JP2021068557A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体に対する蓄電素子のスムーズな挿入を可能とするとともに、膨張後の蓄電素子を確実に位置規制することができる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置１は、第一方向に沿って配列された複数の蓄電素子１１と、複数の蓄電素子１１を収容する外装体本体１４（筐体）とを備え、外装体本体１４は、複数の蓄電素子１１のうち、隣り合う一対の蓄電素子１１の間に配置されるスペーサ部４３を有し、スペーサ部４３は、Ｙ軸方向に交差する第二方向に沿って配列され、第一方向及び第二方向に対して交差する第三方向に沿って延設された第一リブ５１及び第二リブ５２を有し、第一リブ５１は、第一状態における蓄電素子１１に対して接触しており、第二リブ５２は、第一状態における蓄電素子１１に対して非接触であり、かつ第一状態よりも膨らんだ第二状態における蓄電素子１１に対して接触する。【選択図】図５

Description

本発明は、蓄電装置に関する。

従来、筐体（ケース本体）内にて所定の方向に配列された複数の蓄電素子に対し、各蓄電素子間にスペーサ（仕切部）が介在した蓄電装置が知られている（例えば特許文献１参照）。スペーサには、蓄電素子に当接する複数のリブ（仕切突出部）が設けられており、これらのリブによって蓄電素子が位置決めされている。

特開２０１１−１８１４５３号公報

ここで、製造時に蓄電素子を筐体に挿入する際には、リブが蓄電素子を案内するガイドとして機能する。全てのリブが蓄電素子に接触しているとその摩擦によってスムーズな挿入が阻害される場合がある。このため、リブの設置個数を削減することで、蓄電素子のスムーズな挿入を図ることも検討されている。

ところで、蓄電素子は充放電を繰り返すことで膨張するが、長期的に安定した性能を発揮するには、膨張後においても蓄電素子を確実に位置規制することが求められている。上述したようにリブの設置個数を削減してしまうと、蓄電素子に対する接触点が減ってしまうために、位置規制の安定性が低下しまうおそれがある。

このため、本発明の目的は、筐体に対する蓄電素子のスムーズな挿入を可能とするとともに、膨張後の蓄電素子をより確実に位置規制することができる蓄電装置を提供することである。

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、第一方向に沿って配列された複数の蓄電素子と、複数の蓄電素子を収容する筐体とを備え、筐体は、複数の蓄電素子のうち、隣り合う一対の蓄電素子の間に配置されるスペーサ部を有し、スペーサ部は、第一方向に交差する第二方向に沿って配列され、第一方向及び第二方向に対して交差する第三方向に沿って延設された第一リブ及び第二リブを有し、第一リブは、第一状態における蓄電素子に対して接触しており、第二リブは、第一状態における蓄電素子に対して非接触であり、かつ第一状態よりも膨らんだ第二状態における前記蓄電素子に対して接触する。

これによれば、第一状態における蓄電素子に対して第一リブが接触しているので、蓄電素子を第三方向に沿って筐体に挿入する際に、当該第一リブが蓄電素子をガイドすることができる。一方、第二リブは第一状態における蓄電素子に対して非接触であるために、挿入時に蓄電素子に対して不要な負荷が作用しない。これにより蓄電素子をスムーズに筐体に挿入することができる。

また、蓄電素子が膨張して第二状態になると、第二リブに対して接触することとなる。つまり、第二状態では蓄電素子は、第一リブと第二リブとに接触する。第一状態よりも第二状態の方が多くの点で蓄電素子の移動を規制することができるので、膨張した蓄電素子を確実に保持することが可能である。

このように、筐体に対する蓄電素子のスムーズな挿入を可能とするとともに、膨張後の蓄電素子をより確実に位置規制することができる。

また、第一リブは、第三方向における一端部側に配置され、第一状態における蓄電素子に対して接触する保持部と、保持部よりも他端部側に配置され、第一状態における蓄電素子に対して非接触であり、第二状態における蓄電素子に対して接触する誘い部と、を備えていてもよい。

これによれば、第一リブの誘い部は、第一状態における蓄電素子に対して非接触であるので、第一リブの全体が当該蓄電素子に接触することを抑制することができる。例えば、第一リブの全体が蓄電素子に接触していると、誘い部がある場合と比べて蓄電素子に対する接触面積が大きいために、それだけ蓄電素子の膨張を阻害することとなる。つまり、膨張当初においては蓄電素子に対する負荷が大きくなってしまう。しかしながら、誘い部が設けられていれば、蓄電素子に対する接触面積を小さくすることができるので、膨張当初における蓄電素子に対する負荷を抑制することが可能である。

また、保持部は、第一状態の蓄電素子に接触する接触面を有し、誘い部は、接触面に連続し、第三方向に対して傾斜した傾斜面を有していてもよい。

これによれば、誘い部が、第三方向に対して傾斜した傾斜面を有しているので、挿入時に蓄電素子が傾斜面に接触したとしても、スムーズに蓄電素子を保持部まで案内することができる。したがって、蓄電素子を適正な位置により確実に案内することができる。

また、第一リブは、第三方向に沿って延設された基部と、基部の表面から突出し、第三方向に沿って延設された凸条部とを有し、凸条部は、保持部及び誘い部を有していてもよい。

これによれば、第一リブの凸条部が保持部及び誘い部を有しているので、蓄電素子に対する接触面積を小さくすることができる。したがって、蓄電素子をスムーズに筐体に挿入することができる。

また、第二リブは、第一リブの基部と同形状であってもよい。

これによれば、第二リブが、第一リブの基部と同形状であるので、第一リブの一部と第二リブとを共通化することができる。このため、第二リブにおける蓄電素子に対する接触面積を必然的に第一リブよりも大きくすることができる。したがって、第二状態の蓄電素子に対する接触面積をより大きくすることができるので、第二状態の蓄電素子をより確実に保持することが可能である。

また、保持部の全長は、誘い部の全長の２倍以上であってもよい。

これによれば、保持部の全長が誘い部の全長の２倍以上であるので、蓄電素子に対する拘束性をより安定させることが可能である。

本発明の蓄電装置によれば、筐体に対する蓄電素子のスムーズな挿入を可能とするとともに、膨張後の蓄電素子をより確実に位置規制することができる。

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。 実施の形態に係る外装体本体の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態に係るスペーサ部の概略構成を示す上面図である。 実施の形態に係るスペーサ部の一部を断面で示す断面斜視図である。 実施の形態に係る第一リブの近傍を切断した場合のスペーサ部の断面図である。 実施の形態に係る第二リブの近傍を切断した場合のスペーサ部の断面図である。 実施の形態に係るスペーサ部間に蓄電素子を収容する際の、第一リブ近傍の状態を示す断面図である。 実施の形態に係るスペーサ部間に蓄電素子を収容する際の、第二リブ近傍の状態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（その変形例も含む）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、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。

また、以下の説明及び図面中において、１つの蓄電素子における一対（正極側及び負極側）の電極端子の並び方向、蓄電素子の容器の短側面の対向方向、または、蓄電ユニットの外装体の長側面の対向方向を、Ｘ軸方向と定義する。複数の蓄電素子の並び方向、蓄電素子の容器の長側面の対向方向、蓄電ユニットの外装体の短側面の対向方向、蓄電ユニットと基板ユニットとの並び方向、蓄電ユニットの外装体支持体と外装体蓋体との並び方向、蓄電素子とバスバーとの並び方向、蓄電素子の容器本体と蓋部との並び方向、または、上下方向を、Ｚ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（本実施の形態では直交）する方向である。なお、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が、以下では説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明する。

また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸プラス方向とは、Ｘ軸の矢印方向を示し、Ｘ軸マイナス方向とは、Ｘ軸プラス方向とは反対方向を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。また、以下では、Ｙ軸方向を第一方向とも呼び、Ｘ軸方向を第二方向とも呼び、Ｚ軸方向を第三方向とも呼ぶ場合がある。さらに、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、２つの方向が直交している、とは、当該２つの方向が完全に直交していることを意味するだけでなく、実質的に直交していること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。

（実施の形態）
［１ 蓄電装置の構成の説明］
まず、本実施の形態における蓄電装置１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１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ユニット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。

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り、本実施の形態では、略直方体形状を有している。例えば、蓄電装置１は、電力貯蔵用途または電源用途等に使用される。具体的には、蓄電装置１は、例えば、家庭用または発電機用等に使用される定置用のバッテリ等として用いられる。なお、蓄電装置１は、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用等のバッテリ等としても用いることができる。上記の自動車としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）及びガソリン自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール及びリニアモーターカーが例示される。

これらの図に示すように、蓄電装置１は、蓄電ユニット１０と、蓄電ユニット１０に取り付けられる基板ユニット２０と、を備えている。蓄電ユニット１０は、Ｙ軸方向に長尺の略直方体形状を有する電池モジュール（組電池）である。具体的には、蓄電ユニット１０は、複数の蓄電素子１１と、バスバーフレーム１２と、複数のバスバー１３と、これらを収容する外装体本体１４、外装体支持体１５及び外装体蓋体１７からなる外装体１８と、を有している。また、蓄電ユニット１０には、ケーブル３０が接続されている。なお、蓄電ユニット１０は、複数の蓄電素子１１を拘束する拘束部材（エンドプレート、サイドプレート等）等を有していてもよい。

蓄電素子１１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等の非水電解質二次電池である。蓄電素子１１は、扁平な直方体形状（角形）を有しており、本実施の形態では、１６個の蓄電素子１１がＹ軸方向に並んで配列されている。なお、蓄電素子１１の形状、配置位置及び個数等は、特に限定されない。また、蓄電素子１１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、蓄電素子１１は、二次電池ではなく、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。さらに、蓄電素子１１は、固体電解質を用いた電池であってもよい。また、蓄電素子１１は、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。

具体的には、蓄電素子１１は、金属製の容器１１ａを備え、容器１１ａの蓋部には、金属製の電極端子である正極端子１１ｂ及び負極端子１１ｃが設けられている。また、隣り合う蓄電素子１１同士の間には、断熱性を有する平板状のスペーサ１１ｄが配置されている。なお、容器１１ａの蓋部には、電解液を注液するための注液部、及び、容器１１ａ内の圧力上昇時にガスを排出して圧力を開放するガス排出弁等が設けられていてもよい。また、容器１１ａの内方には、電極体（蓄電要素または発電要素ともいう）及び集電体（正極集電体及び負極集電体）等が配置され、電解液（非水電解質）などが封入されているが、詳細な説明は省略する。

正極端子１１ｂ及び負極端子１１ｃは、容器１１ａの蓋部から上方（Ｚ軸プラス方向）に向けて突出して配置されている。そして、複数の蓄電素子１１が有する最も外側の正極端子１１ｂ及び負極端子１１ｃが、ケーブル３０に接続されることにより、蓄電装置１が、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。ここで、蓄電素子１１は、組み立て直後の初期状態には容器１１ａが膨張していないが、充放電を繰り返すことで電極体が徐々に膨張し、結果として容器１１ａも徐々に膨張する特性を有している。この膨張は、容器１１ａの長側面において顕著である。以降、初期状態から容器１１ａが概ね膨張していない状態を第一状態と称し、第一状態よりも容器１１ａが膨らんだ状態を第二状態と称す。

ケーブル３０は、蓄電装置１（蓄電素子１１）を充放電するための電流（充放電電流、主電流ともいう）が流れる電線（電源ケーブル、電力ケーブル、電源線、電力線ともいう）であり、正極側の正極電源ケーブル３１と、負極側の負極電源ケーブル３２とを有している。つまり、複数の蓄電素子１１のうちの、Ｙ軸プラス方向の端部の蓄電素子１１の正極端子１１ｂに、ケーブル３０の正極電源ケーブル３１が接続され、Ｙ軸マイナス方向の端部の蓄電素子１１の負極端子１１ｃに、ケーブル３０の負極電源ケーブル３２が接続される。

バスバーフレーム１２は、バスバー１３と他の部材との電気的な絶縁、及び、バスバー１３の位置規制を行うことができる扁平な矩形状の部材である。バスバーフレーム１２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）等の、後述する基板ユニット２０の基板収容部１００と同様の絶縁部材により形成されている。具体的には、バスバーフレーム１２は、複数の蓄電素子１１の上方に載置され、複数の蓄電素子１１に対して位置決めされる。また、バスバーフレーム１２上には、バスバー１３が載置されて位置決めされている。これにより、バスバー１３は、複数の蓄電素子１１に対して位置決めされて、当該複数の蓄電素子１１が有する正極端子１１ｂ及び負極端子１１ｃに接合される。また、バスバーフレーム１２は、外装体１８の中蓋として、外装体本体１４の補強を行う機能も有している。

バスバー１３は、複数の蓄電素子１１上（バスバーフレーム１２上）に配置され、複数の蓄電素子１１の電極端子同士を電気的に接続する矩形状の板状部材である。バスバー１３は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ステンレス鋼等の金属で形成されている。本実施の形態では、バスバー１３は、隣り合う蓄電素子１１の正極端子１１ｂと負極端子１１ｃとを接続することで、１６個の蓄電素子１１を直列に接続している。なお、蓄電素子１１の接続の態様は上記には限定されず、直列接続及び並列接続がどのように組み合わされていてもよい。

また、バスバー１３、または、蓄電素子１１の電極端子には、検出線１３ａが接続されている。検出線１３ａは、蓄電素子１１の電圧計測用、温度計測用、または、蓄電素子１１間の電圧バランス用の電線（通信ケーブル、制御ケーブル、通信線、制御線ともいう）である。なお、バスバー１３または蓄電素子１１の電極端子には、蓄電素子１１の温度を計測するためのサーミスタ（図示せず）が配置されているが、説明は省略する。また、検出線１３ａのＹ軸マイナス方向の端部には、コネクタ１３ｂが接続されている。コネクタ１３ｂは、後述する基板ユニット２０の基板２００に接続されるコネクタである。つまり、検出線１３ａは、コネクタ１３ｂを介して、蓄電素子１１の電圧及び温度等の情報を、基板ユニット２０の基板２００に伝達する。また、検出線１３ａは、基板２００の制御によって、電圧が高い蓄電素子１１を放電させて、蓄電素子１１間の電圧をバランスさせる機能も有している。

外装体１８は、蓄電ユニット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。つまり、外装体１８は、蓄電素子１１等の外方に配置され、蓄電素子１１等を所定の位置で固定し、衝撃などから保護する。ここで、外装体１８は、外装体１８の本体を構成する外装体本体１４と、外装体本体１４を支持する外装体支持体１５と、外装体１８の蓋体（外蓋）を構成する外装体蓋体１７と、を有している。

図３は、実施の形態に係る外装体本体１４の概略構成を示す斜視図である。外装体本体１４は、複数の蓄電素子１１を収容する筐体の一例である。外装体本体１４は、開口が形成された有底矩形筒状のハウジングである。外装体本体１４は、例えば、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ等の絶縁部材により形成されている。外装体本体１４は、Ｙ軸方向に長尺な矩形板状の底体４１と、底体４１の周縁部から全周にわたって立設した矩形筒状の周壁部４２とを有している。周壁部４２のＺ軸プラス方向の端部が開口を有している。周壁部４２は、底体４１の短辺に対応する一対の短側壁４２１と、底体４１の長辺に対応する一対の長側壁４２２とを備えている。一対の短側壁４２１はＹ軸方向で対向しており、一対の長側壁４２２はＸ軸方向で対向している。各長側壁４２２には、Ｚ軸方向に長尺な略矩形状の長孔４２３がＹ軸方向に沿って並ぶように複数形成されている。

底体４１には、隣り合う全ての蓄電素子１１の間にそれぞれ配置される複数のスペーサ部４３が設けられている。本実施の形態では、１５個のスペーサ部４３がＹ軸方向に並んで配列されている。また、底体４１における内底面には、上方に突出した複数の台座部４１１が設けられている。各台座部４１１は、Ｘ軸方向に長尺な略矩形状を有している。台座部４１１は、隣り合うスペーサ部４３同士の間及び両端のスペーサ部４３と短側壁４２１との間のそれぞれに設けられている。各台座部４１１は、各蓄電素子１１を下方から支持する（図６等参照）。

図４は、実施の形態に係るスペーサ部４３の概略構成を示す上面図である。図５は、実施の形態に係るスペーサ部４３の一部を断面で示す断面斜視図である。なお、本実施の形態では、各スペーサ部４３は全て同形状である。このため、ここでは、一つのスペーサ部４３の構造について詳細に説明する。

図４及び図５に示すように、スペーサ部４３は、一方の長側壁４２２から他方の長側壁４２２まで連続するようにＹ軸方向に沿って延設されている。スペーサ部４３は、Ｙ軸方向の両端部を除く部分が断面視略Ｈ形状に形成されている。具体的には、スペーサ部４３は、一対のフランジ部４４と、連結部４５とを備えている。一対のフランジ部４４は、それぞれＸ軸方向に延設され、Ｙ軸方向で所定の間隔をあけて配置されている。各フランジ部４４の外側面は平面状であり、一対の外側面がなす、Ｙ軸方向における幅が下方に向かうほど広くなるように傾斜している。つまり、一対のフランジ部４４は、末広がった形状となっている。

また、各フランジ部４４の外側面には、Ｚ軸方向に沿って延設された複数のリブがＸ軸方向に所定の間隔をあけて設けられている。各リブは、蓄電素子１１の容器１１ａの長側面に対して対向する。複数のリブには、複数の第一リブ５１と、複数の第二リブ５２とが含まれている。複数の第一リブ５１と複数の第二リブ５２とは、フランジ部４４の外側面のＸ軸方向における中心線を基準とした線対称となるように配置されている。具体的には、各フランジ部４４の外側面に対して、第一リブ５１が２つ、第二リブ５２が５つ設けられている。第一リブ５１及び第二リブ５２の並び順は、Ｘ軸方向におけるフランジ部４４の一端部から他端部にかけて、第二リブ５２、第一リブ５１、第二リブ５２、第二リブ５２、第二リブ５２、第一リブ５１、第二リブ５２となっている。また、複数の第一リブ５１と複数の第二リブ５２とは、一対のフランジ部４４の外側面においてＸ軸方向で同位置に配置されている。上述したように、複数のスペーサ部４３は同形状であるので、全てのスペーサ部４３において、複数の第一リブ５１と複数の第二リブ５２とがＸ軸方向及びＺ軸方向で同位置に配置されている。

なお、ここでは、複数のリブがフランジ部４４の外側面にのみ設けられる場合を例示したが、スペーサ部４３におけるＹ軸方向の両端部、つまり断面視略Ｈ形状に形成されていない部分に対してリブが設けられていてもよい。

図６は、実施の形態に係る第一リブ５１の近傍を切断した場合のスペーサ部４３の断面図である。図６及び後述する図７において、破線Ｌ１は第一状態における蓄電素子１１の外形を示している。また、二点鎖線Ｌ２は第二状態における蓄電素子１１の外形を示している。

図４〜図６に示すように、第一リブ５１は、第一状態における蓄電素子１１に対して接触する部位である。具体的には、第一リブ５１は、基部５１１と、凸条部５１２とを有している。基部５１１は、フランジ部４４の外側面から突出しており、フランジ部４４の下端から上端までＺ軸方向に沿って延設されている。基部５１１におけるフランジ部４４とは反対側の面は、上端部がＲ形状に形成されており、上端部よりも下方が平面状に形成されている。ここで、フランジ部４４の外側面とＺ軸方向とがなす鋭角側の角度をαとすると、基部５１１の平面部５１３は、当該平面部５１３とＺ軸方向とがなす鋭角側の角度βが角度αよりも小さくなるように、Ｚ軸方向に対して傾斜している。

凸条部５１２は、基部５１１の平面部５１３（表面）から突出し、Ｚ軸方向に沿って延設された部位である。凸条部５１２は、Ｘ軸方向における平面部５１３の中央部分に配置されている。凸条部５１２は、基部５１１の下端から平面部５１３の上部までＺ軸方向に沿って延設されている。凸条部５１２は、上端部（他端部側）が誘い部５１４であり、上端部よりも下方（一端部側）が保持部５１５である。

保持部５１５は、第一状態の蓄電素子１１が収容された際に当該蓄電素子１１に当接する部位である。具体的には、保持部５１５は、フランジ部４４とは反対側の面が第一状態の蓄電素子１１に接触する接触面５１６である。接触面５１６は、平面状に形成されている。接触面５１６は、当該接触面５１６とＺ軸方向とがなす鋭角側の角度γが角度βよりも小さくなるように、Ｚ軸方向に対して傾斜している。このため、接触面５１６の下端部は、フランジ部４４の外側面から最も突出することとなるので、第一状態の蓄電素子１１の下端部に対して接触面５１６の下端部が接触する（図６の破線Ｌ１参照）。この場合には、接触面５１６における下端部以外の部位は、第一状態の蓄電素子１１には接触していない。

誘い部５１４は、保持部５１５よりも他端部側に配置された部位である。誘い部５１４におけるフランジ部４４とは反対側の面は、接触面５１６に対して連続した平面状の傾斜面５１７である。傾斜面５１７は、当該傾斜面５１７とＺ軸方向とがなす鋭角側の角度θが角度αよりも大きくなるように、Ｚ軸方向に対して傾斜している。つまり、角度θは、角度β、角度γよりも大きい。

第一状態の蓄電素子１１は、上述したように、下端部のみが接触面５１６に接触している。蓄電素子１１が膨らんで第二状態になると、図６の二点鎖線Ｌ２に示すように、蓄電素子１１の容器１１ａは、保持部５１５の接触面５１６の全体と誘い部５１４の傾斜面５１７の全体とに対して接触する。これにより、第二状態の蓄電素子１１が位置決めされる。ついで蓄電素子１１の容器１１ａが膨張すると、接触面５１６の全体と傾斜面５１７の全体に対して密着し、当該部位においてはそれ以上の膨張が遮られ、蓄電素子１１が拘束される。さらに蓄電素子１１の膨張が進行すると、容器１１ａに対して凸条部５１２とともに基部５１１もくい込むこととなる。これにより、蓄電素子１１が強固に拘束されることになる。このように、誘い部５１４は、第一状態における蓄電素子１１に対して非接触であり、第二状態における蓄電素子１１に対して接触する。

ここで、誘い部が設けられていない凸条部５１２ａを想定する（図６では一点鎖線で図示）。この凸条部５１２ａでは、誘い部がないために保持部５１５ａが上方に延長されている。つまり、第二状態の蓄電素子１１を拘束する部分が増加する。蓄電素子１１は、容器１１ａの中央部に近い位置が圧迫されると、それだけ内部の電極体に対する負荷も大きくなって、劣化が進行してしまう。上方に延長された凸条部５１２ａであると、それだけ容器１１ａの中央部の近くを圧迫することになるが、本実施の形態のように上端部に誘い部５１４が設けられた凸条部５１２であれば、凸条部５１２の全長を短くすることができる。具体的には、角度θを角度γより大きくすることで凸条部５１２の全長を短くすることができる。これにより、容器１１ａの中央部の近くが圧迫されることを抑制できる。

また、角度γが角度θよりも小さいために、接触面５１６は傾斜面５１７よりも第二状態の蓄電素子１１に対して密着しやすい。つまり、保持部５１５の方が誘い部５１４よりも安定して蓄電素子１１を拘束することができる。安定した拘束性を発揮するためには、保持部５１５の全長（Ｚ軸方向での長さ）を誘い部５１４の全長よりも長くすればよい。特に、保持部５１５の全長は、誘い部５１４の全長の２倍以上であればよく、５倍以上であればよりよい。

図７は、実施の形態に係る第二リブ５２の近傍を切断した場合のスペーサ部４３の断面図である。

図４、図５、図７に示すように、第二リブ５２は、第一状態における蓄電素子１１に対して非接触な部位である。第二リブ５２は、第一リブ５１の基部５１１と同形状である。具体的には、第二リブ５２はフランジ部４４の外側面から突出しており、フランジ部４４の下端から上端までＺ軸方向に沿って延設されている。第二リブ５２におけるフランジ部４４とは反対側の面は、上端部がＲ形状に形成されており、上端部よりも下方が平面状に形成されている。この平面状の部分を当接面５２１と称す。

上述したように、第二リブ５２は、第一リブ５１の基部５１１と同形状であるが、第一リブ５１とは異なり凸条部５１２を有していない。このため、第二リブ５２は、第一状態の蓄電素子１１に対して非接触となる（図７の破線Ｌ１参照）。一方、蓄電素子１１が膨らんで第二状態になると、図７の二点鎖線Ｌ２に示すように、蓄電素子１１の容器１１ａは、第二リブ５２の当接面５２１に対して接触する。これにより、第二状態の蓄電素子１１に対する接触面積が増加する。ついで蓄電素子１１の容器１１ａが膨張すると、当接面５２１に対して密着し、当該部位においてはそれ以上の膨張が遮られ、蓄電素子１１が拘束される。さらに蓄電素子１１の膨張が進行すると、容器１１ａに対して第二リブ５２がくい込むこととなる。これにより、蓄電素子１１が強固に拘束されることになる。このように、第二リブ５２は、第一状態における蓄電素子１１に対して非接触であり、第二状態における蓄電素子１１に対して接触する。

次に、隣り合うスペーサ部４３同士の間に蓄電素子１１を収容する際について説明する。図８は、実施の形態に係るスペーサ部４３間に蓄電素子１１を収容する際の、第一リブ５１近傍の状態を示す断面図である。図９は、実施の形態に係るスペーサ部４３間に蓄電素子１１を収容する際の、第二リブ５２近傍の状態を示す断面図である。

図８及び図９に示すように、隣り合うスペーサ部４３同士の間に対し、上方から第一状態の蓄電素子１１がＺ軸方向に沿って挿入される。挿入時には、図８に示すように、隣り合う一対のスペーサ部４３のそれぞれの第一リブ５１間を蓄電素子１１が下降する。このとき、蓄電素子１１の下端部の一方の角部が一方の第一リブ５１の誘い部５１４によって案内されながら下降する。さらに下降が進行すると、蓄電素子１１の下端部の一方の角部が一方の第一リブ５１の保持部５１５に案内されながら下降する。なお、挿入時には蓄電素子１１が揺れる場合もあるので、他方の角部も他方の第一リブ５１の誘い部５１４や保持部５１５に案内されることになる。これにより、蓄電素子１１は、挿入に伴って適正な位置に案内される。なお、図９に示すように、挿入時においては、蓄電素子１１は、第二リブ５２に対して接触しない。このように、挿入時における接触面積が低減されている。

なお、本実施の形態では、フランジ部４４の外側面と、平面部５１３と、接触面５１６と、傾斜面５１７と、当接面５２１とがそれぞれ平面状である場合を例示したが、これらの少なくとも一つが凸状あるいは凹状に湾曲した湾曲面であってもよい。

また、複数の第一リブ５１と複数の第二リブ５２とは、図３に示すように外装体本体１４の一対の短側壁４２１の内面に対しても設けられていてもよい。短側壁４２１に備わる複数の第一リブ５１及び複数の第二リブ５２は、スペーサ部４３に備わる複数の第一リブ５１及び複数の第二リブ５２と形状、設置個数、設置箇所が同等となっている。これにより、Ｙ軸方向で両端に配置された一対の蓄電素子１１も、Ｙ軸方向において第一リブ５１同士で挟まれるとともに、第二リブ５２同士で挟まれることとなる。

図５に示すように、連結部４５は、ＸＹ平面に平行な平板状に形成されており、一対のフランジ部４４間において、Ｙ軸方向に延設されている。連結部４５は、各フランジ部４４のＺ軸方向の中間部分に接続され、各フランジ部４４を連結している。このため、連結部４５の上方及び下方には凹部４６、４７が形成されている。連結部４５の上部の凹部４６には、スペーサ１１ｄ（図２参照）が嵌合される。これにより、隣り合う蓄電素子１１間にスペーサ１１ｄが配置されている。

図２に示すように、外装体支持体１５及び外装体蓋体１７は、外装体本体１４を保護（補強）する部材である。外装体支持体１５及び外装体蓋体１７は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板等の金属製の部材により形成されている。なお、外装体支持体１５及び外装体蓋体１７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。

外装体支持体１５は、外装体本体１４を下方（Ｚ軸マイナス方向）から支持する部材であり、底部１５ａと、基板ユニット取付部１６と、接続部１５ｂ及び１５ｃと、を有している。底部１５ａは、蓄電装置１の底部を構成する、ＸＹ平面に平行かつＹ軸方向に延設された平板状かつ矩形状の部位であり、外装体本体１４の下方に配置される。基板ユニット取付部１６は、底部１５ａのＹ軸マイナス方向側の端部からＺ軸プラス方向に立設された平板状かつ矩形状の部位であり、基板ユニット２０が取り付けられる。接続部１５ｂは、基板ユニット取付部１６のＺ軸プラス方向側の端部に配置され、Ｙ軸マイナス方向に突出する部位であり、外装体蓋体１７と接続される。接続部１５ｃは、底部１５ａのＹ軸プラス方向側の端部からＺ軸プラス方向に立設され、かつ、Ｙ軸プラス方向に突出する部位であり、外装体蓋体１７と接続される。

外装体蓋体１７は、外装体本体１４の開口を塞ぐように配置される部材であり、天面部１７ａと、接続部１７ｂ及び１７ｃと、を有している。天面部１７ａは、蓄電装置１の上面部を構成する、ＸＹ平面に平行かつＹ軸方向に延設された平板状かつ矩形状の部位であり、外装体本体１４の上方に配置される。接続部１７ｂは、天面部１７ａのＹ軸マイナス方向側の端部に配置され、Ｙ軸マイナス方向に突出する部位であり、外装体支持体１５の接続部１５ｂと接続される。接続部１７ｃは、天面部１７ａのＹ軸プラス方向側の端部からＺ軸マイナス方向に延び、かつ、Ｙ軸プラス方向に突出する部位であり、外装体支持体１５の接続部１５ｃと接続される。このように、外装体支持体１５及び外装体蓋体１７は、外装体本体１４を上下方向から挟み込んだ状態で、接続部１５ｂ及び１５ｃと接続部１７ｂ及び１７ｃとがネジ止め等で接続されることで固定される構成となっている。

基板ユニット２０は、蓄電ユニット１０が有する蓄電素子１１の状態の監視、及び、蓄電素子１１の制御を行うことができる機器である。本実施の形態では、基板ユニット２０は、蓄電ユニット１０の長手方向の端部、つまり、蓄電ユニット１０のＹ軸マイナス方向側の側面に取り付けられる扁平な矩形状の部材である。具体的には、基板ユニット２０は、蓄電ユニット１０の外装体１８が有する外装体支持体１５に設けられた基板ユニット取付部１６に、回動可能に取り付けられる。

［２ 効果の説明］
以上のように、本実施の形態に係る蓄電装置１によれば、Ｙ軸方向（第一方向）に沿って配列された複数の蓄電素子１１と、複数の蓄電素子１１を収容する外装体本体１４（筐体）とを備え、外装体本体１４は、複数の蓄電素子１１のうち、隣り合う一対の蓄電素子１１の間に配置されるスペーサ部４３を有し、スペーサ部４３は、Ｙ軸方向に交差するＸ軸方向（第二方向）に沿って配列され、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して交差するＺ軸方向（第三方向）に沿って延設された第一リブ５１及び第二リブ５２を有し、第一リブ５１は、第一状態における蓄電素子１１に対して接触しており、第二リブ５２は、第一状態における蓄電素子１１に対して非接触であり、かつ第一状態よりも膨らんだ第二状態における蓄電素子１１に対して接触する。

これによれば、第一状態における蓄電素子１１に対して第一リブ５１が接触しているので、蓄電素子１１をＺ軸方向に沿って外装体本体１４に挿入する際に、当該第一リブ５１が蓄電素子１１をガイドすることができる。一方、第二リブ５２は第一状態における蓄電素子１１に対して非接触であるために、挿入時に蓄電素子１１に対して不要な負荷が作用しない。これにより蓄電素子１１をスムーズに外装体本体１４に挿入することができる。

また、蓄電素子１１が膨張して第二状態になると、第二リブ５２に対して接触することとなる。つまり、第二状態では蓄電素子１１は、第一リブ５１と第二リブ５２とに接触する。第一状態よりも第二状態の方が多くの点で蓄電素子１１の移動を規制することができるので、膨張した蓄電素子１１を確実に保持することが可能である。

このように、外装体本体１４に対する蓄電素子１１のスムーズな挿入を可能とするとともに、膨張後の蓄電素子１１をより確実に位置規制することができる。

また、第一リブ５１は、Ｚ軸方向における一端部側に配置され、第一状態における蓄電素子１１に対して接触する保持部５１５と、保持部５１５よりも他端部側に配置され、第一状態における蓄電素子１１に対して非接触であり、第二状態における蓄電素子１１に対して接触する誘い部５１４と、を備えている。

これによれば、第一リブ５１の誘い部５１４は、第一状態における蓄電素子１１に対して非接触であるので、第一リブ５１の全体が当該蓄電素子１１に接触することを抑制することができる。例えば、第一リブ５１の全体が蓄電素子１１に接触していると、誘い部５１４がある場合と比べて蓄電素子１１に対する接触面積が大きいために、それだけ蓄電素子１１の膨張を阻害することとなる。つまり、膨張当初においては蓄電素子１１に対する負荷が大きくなってしまう。しかしながら、誘い部５１４が設けられていれば、蓄電素子１１に対する接触面積を小さくすることができるので、膨張当初における蓄電素子１１に対する負荷を抑制することが可能である。

また、保持部５１５は、第一状態の蓄電素子１１に接触する接触面５１６を有し、誘い部５１４は、接触面５１６に連続し、Ｚ軸方向に対して傾斜した傾斜面５１７を有している。

これによれば、誘い部５１４が、Ｚ軸方向に対して傾斜した傾斜面５１７を有しているので、挿入時に蓄電素子１１が傾斜面５１７に接触したとしても、スムーズに蓄電素子１１を保持部５１５まで案内することができる。したがって、蓄電素子１１を適正な位置により確実に案内することができる。

また、第一リブ５１は、Ｚ軸方向に沿って延設された基部５１１と、基部５１１の表面から突出し、Ｚ軸方向に沿って延設された凸条部５１２とを有し、凸条部５１２は、保持部５１５及び誘い部５１４を有する。

これによれば、第一リブ５１の凸条部５１２が保持部５１５及び誘い部５１４を有しているので、蓄電素子１１に対する接触面積を小さくすることができる。したがって、蓄電素子１１をスムーズに外装体本体１４に挿入することができる。

また、第二リブ５２は、第一リブ５１の基部５１１と同形状である。

これによれば、第二リブ５２が、第一リブ５１の基部５１１と同形状であるので、第一リブ５１の一部と第二リブ５２とを共通化することができる。このため、第二リブ５２における蓄電素子１１に対する接触面積を必然的に第一リブよりも大きくすることができる。したがって、第二状態の蓄電素子１１に対する接触面積をより大きくすることができるので、第二状態の蓄電素子１１をより確実に保持することが可能である。

また、保持部５１５の全長は、誘い部５１４の全長の２倍以上である。

これによれば、保持部５１５の全長が誘い部５１４の全長の２倍以上であるので、蓄電素子１１に対する拘束性をより安定させることが可能である。

また、本実施の形態では、隣り合う一対のスペーサ部４３において、複数の第一リブ５１がＸ軸方向で同位置に配置されている。一対のスペーサ部４３の各第一リブ５１は、位置決め時にＸ軸方向で同じ箇所で蓄電素子１１に接触する。これにより、蓄電素子１１は、Ｙ軸方向で対向する一対の第一リブ５１によりＸ軸方向の同位置で挟持される。このため、蓄電素子１１をバランスよく挟持することができ、位置決めの安定性を高めることができる。

また、蓄電素子１１の各長側面に接触する第一リブ５１は、少なくとも２つである。これにより、位置決め時に蓄電素子１１がＸ軸方向に対して傾くことを抑制することができる。

また、隣り合う一対のスペーサ部４３において、複数の第一リブ５１と複数の第二リブ５２とがＸ軸方向で同位置に配置されている。これにより、蓄電素子１１が第二状態になったとしても、複数の第一リブ５１及び複数の第二リブ５２によって、Ｘ軸方向の同位置で圧迫される。このため、蓄電素子１１をバランスよく圧迫することができる。

［３ 変形例の説明］
以上、本実施の形態に係る蓄電装置１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、複数のスペーサ部４３の全てに第一リブ５１及び第二リブ５２が設けられている場合を例示したが、少なくとも一つのスペーサ部４３が第一リブ５１及び第二リブ５２を有していればよい。具体的には、一つの蓄電素子１１をＹ軸方向で挟む一対のスペーサ部４３のうち、一方のスペーサ部４３が第一リブ５１及び第二リブ５２を有していれば、一つの蓄電素子１１の挿入性と保持性とを確保することができる。

また、上記実施の形態では、第一リブ５１が凸条部５１２を有している場合を例示した。しかしながら、第一リブ５１が第一状態における蓄電素子１１に対して接触するのであれば、その形状は如何様でもよい。

また、上記実施の形態では、第二リブ５２が第一リブ５１の基部５１１と同形状である場合を例示した。しかしながら、第二リブ５２が第一状態における蓄電素子１１に対して非接触であり、かつ第二状態における蓄電素子１１に対して接触するのであれば、その形状は如何様でもよい。

また、本発明は、蓄電装置１として実現することができるだけでなく、所定の方向に配列された複数の蓄電素子１１を収容する外装体本体１４（筐体）としても実現することができる。

また、上記実施の形態及びその変形例が備える各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。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子を備えた蓄電装置等に適用できる。

１ 蓄電装置
１０ 蓄電ユニット
１１ 蓄電素子
１１ａ 容器
１１ｂ 正極端子
１１ｃ 負極端子
１１ｄ スペーサ
１２ バスバーフレーム
１３ バスバー
１３ａ 検出線
１３ｂ コネクタ
１４ 外装体本体（筐体）
１５ 外装体支持体
１５ａ 底部
１５ｂ 接続部
１５ｃ 接続部
１６ 基板ユニット取付部
１７ 外装体蓋体
１７ａ 天面部
１７ｂ 接続部
１７ｃ 接続部
１８ 外装体
２０ 基板ユニット
３０ ケーブル
３１ 正極電源ケーブル
３２ 負極電源ケーブル
４１ 底体
４２ 周壁部
４３ スペーサ部
４４ フランジ部
４５ 連結部
４６、４７ 凹部
５１ 第一リブ
５２ 第二リブ
１００ 基板収容部
２００ 基板
４１１ 台座部
４２１ 短側壁
４２２ 長側壁
４２３ 長孔
５１１ 基部
５１２ 凸条部
５１２ａ 凸条部
５１３ 平面部
５１４ 誘い部
５１５ 保持部
５１５ａ 保持部
５１６ 接触面
５１７ 傾斜面
５２１ 当接面
Ｌ１ 破線
Ｌ２ 二点鎖線
α 角度
β 角度
γ 角度
θ 角度

Claims (6)

1. 第一方向に沿って配列された複数の蓄電素子と、
   前記複数の蓄電素子を収容する筐体とを備え、
   前記筐体は、前記複数の蓄電素子のうち、隣り合う一対の蓄電素子の間に配置されるスペーサ部を有し、
   前記スペーサ部は、前記第一方向に交差する第二方向に沿って配列され、前記第一方向及び前記第二方向に対して交差する第三方向に沿って延設された第一リブ及び第二リブを有し、
   前記第一リブは、第一状態における前記蓄電素子に対して接触しており、
   前記第二リブは、前記第一状態における前記蓄電素子に対して非接触であり、かつ前記第一状態よりも膨らんだ第二状態における前記蓄電素子に対して接触する
   蓄電装置。
2. 前記第一リブは、
   前記第三方向における一端部側に配置され、前記第一状態における前記蓄電素子に対して接触する保持部と、
   前記保持部よりも他端部側に配置され、前記第一状態における前記蓄電素子に対して非接触であり、前記第二状態における前記蓄電素子に対して接触する誘い部と、を備えている
   請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記保持部は、前記第一状態の前記蓄電素子に接触する接触面を有し、
   前記誘い部は、前記接触面に連続し、前記第三方向に対して傾斜した傾斜面を有している
   請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記第一リブは、前記第三方向に沿って延設された基部と、前記基部の表面から突出し、前記第三方向に沿って延設された凸条部とを有し、
   前記凸条部は、前記保持部及び前記誘い部を有する
   請求項２または３に記載の蓄電装置。
5. 前記第二リブは、前記第一リブの前記基部と同形状である
   請求項４に記載の蓄電装置。
6. 前記保持部の全長は、前記誘い部の全長の２倍以上である
   請求項２〜５のいずれか一項に記載の蓄電装置。

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