JP5084104B2 - 電気デバイス集合体 - Google Patents

Description

本発明は、充放電可能なデバイス要素がフィルムによって被覆されたフィルム外装電気デバイスに関するものであり、特に、複数のフィルム外装電気デバイスからなる電気デバイス集合体の安全性を向上させるための技術に関するものである。

充放電可能な電気デバイスを備えた機器や装置の分野では、電気回路や電気配線の途中にヒューズを配置して安全性の向上を図ることが常套手段となっている。例えば、特許文献１には、充放電可能な電気デバイスの一つである自動車用バッテリを所定の電気回路に接続させるためのバッテリ接続部材であって、ヒューズを備えたものが開示されている。このバッテリ接続部材は、ヒューズが収容されたヒューズボックスを着脱可能なベース部と、このベース部を受入可能なケース部と、ケース部に受入られたベース部を覆うカバー部とを有する。ケース部には、ベース部に装着されているヒューズボックスを収容するボックス収容部が設けられ、このボックス収容部には、ヒューズボックスを取り外す方向に作業空間閉止部が設けられている。そして、ケース部とベース部との組み付けを解離しなければ、作業空間閉止部によるボックス収容部の閉止を解除することができない。さらに、ケース部とベース部との組み付けを解離するためには、予めバッテリ接続部材をバッテリから取り外さなければならない。
特開２００４−１８５９６５号公報

特許文献１に開示されているバッテリ接続部材によれば、ヒューズ交換に先立ってバッテリ接続部材をバッテリから取り外す必要がある。従って、ヒューズ交換時における感電等の危険性は低減され、その点では安全性が向上している。

しかし、バッテリ接続部材をバッテリから取り外すためには、まずカバー部を取り外さなければならず、カバー部を取り外した時点で、ベース部に設けられているバスバーやバッテリターミナルなどが露出する。この時点では、ヒューズボックス（ヒューズ）は未だ取り外されておらず、上記バスバーやバッテリターミナルなどには電気が導通している。従って、カバー部を取り外してからヒューズを取り外すまでの間の作業中に感電などの事故が発生する虞がある。

本発明の目的は、ヒューズを取り外してからでなければ、導電部材を覆っているカバーを取り外すことができない構造とすることによって、電気デバイス集合体の安全性をより一層向上させることにある。

本発明の電気デバイス集合体の一つは、充放電可能なデバイス要素がフィルムによって被覆されたフィルム外装電気デバイスがベース部材の上に複数配列され、それらフィルム外装電気デバイスがカバーによって被覆された電気デバイス集合体であって、複数のフィルム外装電気デバイスを電気接続させている電気回路の途中に設けられたヒューズと、ヒューズを所定位置に固定すると共に、カバーをベース部材に固定する固定部材とを有し、固定部材によるヒューズの固定を解除しない限り、カバーとベース部材とを分離することが不可能なことを特徴する。

本発明の電気デバイス集合体の他の一つは、充放電可能なデバイス要素がフィルムによって被覆されたフィルム外装電気デバイスがベース部材の上に複数配列され、それらフィルム外装電気デバイスがカバーによって被覆された電気デバイス集合体であって、ベース部材に設けられたヒューズ装着部と、ヒューズ装着部に設けられた一対の端子と、カバーに設けられ、ヒューズ装着部に連通する開口部と、ヒューズ装着部に着脱可能なヒューズホルダによって保持され、該ヒューズホルダがヒューズ装着部に装着されると、上記一対の端子間を電気接続させるヒューズと、ヒューズ装着部に装着されたヒューズホルダを固定する固定部材とを有し、固定部材がカバーを貫通してベース部材に固定されていることを特徴とする。

本発明よれば、ヒューズを取り外してからでなれば、フィルム外装電気デバイスを覆っているカバーを取り外すことができないので、電気デバイス集合体を取り扱う上での安全性がより一層向上する。

本発明の電気デバイス集合体の実施形態の一例について説明する。本例の電気デバイス集合体は、フィルム外装電池デバイスとしてのフィルム外装電池がベース部材とカバーとからなるケース内に複数個収容された電池パックである。以下、図面を参照しながら本例の電池パックの詳細について説明する。

図１に示すように、本例の電池パック１を構成しているベース部材２は、全体として略長方形の形態を有し、その表面は隔壁３によってモジュールセット空間５を含む複数の空間に仕切られている。モジュールセット空間５には、２つの電池モジュール６Ａ、６Ｂがベース部材２の長手方向に沿って並べられている。各電池モジュール６Ａ、６Ｂは、図２に示すフィルム外装電池１０をその厚み方向に１２個積層し、積層された１２個のフィルム外装電池１０を図１に示すモジュールケース８内に収容して一体化（モジュール化）したものである。

図２に示すフィルム外装電池１０は、不図示の正極側活電極、負極側活電極、及び電解液を有する発電要素１１を２枚のラミネートフィルム１２によって気密に包装したものであり、出力電圧は約3.6[V]である。ラミネートフィルム１２は、アルミニウムなどの金属フィルムと熱融着性の樹脂フィルムとを重ね合わせてなるフィルムであって、発電要素１１を包囲している上下２枚のラミネートフィルム１２の対向する４辺は熱融着によって気密に封止されている。

ここで、フィルム外装電池の発電要素には、セパレータを介して積層された正極側活電極と負極側活電極とからなる積層型と、帯状の正極側活電極と負極側活電極とをセパレータを介して重ねこれを捲回した後、扁平状に圧縮することによって正極側活電極と負極側活電極とを交互に積層させた捲回型とがあり、図２に示すフィルム外装電池１０の発電要素１１は、上記積層型及び捲回型のいずれであってもよい。さらに、上記正極側活電極及び負極側活電極には、一般的なリチウムイオン二次電池において用いられている正極板及び負極板を用いることができる。すなわち、リチウム・マンガン複合酸化物、コバルト酸リチウム等の正極活物質をアルミニウム箔などの両面に塗布した正極板と、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料を銅箔などの両面に塗布した負極板とを、セパレータを介して対向させ、それにリチウム塩を含む電解液を含浸させることによって発電要素１１を得ることができる。もっとも、発電要素１１は、正極、負極および電解質を含むものであればよく、通常の電池に用いられる任意の発電要素をそのまま、或いは適宜設計変更して適用可能である。

各電池モジュール６Ａ、６Ｂ内に積層状態で収容されているフィルム外装電池１０は直列に電気接続されており、電池モジュール６Ａ、６Ｂも直列に電気接続されている。すなわち、各電池モジュール６Ａ、６Ｂの出力電圧は、約43.2（3.6×12）[V]、電池パック１としての出力電圧は約86.4（43.2×2）[V]である。

再び図１を参照すると、フィルム外装電池１０を上記のように電気接続させている不図示の電気回路の途中にはヒューズ２０が設けられている。より詳細には、ベース部材２に設けられている隔壁３の所定位置には、凹状に窪んだヒューズ装着部２１が形成され、該ヒューズ装着部２１には上記電気回路の途中に設けられた一対の端子２２、２３が露出しており、ヒューズ装着部２１にヒューズ２０がセットされると、一対の端子２２、２３間がヒューズ２０を介して導通するようになっている。本例の電池パック１は、ヒューズ２０の取り付け構造を次のようにすることによって、該ヒューズ２０を取り外さない限りカバー２５を開けられない（カバー２５とベース部材２とを分離することができない）ようにしたことを特徴とする。

すなわち、カバー２５の側面２６には、矩形の開口部２７が形成されており、ベース部材２にカバー２５を被せると、開口部２７がヒューズ装着部２１と連通する。一方、ヒューズ２０は図３に示す状態でヒューズホルダ３０によって保持されている。このヒューズホルダ３０は、長手方向両側に貫通孔３１が形成された長方形のベースプレート３２と、ベースプレート３２の裏面に一体成形されたブロック状のヒューズ保持部３３とを有する。ヒューズ保持部３３には、ヒューズ２０の本体３５の径方向略半分を嵌め込み可能な凹部３６が形成されており、該凹部３６に本体３５を嵌め込むと、本体３５の両端から延在している板状電極３７がヒューズ保持部３３の表面に宛がわれるようになっている。さらに、ヒューズ保持部３３は、図１に示す開口部２７からヒューズ装着部２１に嵌め込み可能な外形及び寸法を有し、ヒューズ保持部３３がヒューズ装着部２１に嵌め込まれると、ヒューズ保持部３３によって保持されているヒューズ２０の各板状電極３７が端子２２、２３にそれぞれ接触し、一対の端子２２、２３間がヒューズ２０を介して導通する（図４参照）。このとき、ヒューズホルダ３０のベースプレート３２に形成されている貫通孔３１がカバー２５に形成されている通孔４０を介してヒューズ装着部２１の長手方向両側に形成されている螺子孔４１に連通する（図１）。従って、図４に示すように、貫通孔３１から挿入され、通孔４０を貫通した螺子４２を螺子孔４１に螺合させることによって、ヒューズホルダ３０をベース部材２に固定することができる。換言すれば、ヒューズホルダ３０とカバー２５とが螺子４２によってベース部材２に共締めされ、カバー２５を開けるためには、螺子４２を緩めてヒューズホルダ３０（ヒューズ２０）を予め取り外す必要がある。よって、カバー２５が開けられる前に、上記電気回路の導通が必ず遮断される。

尚、図１に示すように、ベース部材２の長辺部４３には、その長手方向に沿って複数の螺子孔４５が形成され、カバー２５の側面２６の下端には、ベース部材２に被せられたときに、螺子孔４５に連通する連通孔４６が形成されており、ベース部材２に被せられたカバー２５は、連通孔４６を介して螺子孔４５に螺合された複数の螺子４７によっても固定されている。

ベース部材２にカバー２５が被せられている状態では、電池モジュール６Ａ、６Ｂは勿論こと、ベース部材２上に設けられているあらゆる部材がカバー２５によって覆われ、外部に露出しないことは図１から明らかであるが、念のため、カバー２５が被せられた状態の電池パック１の外観を図５に示す。また、図１及び図５において符号５０によって示されている部材は、電池パック１を不図示の搭載面に固定するためのブラケットである。また、符号５１によって示されている部材は、前記搭載面の振動が電池パック１に直に伝わることを防止するためのゴムブッシュである。

尚、図２に示すフィルム外装電池１０は、そのまま図１に示すモジュールケース８内に収容することができる他、専用のケースに個別に収容した上でモジュールケース８に収容することもできる。また、本例では、２つの電池モジュール６Ａ、６Ｂを備えた電池パック１について説明したが、ベース部材２やカバー２５など拡大して電池モジュールを増設することもできる。さらに、図２に示すフィルム外装電池１０をモジュール化することなくベース部材２上にそのまま配置することもできる。また、図６に示すように、端子２２、２３と板状電極３７との間にスプリング５２を介在させ、該スプリング５２の弾性によって端子２２、２３と板状電極３７との接触をより確実なものとすることもできる。

これまでは、フィルム外装電気デバイスがフィルム外装電池である場合を例にとって、本発明の実施形態を説明してきた。しかし、本発明の電気デバイス集合体を構成するフィルム外装電気デバイスは、フィルム外装電池に限られない。例えば、電気二重層キャパシタなどのキャパシタや電解コンデンサなどに代表されるキャパシタ要素のような、電気エネルギを内部に蓄積し化学反応または物理反応でガスが発生しうる電気デバイス要素を外装用のフィルムで封止したフィルム外装電気デバイスも含まれる。

本発明の電気デバイス集合体の実施形態の一例を示す分解斜視図である。 フィルム外装電気デバイスの一例であるフィルム外装電池の斜視図である。 図１に示すヒューズホルダの拡大斜視図である。 図１に示すヒューズ装着部にヒューズが装着された状態の拡大断面図である。 図１に示すベース部材にカバーが被せられた状態の斜視図である。 図１に示す電気デバイス集合体の変形例を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ 電池パック
２ ベース部材
３ 隔壁
５ モジュールセット空間
６Ａ、６Ｂ 電池モジュール
８ モジュールケース
１０ フィルム外装電池
２０ ヒューズ
２１ ヒューズ装着部
２２、２３ 端子
２５ カバー
２６ 側面
２７ 開口部
３０ ヒューズホルダ
３１ 貫通孔
３２ ベースプレート
３３ ヒューズ保持部
３５ 本体
３６ 凹部
３７ 板状電極
３８ 孔
４０ 通孔
４１ 螺子孔
４２ 螺子

Claims (8)

1. 充放電可能なデバイス要素がフィルムによって被覆されたフィルム外装電気デバイスがベース部材の上に複数配列され、それらフィルム外装電気デバイスがカバーによって被覆された電気デバイス集合体であって、
   前記複数のフィルム外装電気デバイスを電気接続させている電気回路の途中に設けられたヒューズと、前記ヒューズを所定位置に固定すると共に、前記カバーを前記ベース部材に固定する固定部材とを有し、
   前記固定部材による前記ヒューズの固定を解除して該ヒューズを介した前記電気回路の電気的接続を解除しない限り、前記カバーと前記ベース部材とを分離することが不可能な電気デバイス集合体。
2. 前記固定部材が前記ヒューズと前記カバーとを前記ベース部材に共締めする螺子である請求項１記載の電気デバイス集合体。
3. 充放電可能なデバイス要素がフィルムによって被覆されたフィルム外装電気デバイスがベース部材の上に複数配列され、それらフィルム外装電気デバイスがカバーによって被覆された電気デバイス集合体であって、
   前記ベース部材に設けられたヒューズ装着部と、
   前記ヒューズ装着部に設けられた一対の端子と、
   前記カバーに設けられ、該カバーが前記ベース部材に被せられると前記ヒューズ装着部に連通する開口部と、
   前記ヒューズ装着部に着脱可能なヒューズホルダによって保持され、該ヒューズホルダが前記ヒューズ装着部に装着されると、前記一対の端子間を電気接続させるヒューズと、
   前記ヒューズ装着部に前記カバーの外側から前記開口部を通して装着された前記ヒューズホルダを前記ベース部材に固定する固定部材と、を有し、
   前記固定部材は、前記ヒューズホルダ及び前記ヒューズホルダと前記ベース部材の間に位置している前記カバーを貫通している電気デバイス集合体。
4. 前記固定部材が、前記ヒューズホルダ及び前記カバーに形成されている孔を貫通して前記ベース部材に形成されている螺子孔に螺合された螺子である請求項３に記載の電気デバイス集合体。
5. 電気デバイス集合体であって、
   充放電可能なデバイス要素がフィルムによって被覆されたフィルム外装電気デバイスと、
   前記フィルム外装電気デバイスを搭載したベース部材と、
   前記ベース部材に被せられるように配置されたカバーと、
   前記ベース部材に設けられたヒューズ装着部と、
   ヒューズを有し、前記ヒューズ装着部に前記カバーを介して着脱可能なヒューズホルダであって、該ヒューズホルダが前記ヒューズ装着部に装着されると、前記ヒューズが前記電気デバイス集合体の電気回路を導通させる、ヒューズホルダと、
   前記ヒューズ装着部に装着された前記ヒューズホルダを前記カバーと共に前記ベース部材に固定する固定部材と、を備え、
   前記固定部材は、前記ヒューズホルダと、前記ヒューズホルダと前記ベース部材の間に位置する前記カバーと、を貫通している電気デバイス集合体。
6. 前記フィルム外装電気デバイスと電気接続され前記ヒューズ装着部に設けられた一対の端子を有し、前記ヒューズホルダが前記ヒューズ装着部に装着されると、前記ヒューズにより前記一対の端子間が電気接続されて前記電気回路が導通する請求項５に記載の電気デバイス集合体。
7. 充放電可能なデバイス要素がフィルムによって被覆されたフィルム外装電気デバイスと、
   前記フィルム外装電気デバイスを搭載したベース部材と、
   前記ベース部材に被せられるように配置されたカバーと、
   前記フィルム外装電気デバイスと電気接続され前記ベース部材に設けられた一対の端子と、
   ヒューズを有し、前記ベース部材に前記カバーを介して装着されたヒューズホルダと、
   前記ヒューズホルダを前記カバーと共に前記ベース部材に固定する固定部材と、を備え、
   前記ヒューズによって前記一対の端子間が電気接続されるように前記ヒューズホルダは前記ベース部材に装着され、
   前記固定部材は、前記ヒューズホルダと、前記ヒューズホルダと前記ベース部材の間に位置する前記カバーと、を貫通している電気デバイス集合体。
8. 前記カバーは開口部を有し、前記開口部を通して前記ヒューズホルダは前記ベース部材に装着される請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の電気デバイス集合体。

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