
請求項５に記載の蓄電装置。
前記挟み込み部材として、
前記一方の蓄電素子の前記電極端子及び前記導電性部材の前記第１側壁部を挟み込む第１挟み込み部材と、
前記他方の蓄電素子の前記電極端子及び前記導電性部材の前記第２側壁部を挟み込む第２挟み込み部材と、を有する
請求項６に記載の蓄電装置。
前記挟み込み部材は、弾性力により前記蓄電素子の前記電極端子と前記導電性部材とを挟み込む単一部材により形成されている
請求項５〜７のいずれか一項に記載の蓄電装置。
前記挟み込み部材は、前記蓄電素子の前記電極端子よりも剛性の高い材料により形成されている
請求項５〜８のいずれか一項に記載の蓄電装置。
前記挟み込み部材は、前記蓄電素子の前記電極端子よりも低い導電性を有する材料により形成されている
請求項５〜９のいずれか一項に記載の蓄電装置。
前記挟み込み部材は、前記蓄電素子の電極端子及び前記導電性部材に対してスライド移動可能である
請求項５〜１０のいずれか一項に記載の蓄電装置。