JP2022014124A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置に加えられた振動が蓄電セルに伝播することを抑制することができる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置は、収容ケース２と、収容ケース２内に配置された複数の蓄電セル２０を含む蓄電モジュール３Ａ，３Ｂと、複数の蓄電セル２０間に配置された樹脂枠２１とを備え、樹脂枠２１には、収容ケース２の内周面と接触すると共に弾性変形するように形成された接触片３８，３９が形成されている。【選択図】図３

Description

本開示は、蓄電装置に関する。

従来から各種の蓄電装置が提案されている。たとえば、特開２０１７－０５０１２１号公報に記載された蓄電装置は、収容ケースと、収容ケース内に配置された複数の電池セルと、各蓄電セルの間に配置された樹脂枠とを備える。

樹脂枠は、蓄電セルの間に配置される枠本体と、枠本体の下部から突出するように形成された第１連結部および第２連結部とを含む。蓄電セルの配列方向において、各第１連結部同士が連結しており、同様に、第２連結部同士が連結している。

第１連結部および前記第２連結部は、蓄電セルの幅方向に間隔をあけて配置されている。収容ケースの底面には第１連結部の下端部を支持する第１シール部材と、第２連結部の下端部を支持する第２シール部材とが配置されている。そして、第１連結部および第２連結部の間に冷却風通路が形成されている。冷却通路内を冷却風が流れることで、各蓄電セルが冷却される。

特開２０１７－０５０１２１号公報

上記の蓄電装置において、蓄電装置に上下方向の振動が生じると、連結部を通して、各蓄電セルに振動が伝播する。蓄電セル内には電極体が収容されており、蓄電セルに加えられた振動によって電極体が損傷し、蓄電セルが劣化するおそれがある。

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、蓄電装置に加えられた振動が蓄電セルに伝播することを抑制することができる蓄電装置を提供することである。

本開示に係る蓄電装置は、収容ケースと、収容ケース内に配置された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールと、複数の蓄電セル間に配置された樹脂枠とを備え、樹脂枠には、収容ケースの内周面と接触すると共に弾性変形するように形成された接触片が形成されている。

上記の蓄電装置によれば、蓄電装置が振動した際に、接触片が弾性変形することで、蓄電セルに伝達される振動エネルギを低減することができる。

上記収容ケースの底面には上方に向けて開口する凹部が形成されており、蓄電モジュールは、凹部の開口部を閉塞するように配置されており、蓄電モジュールが凹部の開口部を閉塞することで、冷却風が流通する冷却通路が形成されており、接触片は、内周面のうち開口部の開口縁部と隣り合う部分と接触するように形成された。

上記の蓄電装置によれば、接触片は蓄電セルによって収容ケースの内表面に押さえつけられている。これにより、収容ケースの内表面と、接触片との接触圧が大きくなり、接触片によるシール性を確保することができる。

上記複数の蓄電セルは、配列方向に配列するように設けられており、配列方向において、蓄電モジュールの両端は収容ケースに固定されており、配列方向の中央に位置する樹脂枠に形成された接触片の弾性係数は、配列方向の一端側に位置する樹脂枠に形成された接触片の弾性係数よりも高い。

配列する蓄電セルにおいて、配列方向の中央が振幅が大きくなるような振動形態において、中央における接触片が変形し難いため、中央側における振幅が大きくなることを抑制することができる。

上記樹脂枠は、蓄電セルの下面に配置される底板と、底板に形成された連結部とを含み、隣り合う樹脂枠の連結部同士が連結しており、接触片は、底板の下面から下方に向けて突出しており、接触片は連結部よりも下方に突出しており、連結部は、収容ケースの内周面から離れている。

上記の蓄電装置によれば、各連結部を接続することで、樹脂枠同士が連結される。これにより、各樹脂枠に形成された接触片間に隙間が形成されることを抑制することができ、シール性の向上を図ることができる。

本開示に係る蓄電装置によれば、蓄電装置に加えられた振動が蓄電セルに伝播することを抑制することができる。

本実施の形態に係る蓄電装置１を示す斜視図である。 蓄電装置１を示す側断面図である。 蓄電装置１を示す断面図である。 蓄電セル２０および樹脂枠２１を示す側断面図である。 樹脂枠２１を示す正面図である。 接触片３８およびその周囲の構成を示す断面図である。 接触片３８の第１変形例である接触片５８Ａおよびその周囲の構成を示す断面図である。 図７に示す構成の変形例を示す断面図である。 接触片３８の第２変形例である接触片５８Ｂおよびその周囲の構成を示す断面図である。 樹脂枠２１の変形例である樹脂枠６６を示す正面図である。 蓄電セル２０および樹脂枠６６を示す側断面図である。

図１から図１１を用いて、本実施の形態に係る蓄電備える。について説明する。図１から図１１に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本実施の形態に係る蓄電装置１を示す斜視図である。蓄電装置１は、収容ケース２と、蓄電モジュール３Ａ，３Ｂと、送風機４と、電池ＥＣＵ５と、ジャンクションボックス６と、ブラケット７と、回路基板８とを備える。

収容ケース２は、ケース本体１０と、天板１１とを含む。ケース本体１０は、アルミダイキャストなどによって形成されている。

ケース本体１０は、底板１２と、周壁１３とを含む。周壁１３は環状に形成されており、底板１２の外周縁部から上方に立ち上がるように形成されている。

周壁１３は、端壁１４，１５と、側壁１６，１７とを含む。端壁１４は長手方向Ｄ１の一端に位置しており、端壁１５は長手方向Ｄ１の他端に位置している。側壁１６は幅方向Ｗの一端に位置しており、側壁１７は幅方向Ｗの他端に位置している。

送風機４は端壁１５の外側に設けられている。端壁１５には図示されていない開口部が形成されており、この開口部を通して送風機４から収容ケース２内に冷却風が供給されている。

ブラケット７は、端壁１４の外側面側に固定されており、ブラケット７は端壁１４の外側面から水平方向に延びるように形成されている。電池ＥＣＵ５およびジャンクションボックス６は、ブラケット７の上面に設けられている。

回路基板８は、蓄電モジュール３Ａ，３Ｂの上面側に配置されている。回路基板８には、蓄電モジュール３Ａ，３Ｂに設けられた温度センサなどが接続されている。

図２は、蓄電装置１を示す側断面図であり、図３は、蓄電装置１を示す断面図である。なお、図２においては、ブラケット７と、電池ＥＣＵ５と、ジャンクションボックス６とは図示されていない。図３を参照して、収容ケース２の底板１２には、凹部４０および凹部４１が形成されている。凹部４０および凹部４１は、長手方向Ｄ１に延びるように形成されている。

凹部４０には上方に向けて開口する開口部４８が形成されており、凹部４１には上方に向けて開口する開口部４９が形成されている。底板１２のうち、凹部４０および凹部４１の間に位置する部分には凸部４３が形成されている。凸部４３の上面には仕切板４２が形成されている。仕切板４２は上方に向けて延びるように形成されると共に、長手方向Ｄ１に延びるように形成されている。

側壁１６と、開口部４８の開口縁部とは、互いに幅方向Ｗに間隔をあけて配置されており、側壁１６と、開口部４８の開口縁部との間には、平坦面である載置面４４が形成されている。同様に、仕切板４２と、開口部４８の開口縁部との間には載置面４５が形成されている。

仕切板４２と、開口部４９の開口縁部との間に載置面４６が形成されており、側壁１７と、開口部４９の開口縁部との間にも載置面４７が形成されている。

蓄電モジュール３Ａは、開口部４８を閉塞するように設けられており、蓄電モジュール３Ａは、載置面４４および載置面４５に配置されている。蓄電モジュール３Ｂは、開口部４９を閉塞するように設けられており、蓄電モジュール３Ａは、載置面４６および載置面４７に配置されている。

蓄電モジュール３Ａが開口部４８を閉塞することで冷却通路５０が形成されており、蓄電モジュール３Ｂが開口部４９を閉塞することで冷却通路５１が形成されている。なお、冷却通路５０，５１には、送風機４から供給される冷却風が流れている。

蓄電モジュール３Ｂは、蓄電モジュール３Ａと同様に構成されているため、主に蓄電モジュール３Ａについて説明する。

図２において、蓄電モジュール３Ａは、長手方向（配列方向）Ｄ１に配列する複数の蓄電セル２０と、複数の樹脂枠２１と、エンドプレート２２，２３とを含む。

長手方向Ｄ１において、エンドプレート２２は蓄電モジュール３Ａの一端に設けられており、エンドプレート２３は蓄電モジュール３Ａの他端に設けられている。

エンドプレート２２は端壁１４に密着しており、エンドプレート２３は端壁１５に密着している。

蓄電モジュール３Ａは端壁１４および端壁１５によって押圧されており、蓄電モジュール３Ａは端壁１４および端壁１５の間に固定されている。

なお、端壁１４とエンドプレート２２との間、または、端壁１５とエンドプレート２３との間にシムなどのスペーサを挿入して、蓄電モジュール３Ａに加えられる拘束力を確保するようにしてもよい。

このように、蓄電モジュール３Ａの両端は固定されている一方で、蓄電モジュール３Ａの端部間に位置する部分は、収容ケース２に固定されていない。すなわち、蓄電モジュール３Ａは収容ケース２に両端固定されている。

図４は、蓄電セル２０および樹脂枠２１を示す側断面図である。蓄電セル２０は、ケース２４と、電極体２５とを含む。ケース２４は、たとえば、アルミニウム合金などによって形成されている。電極体２５は、電解液と共にケース２４内に収容されている。ケース２４は、長手方向Ｄ１に薄い直方体形状に形成されている。ケース２４は、上面と、底面３１と、主面３２，３３とを含む。主面３２および主面３３は長手方向Ｄ１に配列している。樹脂枠２１は、蓄電セル２０の間に配置されている。

図５は、樹脂枠２１を示す正面図である。樹脂枠２１は、主壁３４と、側壁３５，３６と、底壁３７と、接触片３８，３９とを含む。

主壁３４は、蓄電セル２０の間に配置されている。主壁３４には案内リブ６０が形成されている。側壁３５，３６はケース２４の側面に配置されている。側壁３５には隙間６１が形成されており、側壁３６にも隙間６２が形成されている。底壁３７は、蓄電セル２０の底面３１に配置されている。底壁３７には隙間６３が形成されている。

接触片３８，３９は、底壁３７の下面から下方に突出するように形成されている。接触片３８および接触片３９は幅方向Ｗに間隔をあけて配置されており、隙間６３は接触片３８および接触片３９の間に位置している。接触片３９は、接触片３８と実質的に同じであるため、接触片３８について説明する。

図４において、接触片３８は長手方向Ｄ１に長尺に延びるように形成されている。そして、長手方向Ｄ１に隣り合う樹脂枠２１において、互いの接触片３８が近接している。

図６は、接触片３８およびその周囲の構成を示す断面図である。接触片３８は、底壁３７の下面から下方に向かうにつれて、凹部４０の開口部４８に近づくように傾斜している。接触片３８の下端部は載置面４４に接触している。接触片３８には、樹脂枠２１および蓄電セル２０の荷重が加えられており、弾性変形している。このため、接触片３８の下端部は載置面４４に密着している。

たとえば、接触片３８の板厚は底壁３７の板厚の半分よりも厚く、接触片３８の板厚は底壁３７の板厚の倍よりも小さい。

接触片３８が載置面４４に接触した状態において、載置面４４と、底壁３７の下面との間の距離は、側壁１６および側壁３５の間の距離よりも大きい。

図２において、蓄電装置１は、長手方向Ｄ１の一端側に設けられた樹脂枠２１Ａと、長手方向Ｄ１の他端側に設けられた樹脂枠２１Ｂと、長手方向Ｄ１の中央に設けられた樹脂枠２１Ｃとを含む。

樹脂枠２１Ａは、接触片３８Ａ，３９Ａを含み、樹脂枠２１Ｂは、接触片３８Ｂ，３９Ｂを含む。樹脂枠２１Ｃは、接触片３８Ｃ，３９Ｃを含む。

接触片３８Ｃの弾性係数は、接触片３８Ａ，３８Ｂの弾性係数よりも高い。すなわち、接触片３８Ｃは接触片３８Ａ，３８Ｂよりも変形し難くなっている。

たとえば、接触片３８Ｃの板厚を接触片３８Ａ，３８Ｂの板厚よりも厚くすることで、接触片３８Ｃの弾性係数が接触片３８Ａ，３８Ｂの弾性係数よりも高くすることができる。また、樹脂枠２１Ｃの材質と、樹脂枠２１Ａ，２１Ｂの材質を異ならせるようにしてもよい。なお、同様に、接触片３９Ｃの弾性係数も、接触片３９Ａ，３９Ｂの弾性係数よりも高い。

長手方向Ｄ１に配列する接触片３８，３９の弾性係数を、長手方向Ｄ１において蓄電モジュール３Ａ，３Ｂの中央に向かうにつれて、大きくなるように形成してもよい。
（冷却作用の説明）
上記のように構成された蓄電装置１において、蓄電モジュール３Ａ，３Ｂを冷却する場合には送風機４が駆動する。送風機４が駆動すると、冷却通路５０，５１内に冷却風が流れる。

図４および図５において、冷却風は隙間６３から、蓄電セル２０および樹脂枠２１の間に入り込む。隙間６３から入り込んだ冷却風は案内リブ６０によって、隙間６１および隙間６２に案内される。このように、蓄電セル２０および樹脂枠２１の間を冷却風が流れることで蓄電セル２０を冷却することができる。

図５において、接触片３８が載置面４４に接触すると共に、接触片３９が載置面４５に接触しており、冷却通路５０内を流れる冷却風が冷却通路５０から漏れることが抑制されている。接触片３８，３９は弾性変形しており、接触片３８，３９の下端部は載置面４４，４５に密着している。これにより、接触片３８，３９のシール性が高められている。

そして、図４に示すように、隣り合う接触片３８の間の隙間は小さいため、冷却風が接触片３８の間から漏れることが抑制されている。接触片３９も接触片３８と同様に形成されているため、接触片３９によっても冷却風の漏れが抑制されている。

なお、冷却通路５１においても、同様に、蓄電モジュール３Ｂの接触片によって、冷却通路５１から冷却風が漏れることが抑制されている。
（振動抑制）
上記のように構成された蓄電装置１は、たとえば、車両などに搭載されており、収容ケース２は、たとえば、車両のフロントパネルなどに固定されている。そのため、車両が走行することにより、車両の振動が蓄電装置１に加えられる場合がある。

蓄電装置１が振動することで、蓄電モジュール３Ａ，３Ｂが収容ケース２に対して振動する。

図３において、蓄電モジュール３Ａが上下方向に振動すると、接触片３８が弾性変形することで、蓄電モジュール３Ａの振動エネルギが接触片３８を変形するエネルギに消費される。これにより、蓄電モジュール３Ａに生じる振動を抑制することができる。

蓄電モジュール３Ａの振動が抑制されることで、蓄電セル２０に加えられる振動も抑制される。蓄電セル２０の振動が抑制されることで、蓄電セル２０の電極体２５が損傷することを抑制することができる。なお、蓄電モジュール３Ｂにおいても、同様に、蓄電モジュール３Ｂの振動が抑制され、蓄電モジュール３Ｂにおいても電極体の損傷を抑制することができる。

接触片３８の板厚は底壁３７の板厚の半分よりも厚く、接触片３８の板厚は底壁３７の板厚の倍よりも小さい。底壁３７は蓄電セル２０を支持するために、所定の厚さに形成されている。その一方で、接触片３８の厚さを底壁３７の厚さの半分よりも薄くすると、蓄電モジュール３Ａが振動すると、接触片３８が割れるおそれがある。また、接触片３８の板厚を底壁３７の板厚の倍よりも厚くすると、接触片３８が弾性変形し難くなる。その結果、収容ケース２から蓄電モジュール３Ａに振動が伝わりやすくなる。

図２において、蓄電モジュール３Ａは収容ケース２に両端固定されている状態である。このため、長手方向Ｄ１において、蓄電モジュール３Ａの中央における振幅が、蓄電モジュール３Ａの両端において生じる振幅よりも大きくなりやすい。

その一方で、接触片３８Ｃ，３９Ｃの弾性係数は、３８Ａ，３８Ｂ，３９Ａ，３９Ｂよりも高い。このため、蓄電モジュール３Ａの中央において、振幅が大きくなることを抑制することができる。

特に、長手方向Ｄ１に配列する複数の接触片３８，３９の弾性係数は、蓄電モジュール３Ａの両端から中央に向かうにつれて、接触片３８，３９の弾性係数が高くなる。

これにより、蓄電モジュール３Ａが振動した際に、蓄電モジュール３Ａの全長に亘って、振幅を小さく抑えることができる。なお、蓄電モジュール３Ｂにおいても、蓄電モジュール３Ａと同様に振動が抑制されている。

なお、蓄電モジュール３Ａ，３Ｂの固有振動数と、蓄電モジュール３Ａ，３Ｂに加えられる振動数によって、蓄電モジュール３Ａ，３Ｂの振動形態は異なる。そのため、たとえば、蓄電モジュール３Ａに加えられる振動数によっては、蓄電モジュール３Ａ，３Ｂは、振動態様が、振幅の腹が２つ生じるような態様（「節」「腹」「節」「腹」「節」）となる場合がある。このような振動態様に対応するために、腹となる部分の接触片３８，３９の弾性係数を、節となる部分の接触片３８，３９の弾性係数よりも高くするようにしてもよい。
（変形例１）
図７は、接触片３８の第１変形例である接触片５８Ａおよびその周囲の構成を示す断面図である。接触片５８Ａは、底壁３７の下面から下方に延びるように形成されており、接触片５８Ａの下端部は載置面４４に接触している。

接触片５８Ａは、接触片５８Ａに加えられる荷重が大きくなると、破線に示すように、座屈するように弾性変形する。このように、接触片５８Ａにおいても、接触片５８Ａが弾性変形することで、収容ケース２から蓄電モジュール３に伝達される振動を低減することができる。

なお、図８に示すように、接触片５８Ａが挿入される挿入溝６５を載置面４４に形成するようにしてもよい。挿入溝６５は長手方向Ｄ１に長尺に形成されている。挿入溝６５には、接触片５８Ａの下端部が挿入されているため、冷却通路５０Ａを通る冷却風が冷却通路５０Ａの外部に漏れることを抑制することができる。
（変形例２）
図９は、接触片３８の第２変形例である接触片５８Ｂおよびその周囲の構成を示す断面図である。接触片５８Ｂは、所謂、ばね形状となるように形成されている。具体的には、板状部材を複数回、折り返すように変形させることで形成されている。この接触片５８Ｂは、荷重が加えられることで上下方向および横方向に弾性変形する。そして、接触片５８Ｂの下端部は載置面４４に接触している。

たとえば、折り返し回数や折り曲げ角度などを調整することで、接触片５８Ｂの弾性係数を調整することができる。
（変形例３）
図１０は、樹脂枠２１の変形例である樹脂枠６６を示す正面図であり、図１１は、樹脂枠６６の一部を示す側断面図である。

樹脂枠６６は底壁３７に連結部７０，７１が設けられている。なお、連結部７０，７１以外においては、樹脂枠６６の構成と樹脂枠２１の構成は実質的に同じである。

連結部７０および連結部７１は底壁３７に形成されており、連結部７０および連結部７１は幅方向Ｗに間隔をあけて形成されている。隙間６３は連結部７０および連結部７１の間に形成されている。なお、連結部７１は連結部７０と実質的に同じであるため、主に、連結部７０について説明する。

図１１において、連結部７０は、本体７２および突出部７３を含む。突出部７３は、長手方向Ｄ１において、本体７２の一端から突出するように形成されている。長手方向Ｄ１において、本体７２の他端には、凹部７４が形成されている。

長手方向Ｄ１に隣り合う連結部７０において、一方の連結部７０の突出部７３が、他方の連結部７０の凹部７４に挿入されている。これにより隣り合う連結部７０同士が連結される。連結部７１も連結部７０と同様に形成されており、長手方向Ｄ１に隣り合う連結部７１同士も連結している。これにより、長手方向Ｄ１に隣り合う樹脂枠６６同士が連結される。

樹脂枠６６において、接触片３８は連結部７０よりも側壁３５側に形成されており、接触片３９は連結部７１よりも側壁３６側に形成されている。

接触片３８，３９の下端部は連結部７０，７１よりも下方に位置している。すなわち、連結部７０，７１は、載置面４４，４５に接触していない。このため、図１１に示す例においても、接触片３８，３９は弾性変形しており、接触片３８，３９は載置面４４，４５に密着している。

図１１に示す例においては、樹脂枠６６同士が連結することで、各樹脂枠６６が相対的に位置ずれすることを抑制することができる。これにより、各樹脂枠６６の接触片３８同士の間に大きな隙間が形成されることを抑制することができる。同様に、各接触片３９の間に大きな隙間が形成されることを抑制することができる。これにより、接触片３８,３９のシール性を向上させることができる。

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。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、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。

１ 蓄電装置、２ 収容ケース、３，３Ａ，３Ｂ 蓄電モジュール、４ 送風機、６ ジャンクションボックス、７ ブラケット、８ 回路基板、１０ ケース本体、１１ 天板、１２ 底板、１３ 周壁、１４，１５ 端壁、１６，１７，３５，３６ 側壁、２０ 蓄電セル、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，６６ 樹脂枠、２２，２３ エンドプレート、２４ ケース、２５ 電極体、３０ 上面、３１ 底面、３２，３３ 主面、３４ 主壁、３７ 底壁、３８，３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３９，３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ，５８Ａ，５８Ｂ 接触片、４０，４１，７４ 凹部、４２ 仕切板、４３ 凸部、４４，４５，４６，４７ 置面、４８，４９ 開口部、５０，５０Ａ，５１ 冷却通路、６０ 案内リブ、６１，６２，６３ 隙間、６５ 挿入溝、７０，７１ 連結部、７２ 本体、７３ 突出部、Ｄ１ 長手方向、Ｗ 幅方向。

Claims (4)

1. 収容ケースと、
   前記収容ケース内に配置された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールと、
   前記複数の蓄電セル間に配置された樹脂枠と、
   を備え、
   前記樹脂枠には、前記収容ケースの内周面と接触すると共に弾性変形するように形成された接触片が形成された、蓄電装置。
2. 前記収容ケースの底面には上方に向けて開口する凹部が形成されており、
   前記蓄電モジュールは、前記凹部の開口部を閉塞するように配置されており、
   前記蓄電モジュールが前記凹部の前記開口部を閉塞することで、冷却風が流通する冷却通路が形成されており、
   前記接触片は、前記内周面のうち前記開口部の開口縁部と隣り合う部分と接触するように形成された、請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記複数の蓄電セルは、配列方向に配列するように設けられており、
   前記配列方向において、前記蓄電モジュールの両端は前記収容ケースに固定されており、
   前記配列方向の中央に位置する前記樹脂枠に形成された接触片の弾性係数は、前記配列方向の一端側に位置する前記樹脂枠に形成された接触片の弾性係数よりも高い、請求項１または請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記樹脂枠は、前記蓄電セルの下面に配置される底板と、前記底板に形成された連結部とを含み、
   隣り合う前記樹脂枠の前記連結部同士が連結しており、
   前記接触片は、前記底板の下面から下方に向けて突出しており、
   前記接触片は前記連結部よりも下方に突出しており、
   前記連結部は、前記収容ケースの内周面から離れている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の蓄電装置。
   

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