JP5003844B2 - 蓄電装置 - Google Patents
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Description
[0001]
本発明は、複数の蓄電素子が電気的および機械的に接続された蓄電装置において、任意の蓄電素子を取り外すことができる構造に関するものである。
背景技術
[0002]
ハイブリッド自動車では、車両を走行させるための動力源として、エンジンの他に、電池パックが搭載されている。この電池パックは、電気的に直列に接続された複数の単電池と、複数の単電池を保持する電池ホルダと、を有している(例えば、特許文献1参照)。
先行技術文献
特許文献
[0003]
特許文献1:特開2006−134853号公報(図4等)
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0004]
従来の電池パックでは、複数の単電池が電池ホルダに固定されているため、複数の単電池のうち、1つの単電池が劣化してしまった場合には、電池パック自体を交換しなければならないことがある。この場合には、劣化していない単電池も交換することになってしまう。
[0005]
そこで、本発明の目的は、複数の蓄電素子のうち、任意の蓄電素子だけを取り外すことができる蓄電装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0006]
本発明である蓄電装置は、複数の蓄電素子と、各蓄電素子の長手方向における両端部で、各蓄電素子を保持するホルダと、を有している。各蓄電素子は、両端部に電極端子を有し、蓄電素子の長手方向と直交する面(直交面という)内における断面形状が略円形に形成されている。ホルダは、複数のガイド部と、各ガイド部に対応した開口部とを有している。ガイド部は、蓄電素子の直交面内に設けられており、各蓄電素子の両端部を所定の保持位置に向かって移動させる。また、開口部は、各ガイド部の一端に形成されており、開口部を介して、蓄電素子の端部をガイド部に進入させることができる。蓄電素子の長手方向から見たときに、ホルダの開口部は、蓄電素子よりも上方に位置している。
[0007]
開口部を塞ぐ平板状のカバーを用いれば、蓄電素子がガイド部から外れてしまうのを防止することができる。また、直交面内において、ガイド部を所定方向に並んで配置した構成において、各ガイド部に対して、少なくとも2つの蓄電素子の端部を組み込むとともに、各ガイド部を所定方向に対して略60度の角度で傾斜させることができる。これにより、温度調節用の熱交換媒体を、複数の蓄電素子に対して効率良く接触させることができる。
[0008]
[0009]
また、電極端子の台座の外径が互いに異なる複数の蓄電素子を用いた場合において、ガイド部に対して、第1および第2のガイド領域を設けることができる。第1のガイド領域は、外径が大きい側の台座に対応した幅を有している。第2のガイド領域は、外径が小さい側の台座に対応し、第1のガイド領域よりも狭い幅を有しており、第1のガイド領域に対して開口部側とは反対側に位置している。
[0010]
これにより、第1および第2のガイド領域に対して、各ガイド領域に適した台座を組み込むことができ、ホルダに対して蓄電素子が間違えて組み込まれてしまうのを阻止することができる。
[0011]
また、第1のガイド領域と接触する台座を有する第1の蓄電素子と、第2のガイド領域と接触する台座を有する第2の蓄電素子と、を用いた場合において、第1および第2の蓄電素子を、台座が設けられた端部とは反対側の端部において、電気的に直列に接続することができる。
[0012]
本発明の蓄電装置を車両に搭載する場合において、ホルダのうち、車両の上方側に位置する端面に、開口部を設けることができる。これにより、例えば、蓄電装置を車両に搭載したままの状態において、蓄電素子をホルダから取り外したり、取り付けたりすることができる。
発明の効果
【0013】
本発明によれば、ホルダにガイド部および開口部を設けることにより、任意の蓄電素子をホルダ内の保持位置まで容易に組み込んだり、保持位置から蓄電素子を容易に取り外したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施例1である電池パックを備えた車両を示す概略図である。
【図2】実施例1の電池パックで用いられる電池モジュールを示す外観図である。
【図3】実施例1の電池モジュールを図2の矢印A1の方向から見たときの図である。
【図4】実施例1の電池モジュールにおける正極端子および負極端子の構造を示す側面図である。
【図5】実施例1において、電池モジュールの電極端子およびバスバーの接続構造を示す側面図である。
【図6】上記接続構造で用いられる止め輪を示す図である。
【図7】上記接続構造で用いられる皿バネを示す側面図である。
【図8】実施例1において、電池モジュールを保持する電池ホルダの構造を示す図である。
【図9】実施例1における電池ホルダの構造を示す上面図である。
【図10】実施例1の電池パックのうち、図9のラインX1−X1における断面図である。
【図11】実施例1の電池パックのうち、図9のラインX2−X2における断面図である。
【図12】実施例1の電池パックのうち、図9のラインX3−X3における断面図である。
【図13】実施例1において、電池モジュールの温度調節に用いられる熱交換媒体の移動経路を説明する図である。
【図14】実施例1において、端子台座をガイドするガイド穴の形状を説明する図である。
【図15】実施例1において、任意の電池モジュールを取り外すときの説明図である。
【図16】実施例1の変形例におけるバスバーモジュールの一部を示す図である。
【図17】図16のラインX4−X4における断面図である。
【図18】実施例1の変形例において、バスバーおよび電極端子の接続構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例1】
【0016】
本発明の実施例1である電池パックについて説明する。本実施例の電池パックは、車両に搭載することができる。例えば、図1に示すように、車両100の室内のうち、リアシート101の下方に形成されたスペースSに、電池パック1を配置することができる。なお、電池パック1を搭載する位置は、適宜設定することができる。例えば、スペースSの他にも、ラゲッジルームやコンソールボックス内に電池パック1を配置することができる。
【0017】
本実施例の電池パック1が搭載される車両100としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両の走行エネルギを発生させる動力源として、エンジン又は燃料電池に加えて、電池パック1を用いた車両である。電気自動車は、車両の動力源として電池パック1だけを用いた車両でる。
【0018】
本実施例の電池パック1は、図2および図3に示す電池モジュール10と、複数の電池モジュール10を保持する電池ホルダ50(図8参照)とを有している。まず、電池モジュール10の構造について説明する。
【0019】
ここで、図2に示すX軸、Y軸およびZ軸は、互いに直交する軸である。本実施例において、X軸は、車両100の左右方向に相当し、Y軸は、車両100の前後方向(進行方向)に相当し、Z軸は、車両100の上下方向に相当する。なお、これらの軸の関係は、他の図面においても同様である。
【0020】
電池モジュール10は、図2に示すように、4つの単電池11〜14を有しており、4つの単電池11〜14は、電気的に直列に接続されている。2つの単電池11,12が、単電池11,12の長手方向(Y方向)において並んで配置されているとともに、2つの単電池13,14が、単電池13,14の長手方向(Y方向)において並んで配置されている。そして、単電池11,12の列と、単電池13,14の列とが、Y方向と直交する方向に並んで配置されている。
【0021】
各単電池11〜14としては、いわゆる円筒形の電池が用いられている。また、各単電池11〜14としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。なお、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)を用いることもできる。また、円筒形の単電池とは異なる形状の単電池を用いることもできる。
【0022】
第1単電池11の一端には、正極端子11aおよび端子台座11bが設けられており、第1単電池21の他端には、負極端子11cが設けられている。図3に示すように、正極端子11aおよび端子台座11bは、同心円状に配置されている。第1単電池11の電池ケース11dは、端子台座11b(正極端子11a)および負極端子11cに電気的に接続される発電要素(不図示)を収容している。
【0023】
発電要素は、充放電を行う要素であり、正極素子と、負極素子と、正極素子および負極素子の間に配置されたセパレータとで構成されている。本実施例では、正極素子および負極素子の間にセパレータを挟んだ積層体を、軸部材に巻き付けることにより、発電要素が構成されている。発電要素の構成は、他の単電池12〜14についても同様である。
【0024】
図4に示すように、端子台座11bの外径R11は、電池ケース11dの外径よりも小さい。また、正極端子11aは、先端部11a1および基部11a2を有しており、基部11a2の外径R12は、端子台座11bの外径R11よりも小さい。さらに、先端部11a1の外径R13は、端子台座11bの外径R11よりも小さく、基部11a2の外径R12よりも大きい。
[0025]
電池ケース11dのうち、端子台座11bが位置する側の端部には、第1キャップ21が取り付けられており、第1キャップ21には、正極端子11aおよび端子台座11bを貫通させる開口部が形成されている。第1キャップ21は、樹脂といった、絶縁性を有する材料で形成されており、弾性変形が可能となっている。第1キャップ21は、第1単電池11および第4単電池14を位置決めするために用いられるとともに、第1単電池11を後述する電池ホルダ50に組み込んだときの公差を吸収するために用いられる。
[0026]
第1単電池11の負極端子11cは、第2単電池12の正極端子12aに接触した状態で固定されている。これにより、第1単電池11および第2単電池12は、電気的に直列に接続される。負極端子11cおよび正極端子12aは、単電池11,12の長手方向(Y方向)において、互いに向かい合っている。
[0027]
正極端子12aは、電池ケース12bの一端面に設けられており、電池ケース12bの一端面には、第2キャップ22が取り付けられている。第2キャップ22は、樹脂といった、絶縁性を有する材料で形成されており、弾性変形が可能となっている。第2キャップ22は、第2単電池12を電池ホルダ50に組み込んだときの公差を吸収するために用いられる。
[0028]
第2キャップ22の外周面には操作リング25が設けられており、操作リング25は、後述するように、電池モジュール10を電池ホルダ50から取り出すときに用いられる。電池ケース12bの他端面には、負極端子12cが設けられており、負極端子12cは、バスバー(いわゆるリターンバスバー)31に固定されている。負極端子12cおよび正極端子13aは、バスバー31が配置された面内に位置している。
[0029]
第3単電池13の正極端子13aは、電池ケース13bの一端面に設けられており、バスバー31に固定されている。これにより、第2単電池12および第3単電池13は、バスバー31を介して電気的に直列に接続される。なお、電池ケース13bのうち、一端側の外周面には、正極端子13aを貫通させる開口部を備えた第3キャップ23が取り付けられている。第3キャップ23は、樹脂といった、絶縁性を有する材料で形成されており、弾性変形が可能となっている。第3キャップ23は、第3単電池13を電池ホルダ50に取り付ける際の公差を吸収するために用いられる。
【0030】
第3単電池13の負極端子13cは、第4単電池14の正極端子14cに接触した状態で固定されている。これにより、第3単電池13および第4単電池14は、電気的に直列に接続される。ここで、負極端子13cおよび正極端子14cは、単電池13,14の長手方向において、互いに向かい合っている。
【0031】
正極端子14cは、電池ケース14dの一端面に設けられており、電池ケース14dの一端側の外周面には、正極端子14cを貫通させる開口部を備えた第4キャップ24が取り付けられている。第4キャップ24は、樹脂といった、絶縁性を有する材料で形成されており、弾性変形が可能となっている。第4キャップ24は、第4単電池24を電池ホルダ50に取り付ける際の公差を吸収するために用いられる。
【0032】
電池ケース14dの他端面には、端子台座14bが設けられており、端子台座14bには、負極端子14aが設けられている。図3に示すように、負極端子14aおよび端子台座14bは、同心円状に配置されている。電池ケース14dのうち、端子台座14bが設けられている側の外周面には、第1キャップ21が取り付けられており、第1キャップ21には、負極端子14aおよび端子台座14bを貫通させるための開口部が形成されている。第1キャップ21を用いることにより、第1単電池11および第4単電池14の間隔を所定距離に維持することができる。
【0033】
図4に示すように、端子台座14bの外径R21は、電池ケース14dの外径よりも小さく、第1単電池11における端子台座11bの外径R11よりも小さい。正極端子14aは、先端部14a1および基部14a2を有しており、基部14a2の外径R22は、端子台座14bの外径R21よりも小さい。さらに、先端部14a1の外径R23は、端子台座14bの外径R21よりも小さく、基部14a2の外径R22よりも大きい。
【0034】
ここで、外径R22は、外径R12と同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、外径R23は、外径R13と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【0035】
一方、図5に示すように、第1単電池11の正極端子11aには、バスバー32が接続されており、正極端子11aは、バスバー32を介して、他の電池モジュール10の第4単電池14と電気的に接続されている。正極端子11aは、電池モジュール10の正極端子となる。
【0036】
第4単電池14の負極端子14aには、バスバー32が接続されており、負極端子14aは、バスバー32を介して、他の電池モジュール10の第1単電池11と電気的に接続されている。負極端子14aは、電池モジュール10の負極端子となる。
【0037】
ここで、正極端子11aおよびバスバー32の接続構造について、具体的に説明する。なお、負極端子14aおよびバスバー32の接続構造は、正極端子11aおよびバスバー32の接続構造と同様であるため、説明を省略する。
【0038】
正極端子11aにおいて、基部11a2の外周には、止め輪41が配置されている。止め輪41は、図6に示すように、径方向内側に突出した3つの突起部41aを有しており、突起部41aの先端は、基部11a2の外周面に接触している。また、止め輪41の両端部41bは、基部11a2の周方向において離れており、両端部41bの間に形成されたスペースは、基部11a2に対して止め輪41を取り付けたり、取り外したりするために用いられる。
【0039】
正極端子21aの軸方向(Y方向)において、止め輪41およびバスバー32の間には、皿バネ42が配置されている。図7に示す皿バネ42の内径部42aは、正極端子11aの基部11a2が貫通するようになっており、内径部42aの径R3は、基部11a2の外径R12よりも大きい。皿バネ42は、止め輪41およびバスバー32を互いに離れる方向に付勢する機能を有している。これにより、止め輪41は、正極端子11aの先端部11a1に接触し、バスバー32は、端子台座11bに接触する。
【0040】
なお、止め輪41の形状は、図6に示す形状に限るものではない。すなわち、止め輪41は、正極端子11aの先端部11a1の側において、皿バネ42と接触して、皿バネ42の付勢力を受けることができればよい。ここで、止め輪41を省略して、皿バネ42を先端部11a1に接触させることもできる。
【0041】
止め輪41およびバスバー32を用いた構成では、正極端子11aに対してバスバー32を容易に取り付けることができる。すなわち、バスバー32および皿バネ42に、正極端子11aを貫通させた状態で、止め輪41をスライドさせながら正極端子11aに取り付けるだけでよい。
【0042】
また、皿バネ42の付勢力を用いることにより、止め輪41を先端部11a1に密接させたり、バスバー32を端子台座11bに密接させたりすることができる。これにより、バスバー32と、正極端子11aおよび端子台座11bとの間における接触抵抗を低下させることができ、接触抵抗による電流ロスを低減することができる。
【0043】
次に、複数の電池モジュール10を保持する電池ホルダ50の構造について、具体的に説明する。
【0044】
電池ホルダ50は、樹脂といった、絶縁性を有する材料で形成されており、図8に示すように、電池モジュール10を保持する。具体的には、電池ホルダ50は、電池モジュール10を構成する各単電池11〜14の両端を保持している。
【0045】
電池ホルダ50は、電池ホルダ50の上面を構成するホルダカバー51と、複数の電池モジュール10を支持するホルダ本体52とを有している。ホルダカバー51には、図9に示すように、締結穴51aが形成されており、締結穴51aを貫通した締結ボルト(不図示)によって、ホルダカバー51がホルダ本体52に固定される。また、ホルダカバー51には、複数の開口部51bが形成されている。
【0046】
ホルダ本体52は、図8に示すように、3つの支持部521〜523と、底部524と、固定部525とを有している。固定部525には、締結穴525a(図9参照)が形成されており、締結穴525aを貫通した締結ボルト(不図示)によって、固定部525が車両100のボディに固定される。車両100のボディとしては、例えば、フロアパネル、クロスメンバ、サイドメンバといったものがある。また、底部524には、ホルダカバー51の開口部51bと同様に、複数の開口部(不図示)が形成されている。
【0047】
各支持部521〜523は、X−Z平面内に位置しており、電池モジュール10を構成する各単電池11〜14の一部を支持している。第1支持部521には、電池モジュール10の一端部を所定方向にガイドするためのガイド穴521a,521bを有しており、ガイド穴521aおよびガイド穴521bは、互いに繋がっている。ガイド穴521a,521bの組は、電池ホルダ50に組み込まれる電池モジュール10の数だけ設けられている。
【0048】
第2支持部522には、電池モジュール10の他端部を所定方向にガイドするためのガイド溝522aが形成されている。ガイド溝522aは、電池ホルダ50に組み込まれる電池モジュール10の数だけ設けられており、ガイド溝522aの内側には、第2単電池12および第3単電池13の接続部分が位置するようになっている。
【0049】
ここで、電池モジュール10は、第2支持部522を貫通しておらず、第2単電池12および第3単電池13を接続するバスバー31は、Y方向においてガイド溝522aと向かい合っている。言い換えれば、バスバー31は、第2支持部522によって覆われており、電池ホルダ50の外部に露出していない。なお、第2支持部522において、電池モジュール10を貫通させることもできるし、バスバー31を電池ホルダ50の外部に露出させることもできる。
【0050】
第3支持部523には、電池モジュール10の一部を所定方向にガイドするためのガイド穴523aが形成されている。ガイド穴523aは、電池ホルダ50に組み込まれる電池モジュール10の数だけ設けられている。また、ガイド穴523aの内側には、第1単電池11および第2単電池12の接続部分や、第3単電池13および第4単電池14の接続部分が位置するようになっている。そして、ガイド穴523aには、第2単電池12に取り付けられた第2キャップ22や、第4単電池14に取り付けられた第4キャップ24が接触する。
【0051】
次に、電池ホルダ50による電池モジュール10の保持構造について、具体的に説明する。図10は、図9のX1−X1断面図であり、図11は、図9のX2−X2断面図であり、図12は、図9のX3−X3断面図である。なお、図11および図12では、一部の電池モジュール10を示している。
【0052】
図10に示すように、複数の電池モジュール10は、X方向に並んで配置されており、各電池モジュール10は、X−Y平面に対して傾いている。言い換えれば、複数の第1単電池11がX方向に並んで配置されているとともに、複数の第4単電池14がX方向に並んで配置されている。そして、Z方向から見たときに、各第4単電池14は、X方向で隣り合う2つの第1単電池11の間であって、各第1単電池11と一部が重なる位置に配置されている。
【0053】
ホルダカバー51には、複数の開口部51bが形成されており、ホルダ本体52の底部524にも、複数の開口部524aが形成されている。そして、開口部51bおよび開口部524aは、Z方向から見たときに、互いに重なる形状に形成されている。
【0054】
なお、X方向で隣り合う2つの第1単電池11(又は、第4単電池14)の間隔は、適宜設定することができる。また、電池モジュール10に含まれる第1単電池11および第4単電池14の間隔も適宜設定することができる。これらの間隔を狭めれば、電池パック1を小型化することができるが、単電池11,14の間において、温度調節用の熱交換媒体が流れにくくなってしまう。一方、第2単電池12および第3単電池13の位置関係は、上述した第1単電池11および第4単電池14の位置関係と同様となっている。
【0055】
上述したように電池モジュール10を配置すると、電池モジュール10を構成するすべての単電池11〜14に対して、温度調節用の熱交換媒体を効率良く供給することができる。熱交換媒体としては、気体や、絶縁性を有する液体を用いることができる。この場合には、複数の電池モジュール10を保持した電池ホルダ50を、ケースで覆うことができる。
【0056】
冷却用の熱交換媒体を用いれば、電池モジュール10の温度上昇を抑制することができ、加温用の熱交換媒体を用いれば、電池モジュール10の温度低下を抑制することができる。
【0057】
図13に示すように、例えば、電池パック1の底面から熱交換媒体を供給すると、第4単電池14の外周に沿って熱交換媒体が移動した後に、第1単電池11の外周に沿って熱交換媒体が移動する。図13に示す矢印は、熱交換媒体の主な移動方向を示している。
【0058】
第1単電池11および第4単電池14をZ方向に並べて配置した場合には、第4単電池14に接触した後の熱交換媒体が、第1単電池11の外周面(特に、第4単電池14と対向する領域)に到達し難くなってしまう。一方、本実施例によれば、第1単電池11および第4単電池14の外周面に対して熱交換媒体を効率良く導くことができ、単電池11,14の温度調節を効率良く行うことができる。
【0059】
図13の説明では、電池パック1の底面から熱交換媒体を供給するようにしているが、これに限るものではない。例えば、単電池11,14に対して、図13の左方向、右方向および上方向のうち、いずれかの方向から熱交換媒体を供給することができる。この場合であっても、単電池11,14の温度調節を効率良く行うことができる。なお、単電池12,13は、単電池11,14と同様の位置関係で配置されているため、単電池12,13に対しても熱交換媒体を効率良く導くことができる。
【0060】
一方、図11に示すように、第1支持部521のガイド穴521aは、X−Z平面内で所定方向に延びており、ガイド穴521aの内側には、単電池11,14の電池ケース11d,14dが位置している。本実施例では、ガイド穴521aに対して、電池モジュール10の第1キャップ21(図2,3参照)が接触している。また、ガイド穴521aは、第1支持部521の上端まで延びており、第1支持部521の上端には、ガイド穴521aに対応した開口部521cが形成されている。これにより、電池モジュール10を開口部521cからガイド穴521aに組み込むことができるようになっている。
【0061】
ガイド穴521aの幅W11は、電池ケース11d,14dの径よりも僅かに大きくなっている。これにより、電池ケース11d,14dの外周面に取り付けられた第1キャップ21を、ガイド穴521aに密接させた状態において、ガイド穴521aに対して単電池11,14を組み込むことができる。
【0062】
X−Z平面において、ホルダ本体52の上端面とガイド穴521aとの間のなす角度(鋭角)θ1は、略60度に設定されている。ここで、ホルダ本体52の上端面は、ホルダカバー51と接触する面である。また、略60度とは、60度に対して機械的な誤差を含むことを意味する。電池モジュール10をホルダ本体52に組み込めば、単電池11,14の配列方向が、X−Y平面に対して略60度の方向となる。なお、単電池12,13の配列方向も、X−Y平面に対して略60度の方向となる。
【0063】
一方、第2支持部522のガイド溝522a(図9参照)は、Y方向から見たときに、第1支持部521のガイド穴521aと略重なるように形成されている。言い換えれば、ホルダ本体52の上端面とガイド溝522aとの間のなす角度(鋭角)が略60度となっている。また、ガイド溝522aは、第2支持部522の上端まで延びており、第2支持部522の上端には、ガイド溝522aに対応した開口部(不図示)が形成されている。これにより、第2支持部522の上端に形成された開口部から電池モジュール10をガイド溝522aに組み込むことができる。
【0064】
また、第3支持部523のガイド穴523a(図9参照)は、Y方向から見たときに、第1支持部521のガイド穴521aと略重なるように形成されている。言い換えれば、ホルダ本体52の上端面とガイド穴523aとの間のなす角度(鋭角)が略60度となっている。また、ガイド穴523aは、第3支持部523の上端まで延びており、第3支持部523の上端には、ガイド穴523aに対応した開口部(不図示)が形成されている。これにより、第3支持部523の上端に形成された開口部から電池モジュール10をガイド穴523aに組み込むことができる。
【0065】
一方、第1支持部521には、図11に示すガイド穴521aと一体的に形成されたガイド穴521bが形成されている。ガイド穴521bは、電池モジュール10の端子台座11b,14bを所定方向にガイドするために設けられている。ガイド穴521bは、第1支持部521の上端まで延びており、第1支持部521の上端には、ガイド穴521b(ガイド穴521aを含む)に対応した開口部521cが形成されている。これにより、端子台座11b,14bを開口部521cからガイド穴521bに組み込むことができる。
【0066】
ガイド穴521bは、図14に示すように、第1領域(第1のガイド領域)E1と、第2領域(第2のガイド領域)E2と、第1領域E1および第2領域E2の間に位置する第3領域E3と、を有している。また、X−Z平面において、ガイド穴521bの中心線LMと、第1支持部121の上端面(X−Y平面)との間のなす角度θ2は、略60度に設定されている。
【0067】
第1領域E1の幅W21は、第1単電池11の端子台座11bの外径R11(図4参照)と略等しくなっており、第2領域E2の幅W22は、第4単電池14の端子台座14bの外径R21(図4参照)と略等しくなっている。第3領域E3の幅は、幅W21から幅W22の間で連続的に変化している。そして、第2領域E2には、端子台座14bだけが進入し、端子台座11bは進入できないようになっている。
【0068】
これにより、電池モジュール10が誤った方向からガイド穴521bに組み込まれるのを防止することができる。具体的には、電池モジュール10の負極端子(単電池14の負極端子14a)を常に電池パック1の下方に位置させるとともに、電池モジュール10の正極端子(単電池11の正極端子11a)を常に電池パック1の上方に位置させることができる。そして、図12に示すように、X方向で隣り合って配置された2つの電池モジュール10を、バスバー32を用いて電気的に正確に接続することができる。
【0069】
なお、本実施例では、X−Z平面内において、ガイド穴521a,521bを第1支持部121の上端面に対してθ1,θ2(いずれも60度)の角度で傾けているが、これに限るものではない。具体的には、角度θ1,θ2を、0度よりも大きく、90度以下の範囲内の値に設定することができる。ここで、本実施例のように、角度θ1,θ2を略60度に設定することにより、図13に示すように単電池11,14を配置することができ、単電池11,14の温度調節を効率良く行うことができる。
【0070】
また、本実施例では、図4で説明したように、正極端子11aに対応した端子台座11bの外径R11を、負極端子14aに対応した端子台座14bの外径R21よりも大きくしているが、これに限るものではない。具体的には、端子台座11bの外径R11を、端子台座14bの外径R21よりも小さくすることもできる。この場合には、ガイド穴521bに対して、端子台座11bを先に組み込む必要がある。
【0071】
さらに、本実施例では、ガイド穴521bに対して、2つの単電池を組み込んでいるが、これに限るものではない。すなわち、3つ以上の単電池をガイド穴521bに対して組み込むこともできる。この場合において、ガイド穴521bの幅(図14に示す幅W21,W22に相当する)を、単電池の数だけ段階的に異ならせることができる。これにより、ガイド穴521bに対して、3つ以上の単電池を正確に組み込むことができる。
【0072】
また、本実施例では、4つの単電池11〜14によって、1つの電池モジュール10を構成しているが、これに限るものではない。すなわち、電池モジュール10を構成する単電池の数は、適宜設定することができる。ここで、本実施例のように、電池モジュール10の正極端子および負極端子を同一面内に位置させる場合には、偶数個の単電池を用いて、電池モジュール10を構成することができる。
【0073】
さらに、本実施例では、電池ホルダ50が複数の電池モジュール10を保持しており、1つの電池モジュール10を電池ホルダ50から取り外したり、電池ホルダ50に取り付けたりしているが、これに限るものではない。具体的には、電池ホルダによって複数の単電池を保持し、各単電池を電池ホルダから取り外したり、電池ホルダに取り付けたりすることができる。
【0074】
次に、電池ホルダ50から電池モジュール10を取り外すときの手順について、図15を用いて説明する。
【0075】
まず、ホルダ本体52からホルダカバー51を取り外すことにより、ホルダ本体52の上端に形成された開口部(開口部521cを含む)を露出させる。また、取り外しの対象となる電池モジュール10に接続されているバスバー41を取り外す。具体的には、第1単電池11の正極端子11aからバスバー32を取り外すとともに、第4単電池14の負極端子14aからバスバー32を取り外す。これにより、電池モジュール10は、ホルダ本体52に対して移動可能な状態となる。
【0076】
本実施例では、電池モジュール10の正極端子および負極端子は、第1支持部521が位置する面内に配置されているため、電池モジュール10を電気的に接続するためのバスバー32は、第1支持部521の側にのみ配置するだけでよい。これにより、複数の電池モジュール10を容易に接続することができる。
【0077】
バスバー32を取り外した後に、電池モジュール10の操作リング25を図15の矢印D1の方向に引っ張れば、電池モジュール10をホルダ本体12から取り出すことができる。これにより、劣化状態の電池モジュール10だけを、電池パック1から取り外すことができる。
【0078】
ここで、電池モジュール10に操作リング25を設けなくてもよいが、操作リング25を設けることにより、電池モジュール10をホルダ本体52から容易に取り出すことができる。なお、本実施例では、図2で説明したように、操作リング25を第2キャップ22に設けているが、これに限るものではない。すなわち、操作リング25を引っ張ることにより、電池モジュール10をホルダ本体52から取り出すことができればよい。例えば、いずれかの単電池11〜14に操作リング25を固定しておくことができる。
【0079】
一方、電池モジュール10を電池ホルダ50に組み込むときには、上述した電池モジュール10を取り外す作業と逆の作業を行えばよい。これにより、劣化状態の電池モジュール10に代えて、劣化していない電池モジュール10を電池パック1に組み込むことができる。
【0080】
本実施例では、電池パック1の上方から、電池モジュール10の取り外し作業を行うことができるため、作業を容易に行うことができる。すなわち、リアシート101を取り外せば、電池パック1を車両100に搭載したままの状態で、電池モジュール10の取り外し作業を容易に行うことができる。
【0081】
ここで、リアシート101の構造として、シートクッションおよびシートバックが相対的に回転できる構造を用いれば、シートクッションをシートバックに近づく方向に回転させることにより、リアシート101の下方に配置された電池パック1を車室内に露出させることができる。そして、リアシート101を車両に搭載したままの状態で、電池モジュール10の取り外し作業を行うことができる。
【0082】
次に、本実施例の変形例について、図16および図17を用いて説明する。ここで、図16は、本変形例で用いられるバスバーモジュールの一部の構成を示す図であり、図17は、図16のX4−X4断面図である。
【0083】
本変形例では、複数のバスバー32を一体的に備えたバスバーモジュール30を用いることにより、複数の電池モジュール10を電気的に接続している。バスバーモジュール30を用いることにより、複数の電池モジュール10に対するバスバー32の取り付け作業を容易に行うことができる。バスバーモジュール30は、複数のバスバー32と、これらのバスバー32を保持する基板33とを有している。基板33は、樹脂といった、絶縁性を有する材料で形成されている。
【0084】
各バスバー32は、図17に示すように、基板33内に埋め込まれた状態で配置されており、バスバー32および基板33は、同一面内に位置している。また、各バスバー32は、基板33から取り外すことができるようになっている。
【0085】
例えば、基板33の表裏面に一体的に形成された爪部(不図示)によってバスバー32を保持する構造とし、爪部を破断させることにより、バスバー32を基板33から取り外すことができる。なお、基板33は、複数のバスバー32を保持できる構造を有していればよく、図16および図17に示す構造に限るものではない。
【0086】
また、基板33には、正極端子11aや負極端子14aを所定方向に移動させるためのガイド穴33aが形成されている。ガイド穴33aは、ホルダ本体52に形成されたガイド穴521a,521bと同様の傾斜角度(60度)で傾いている。これにより、電池モジュール10をホルダ本体52から取り外す際に、正極端子11aや負極端子14aが、バスバーモジュール30の基板33と干渉するのを防止でき、正極端子11aおよび負極端子14aを基板33から容易に取り外すことができる。
【0087】
一方、本実施例では、図5を用いて説明したように、止め輪41および皿バネ42を用いて、バスバー32を電極端子11a,14aに接続しているが、これに限るものではない。すなわち、バスバー32を電極端子11a,14aに固定できればよい。
【0088】
バスバーおよび電極端子の接続構造(一例)について、図18を用いて説明する。図18において、本実施例で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。
【0089】
図18において、正極端子11aの先端部には、凹部11a3が形成されており、凹部11a3の内周面には、ネジ部(雌ネジ)が形成されている。凹部11a3は、ボルト60のネジ部(雄ネジ)60aと噛み合うようになっている。ボルト60のネジ部60aを、バスバー32および基板33を貫通させて、凹部11a3と係合させれば、バスバー32および基板33を正極端子11aに固定することができる。
Claims (6)
- 複数の蓄電素子と、
前記各蓄電素子の長手方向における両端部で、前記各蓄電素子を保持するホルダと、を有し、
前記各蓄電素子は、前記両端部に電極端子を有し、長手方向と直交する直交面内における断面形状が略円形に形成されており、
前記ホルダは、
前記蓄電素子の前記直交面内に設けられ、前記各蓄電素子の前記両端部を所定の保持位置に向かって移動させるための複数のガイド部と、
前記各ガイド部の一端に形成され、前記蓄電素子の端部を前記ガイド部に進入させるための開口部と、を有し、
前記蓄電素子の長手方向から見たときに、前記ホルダの前記開口部は、前記蓄電素子よりも上方に位置していることを特徴とする蓄電装置。 - 前記ホルダは、前記開口部を塞ぐ平板状のカバーを有することを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記ガイド部は、前記直交面内において、所定方向に並んで配置されており、
前記各ガイド部は、少なくとも2つの前記蓄電素子の端部を前記保持位置に向かって移動させるとともに、前記所定方向に対して略60度の角度で傾斜していることを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄電装置。 - 前記複数の蓄電素子は、前記電極端子の台座の外径が互いに異なる複数の蓄電素子を含んでおり、
前記ガイド部は、
外径が大きい側の前記台座に対応した幅を有する第1のガイド領域と、
外径が小さい側の前記台座に対応し、前記第1のガイド領域よりも狭い幅を有しており、前記第1のガイド領域に対して前記開口部側とは反対側に位置する第2のガイド領域と、
を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の蓄電装置。 - 前記複数の蓄電素子は、前記第1のガイド領域と接触する前記台座を有する第1の蓄電素子と、前記第2のガイド領域と接触する前記台座を有する第2の蓄電素子と、を含んでおり、
前記第1および第2の蓄電素子は、前記台座が設けられた端部とは反対側の端部において、電気的に直列に接続されていることを特徴とする請求項4に記載の蓄電装置。 - 前記蓄電装置は、車両に搭載されており、
前記開口部は、前記ホルダのうち、前記車両の上方側に位置する端面に設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の蓄電装置。
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