JP6256246B2 - Power module - Google Patents
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Description
本発明は、例えば二次電池等の蓄電素子を用いた電源モジュールに関する。 The present invention relates to a power supply module using a power storage element such as a secondary battery.
二次電池は、一次電池の置きかえ用途はもとより、携帯電話、IT機器などの電子機器の電源として広く普及している。とりわけ、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、高エネルギー密度であることから、電気自動車などの電気機器へも応用されており、この場合、高出力化、大容量化を意図して電源モジュールとしての使用が一般的になっている。 Secondary batteries are widely used as power sources for electronic devices such as mobile phones and IT devices, as well as for replacing primary batteries. In particular, non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries are applied to electric devices such as electric vehicles because of their high energy density. In this case, higher output and higher capacity are required. Intended for use as a power supply module.
電源モジュールは、複数の二次電池を単電池として配列されてなるセルスタックから構成され、セルスタックにおいて単電池のそれぞれの電極端子が接続されることにより、高電圧、大容量の一個の電源として機能している(例えば特許文献1、図1等を参照)。
The power supply module is composed of a cell stack in which a plurality of secondary batteries are arranged as a single battery, and each electrode terminal of the single battery is connected to the cell stack as a single power source with a high voltage and a large capacity. It is functioning (see, for example,
しかしながら、上記特許文献1に示されるような従来の電源モジュールにおいては、以下のような課題があった。すなわち、電源モジュールのセルスタックは単電池の膨張や位置ずれを防ぐ等の理由から、両端を一対のエンドプレートで挟持し、当該エンドプレートを単電池の配列方向に沿って延伸するスタックバーにより締結することで一定形状を保つようにしているが、そのような構成はセルスタックの強度を十分に確保することができなかった。
However, the conventional power supply module as disclosed in
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、セルスタックの強度を高め、耐久性を向上させた電源モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power supply module having improved cell stack strength and improved durability.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の側面は、
蓄電素子を複数含むセルスタックと、
前記セルスタックの両端にそれぞれ配置された一対のエンドプレートと、
前記エンドプレートと接続される締結部及び前記締結部同士を繋ぐ連結部とを有するスタックバーとを備え、
前記スタックバーの前記締結部は前記連結部よりも強度が大きい、
電源モジュールである。
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention provides:
A cell stack including a plurality of power storage elements;
A pair of end plates respectively disposed at both ends of the cell stack;
A stack bar having a fastening portion connected to the end plate and a connecting portion connecting the fastening portions;
The fastening portion of the stack bar is stronger than the connecting portion,
It is a power supply module.
本発明の第2の側面は、
前記強度は、前記締結部及び前記連結部それぞれの延伸方向に交差する面における断面性能である、
本発明の第1の側面の電源モジュールである。
The second aspect of the present invention is
The strength is a cross-sectional performance in a plane intersecting the extending direction of each of the fastening portion and the connecting portion.
It is a power supply module of the 1st side of the present invention.
本発明の第3の側面は、
蓄電素子を複数含むセルスタックと、
前記セルスタックの両端にそれぞれ配置された一対のエンドプレートと、
前記エンドプレートと接続される締結部及び前記締結部同士を繋ぐ連結部とを有するスタックバーとを備え、
前記スタックバーの全部又は一部には凸部が形成されており、
前記締結部は前記連結部よりも前記凸部の寸法が大きい、
電源モジュールである。
The third aspect of the present invention is
A cell stack including a plurality of power storage elements;
A pair of end plates respectively disposed at both ends of the cell stack;
A stack bar having a fastening portion connected to the end plate and a connecting portion connecting the fastening portions;
A convex part is formed on all or part of the stack bar,
The fastening part has a larger dimension of the convex part than the connecting part,
It is a power supply module.
本発明の第4の側面は、
前記締結部の前記凸部の寸法は、前記締結部と前記エンドプレートとの締結位置に向かうにつれて小さくなる、
本発明の第3の側面の電源モジュールである。
The fourth aspect of the present invention is
The dimension of the convex part of the fastening part becomes smaller as it goes to the fastening position between the fastening part and the end plate.
It is a power supply module of the 3rd side surface of this invention.
本発明の第5の側面は、
前記スタックバーの前記締結部の周囲の一部に前記凸部が形成されており、前記凸部が形成されていない部分の平面部上には、凸部を有する開口が形成されている、
本発明の第3または4の側面の電源モジュールである。
The fifth aspect of the present invention provides
The convex portion is formed on a part of the periphery of the fastening portion of the stack bar, and an opening having a convex portion is formed on the flat portion of the portion where the convex portion is not formed.
It is a power supply module of the 3rd or 4th side of the present invention.
以上のような本発明は、電源モジュールの耐久性を向上させることが可能になるという効果を奏する。 The present invention as described above has an effect that the durability of the power supply module can be improved.
以下、本発明の実施の形態1について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
(1.電源パック)
図1は、本発明の実施の形態1に係る電源パック1の構成を示す斜視図であり、図2は一部を分解した状態で模式的に示す斜視図である。
(Embodiment 1)
(1. Power pack)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a
電源パック1は、図1に示すように、ポリプロピレン等の合成樹脂製の開口箱状の容器本体10及び蓋部20から構成される、外形六面体のハウジングを備え、蓋部20の上面に露出した、図示しない外部負荷と接続するための負極の電極端子21a及び正極の電極端子21b、並びにハウジングの内部空間と連通する排気筒22を有する。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、電源パック1は、ハウジングの容器本体10内部に電源モジュール本体30を収容している。電源モジュール本体30は、容器本体10の底面に開口された貫通孔(死角のため図示されない)に挿入されるボルト11により、容器本体10の内底に固定される。容器本体10は蓋部20により溶着等の手段により接合されることにより気密性を保つよう閉塞される。
As shown in FIG. 2, the
更に、電源モジュール本体30の両側面には後述する、複数の単電池を配列してなるセルスタックからのガスが排出される排気口31が設けられている。ハウジング全体が気密性を有することにより、排気口31から排出されたガスはハウジングの内部に滞留した後に蓋部20の排気筒22から電源パック1の外部へ排気される。
Furthermore,
なお、電源モジュール本体のセルスタックにおける単電池の配列方向は、図1に示すX軸、Y軸及びZ軸の直交座標系においてX軸と平行な直線上にあり、電源パック1を構成するハウジング、電源モジュール本体30等の各面は、おおよそX軸、Y軸及びZ軸とそれぞれ平行に位置するものとして定める。更に、以下の説明に際しては、図中矢印の方向を基準に、X軸方向を右から左、Y軸方向を奥から手前、及びZ軸方向を下から上と定める。
Note that the arrangement direction of the cells in the cell stack of the power supply module main body is on a straight line parallel to the X axis in the orthogonal coordinate system of the X axis, the Y axis, and the Z axis shown in FIG. Each surface of the power module
(2.電源モジュール本体)
図3は、電源モジュール本体30の構成の一部を分解した状態で模式的に示す斜視図である。電源モジュール本体30は、図3に示すように、非水電解質二次電池等の単電池を配列、締結してなるセルスタック32、セルスタック32の各単電池を電気的に接続するためのバスバーアセンブリユニット33、及びバスバーアセンブリユニット33と電気的に接続された電装品サブユニット34を備える。
(2. Power supply module body)
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a part of the configuration of the power
セルスタック32は、複数の単電池が、負極の電極端子320a3、正極の電極端子320a4、及び安全弁320a5が上面となるよう配列された、後述するセルスタック本体320、セルスタック本体320の表面を覆う絶縁性のカバー32a、及びセルスタック本体320及びカバー32aの表面に設けられ、これら部品の一定形状を保持する保持具32bとを備える。
The
カバー32aの上面には、単電池の電極端子320a3及び320a4、並びに安全弁320a5を外部へ露出させるため開口がそれぞれ設けられている。なお図中には安全弁320a5を露出させる開口32xのみを符号を付して示した。
Openings are provided on the upper surface of the
次に、バスバーアセンブリユニット33は、ポリプロピレン等の、絶縁性及び電解液による腐食への耐性を有する合成樹脂等の部材であって、セルスタック32の上面の外形に対応した枠体330a、枠体330a上に形成され、セルスタック32上に露出する電極端子320a3及び320a4並びに安全弁320a5の位置に対応して形成された開口を有する。なお、枠体330aの材料としては、PBT樹脂等の、絶縁性及び耐熱性を有する合成樹脂を用いるようにしてもよい。
Next, the bus
電極端子320a3及び320a4に対応する開口は、各電池の電気的接続に対応して電極端子間の結線パターンを制御するように、隣接する電極間を跨って形成されるよう寸法が定められている。各開口には電極端子320a3及び320a4と接続される金属製のバスバー332a、332b及び332cが埋め込まれる。なお、バスバー332a及び332bはセルスタック32の端子同士の接続並びに電源パック1の電極端子21a及び21bへの接続に用いられ、バスバー332cはセルスタック32の電極端子同士の接続に用いられる。
The openings corresponding to the electrode terminals 320a3 and 320a4 are dimensioned so as to be formed across adjacent electrodes so as to control the connection pattern between the electrode terminals corresponding to the electrical connection of each battery. . In each opening,
一方、安全弁320a5に対応する開口330cは、セルスタック本体320を構成する単電池の個数に対応して個別に設けられる。
On the other hand, the
枠体330aにおいて開口330cの位置には、枠体330aの表面から見て二段の段差を有し、両端が枠体330aの両端まで達する溝部330xが形成されている。溝部330xは安全弁320a5の配列方向に沿って延伸し、開口330cが設けられている下段面330bと、下段面330bの縁に設けられた中段面330dとから構成される。
In the
更に、溝部330xの上部には遮熱体331が位置している。遮熱体331は、セルスタック32からの放熱を遮蔽してバスバーアセンブリユニット33の上方に位置する電装品サブユニット34その他の部品への熱的影響を低減するとともに、電源モジュール本体30を補強する手段である。遮熱体331は、バスバーアセンブリユニット33の溝部330xの外形に対応した矩形状の金属製の遮熱本体板331aから構成され、溝部330xの中段面330dに嵌り込む。
Further, a
遮熱体331は、遮熱本体板331aの表面に開口された貫通孔331bを介して、バスバーアセンブリユニット33の枠体330aに設けられた取付孔330eに取付ネジ331cによりネジ止めされることにより、バスバーアセンブリユニット33に固定される。
The
次に、電装品サブユニット34は、バスバーアセンブリユニット33の枠体330a同様の合成樹脂製のベース上にバスバー332a及び332bを経由した電気配線、リレー等の開閉器、抵抗等、その他バスバー332a、332b及び332cに接続されるハーネス等の電装品が配置されてなるユニットである。電装品サブユニット34とバスバーアセンブリユニット33との電気的接続は、バスバー332a及び332bにそれぞれ設けられた取付孔332a1及び332b1に対して、電装品サブユニット34の上面からボルトを装着することにより行われる。
Next, the
なお、電装品サブユニット34の更に上層に位置する蓋部20内には、BMU(Battery Management Unit)その他、電源パック1の充放電の制御、温度等の状態管理、及び電源パック1が接続される機器との通信を行うための電子部品が電装品として設けられている。
In addition, the BMU (Battery Management Unit) and the like, the charge / discharge control of the
(3.セルスタック)
図4は、セルスタック32の構成を、保持具32bを分解した状態で示す斜視図であり、図5はセルスタック本体320を分解した状態で示す斜視図である。
(3. Cell stack)
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the
図4に示すように、セルスタック32において、一体化した状態にあるセルスタック本体320及びカバー32aは、セルスタック本体320を構成する単電池の配列方向に沿って、スタックの両端にそれぞれ配置された一対のエンドプレート321aに挟持される。
As shown in FIG. 4, in the
単電池の配列方向を軸として、当該軸に対して対称を成すようにセルスタック本体320の図中Z−X平面に平行な側面にスタックバー322a及び322bが配置され、当該軸の下方、すなわち図中Y−X平面に平行な平面となるセルスタック本体320の底面にスタックバー322cが配置される。
Stack bars 322a and 322b are arranged on side surfaces parallel to the ZX plane in the figure of the
スタックバー322a〜322cは保持具32bにおける配置を除いて同一の構成を有する部材である。以下、スタックバー322aを例に取り構成を説明する。
The stack bars 322a to 322c are members having the same configuration except for the arrangement in the
スタックバー322aは、一対のエンドプレート321aにそれぞれ対向して配置される平板状の一対の締結部322a1と、締結部322a1同士を繋ぎ、単電池の配列方向に沿って形成された連結部322a2とを有する。スタックバー322aの基材は断面が略コの字となり、周縁にフランジが形成されるように鋼板等をプレス加工等されており、一例として、締結部322a1及び連結部322a2は単一の基材を屈曲させることにより作成される、
The
スタックバー322aとエンドプレート321aは、エンドプレート321aの周囲に開口された取付孔321a1に、締結部322a1の貫通孔322a0を重ね、締結ボルト323aで締結することにより固定される。スタックバー322b及び322cとエンドプレート321aとの固定も、締結ボルト323b、323cを用いて同様に行われる。
The
なお、エンドプレート321aの下方には上下方向に沿って開口された取付孔321a2が設けられており、取付孔321a2には、ハウジングの外側から挿入されるボルト11が装着され、電源モジュール本体30とハウジングの容器本体10との固定に用いられる。
A mounting hole 321a2 opened in the vertical direction is provided below the
次に、図5に示すようにセルスタック本体320を構成する複数の単電池320aは、例えばアルミニウム又はステンレスを例とする、金属製の電極体及び電解液が封入されている開口箱状の外装本体部320a1と、電極端子320a3及び320a4、安全弁320a5、並びに電解液注入口を封止する封止栓320a6が設けられ、外装本体部320a1の開口を閉塞している蓋部320a2とを備え、蓋部320a2の表面及びその対向面である外装本体部320a1の底面を上下底面とした外形が扁平な角柱の形状を有する。
Next, as shown in FIG. 5, the plurality of
単電池320aにおいて各側面のうち面積の最も大きい面を主面Sとし、隣接する単電池320aの主面S同士が、間にスペーサ320bを介して対向して配列されることにより、セルスタック本体320が構成される。
In the
スペーサ320bは合成樹脂等の絶縁性材料により作成される部材であり、単電池320aの主面Sに挟み込まれる主板部320b1と、主板部320b1の周囲に形成され、単電池320aの配列方向に沿って双方に突出し、単電池320aの蓋部320a2の表面並びに他の側面を覆う側板部320b2とを有する。側板部320b2において、単電池320aの安全弁320a5と重なる部分には切り欠き320b3として、電極端子320a3又は320a4と干渉する部分は切り欠き320b4としてそれぞれ切り欠きが設けられる。
The spacer 320b is a member made of an insulating material such as a synthetic resin, and is formed around the main plate portion 320b1 sandwiched between the main surfaces S of the
これにより、単電池320aとスペーサ320bとがセルスタック本体320を構成するよう配列された状態において、電極端子320a3及び320a4はセルスタック本体320の上面に露出するとともに、対向する一対の切り欠き320b3は開口32xを構成して、安全弁320a5をセルスタック本体320の上面に露出させる。
Thus, in a state where the
なお、セルスタック本体320において両端に位置する単電池320aの表面は、スペーサ320bの主板部320b1と同一形状の主板部320c1と、互いに対向する向きにのみ突出して形成された側板部320c2とを有するスペーサ320cにより覆われる。両端の単電池320aは、スペーサ320cの側板部320c2に設けられた切り欠き320c3及び320c4と、スペーサ320cに隣接するスペーサ320bの側板部320b2に設けられた切り欠き320b3及び320b4とにより、電極端子320a3及び320a4並びに安全弁320a5をセルスタック本体320の上面に露出させている。
In addition, the surface of the
以上のような構成を有する電源パック1において、単電池320aは本発明の蓄電素子に相当し、セルスタック本体320は本発明のセルスタックに相当し、セルスタック32は本発明の電源モジュールに相当する。
In the
また、エンドプレート321aは本発明のエンドプレートに相当し、スタックバー322a〜322cは本発明のスタックバーに相当する。
The
このような構成を有する本実施の形態1の電源パック1は、セルスタック32において、スタックバー322a〜322cにおける一対の締結部の強度が連結部よりも大きいことを特徴とする。
The
以下、図6を参照して、本実施の形態1のスタックバーの構成について、スタックバー322aを例に取り、更に詳細な説明を行う。
Hereinafter, the configuration of the stack bar according to the first embodiment will be described in more detail with reference to FIG. 6 using the
スタックバー322aは、鋼(スチール)製の外形略矩形状の一枚板の部材である基材40をプレス加工することにより各部形状が一括して形成される。
As for the
基材40の両端は中央部分からそれぞれ同一方向に90度屈曲して一対の締結部42(スタックバー322aにおいては締結部322a1となる)を形成する。一対の締結部42の中間は長大な矩形状の連結部41(スタックバー322aにおいては連結部322a2となる)となり、スタックバー全体の外形を略コの字状にする。連結部41の中央には所定間隔で開口41aが設けられる。開口41aを設けることにより連結部41の重量を削減し、スタックバーを軽量化することができる。
Both ends of the
更に、基材40の周縁はフランジ加工され、連結部41に対して締結部42とは逆向きに屈曲したフランジ部40bを形成している。基材40においてフランジ部40bで囲まれた周囲は平坦なウェブ部40aとなり、エンドプレート321aとの締結に用いられる貫通孔42aが開口される。なお、連結部41においては開口41aの周縁もフランジ加工されることによりフランジ部40bが形成されている。
Furthermore, the peripheral edge of the
上記の説明において、フランジ部40bは本発明の凸部に相当する。また、ウェブ部40aは本発明の平面部に相当する。
In the above description, the
更に、連結部41と締結部42との境界には、これら両者を跨って、連結部41と締結部42との対向面側に突出する向きにウェブ部40aの表面を屈曲させてなる火打部40cが形成されている。火打部40cは締結部42の歪みを抑制し、連結部41に対する屈曲角が一定に保たれるようにする部位である。
Further, the striking portion formed by bending the surface of the
以上のような構成を有する本実施の形態1のスタックバーは、フランジ部40bの寸法において、締結部42が連結部41より大きくなっている。
In the stack bar of the first embodiment having the above configuration, the
すなわち、図7(a)の正面図におけるA−A直線による断面図である図7(b)、及び同正面図におけるB−B直線による断面図である図7(c)に示すように、連結部41のフランジ部40bの図中Y軸方向における寸法h1と締結部42のフランジ部40bの図4中X軸方向における寸法h2は、h2>h1の関係を有する。
That is, as shown in FIG. 7B, which is a cross-sectional view taken along line AA in the front view of FIG. 7A, and FIG. 7C, which is a cross-sectional view taken along line BB in the front view, The dimension h1 in the Y-axis direction in the drawing of the
ここで、スタックバー322a〜322cが、セルスタック本体320及びエンドプレート321aと組み合わされセルスタック32として完成している状態において考慮すべき力は、主にセルスタック本体320を起点として、連結部41に対してはセルスタック本体320の配列方向に直交する向きに、締結部42に対してはセルスタック本体320の配列方向に平行な向きにそれぞれ生じる荷重であり、おおまかにはいずれも主面としてのウェブ部40aに直交する。
Here, the force to be considered in a state where the
これらから、スタックバー322a〜322cの耐久性は、連結部41及び締結部42それぞれの断面性能で評価することができ、かつ、ウェブ部40aの寸法が同一であることから、断面係数のパラメータであるフランジ部40bの寸法の大小にて比較することができる。したがって、より大きな寸法h2のフランジ部40bを有する締結部42は寸法h1のフランジ部40bを有する連結部41よりも高い断面性能を有する。
From these, the durability of the
これにより、以下の効果を奏する。すなわち、従来の電源モジュールにおいては、セルスタックの形状保持や膨張抑制等の理由からエンドプレート及びスタックバーから構成される保持具でセルスタック全体を締結、保持することは慣用されていたものの、エンドプレートを拘束するスタックバーの構造の詳細は考慮されていなかった。 Thereby, the following effects are produced. That is, in the conventional power supply module, although it has been conventionally used to fasten and hold the entire cell stack with a holder composed of an end plate and a stack bar for reasons such as maintaining the shape of the cell stack and suppressing expansion, Details of the structure of the stack bar that restrains the plate were not considered.
一方で、セルスタック本体320からスタックバー322a〜322cに加わる荷重は、外装膨張等に起因する単電池の変形がセルスタック本体320の配列方向において積算されることや、連結部41と締結部42との面積比の違い等の原因で、応力として締結部42に加わる側のほうが連結部41に対して加わる側より大きくなる。特にエンドプレートを拘束するスタックバーの形状、特にエンドプレートの表面にまで回り込む略コの字状のものにおいては、スタックバーの耐久性にも力の応じた精密度が求められることを、本発明者は見いだした。
On the other hand, the load applied to the
更に、電源パック1のハウジングにおいては、スタックバーに隣接する側の空間は、エンドプレート321aが隣接する空間よりも余裕が小さく、スタックバーの強度を高める為に、例えば寸法を等方的に大きくすることは、電源モジュールの大型化、ひいては電源パック1の大型化を招く恐れがあった。
Furthermore, in the housing of the
以上のような考察に基づきなされた本実施の形態1の電源モジュールのスタックバーは、締結部42が連結部41より大きな寸法のフランジ部40bを有することにより、より大きな力が加わる部分の断面性能が高められている。これにより、セルスタック本体320の膨張や揺動その他の外力に抗してスタックセルを強固に保持し、本発明の電源モジュールとしてのセルスタック32の耐久性を高めることが可能となる。さらに、連結部41が締結部42より小さな寸法のフランジ部40bを有することにより、電源モジュールの小型化、ひいては電源パック1の小型化を可能とする。
The stack bar of the power supply module according to the first embodiment, which is based on the above consideration, has a cross-sectional performance of a portion to which a greater force is applied because the
(実施の形態2)
図8(a)は、本発明の実施の形態2に係るセルスタック32におけるスタックバーの構成を示す側面図であり、図8(b)は図8(a)のA−A直線による断面図である。ただし図1〜7と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 8A is a side view showing the configuration of the stack bar in the
本実施の形態2のスタックバーは、基本的な構成は実施の形態1と同様であって、図8(a)(b)に示すように、実施の形態1と同一の寸法h1のフランジ部40bを有する連結部41と、h1より大きい寸法のフランジ部40bを有する一対の締結部43とを備え、連結部41より締結部43の断面性能が高められていることにより、本発明の電源モジュールとしてのセルスタック32の耐久性を高めることが可能となる効果を奏する。
The basic structure of the stack bar of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and as shown in FIGS. 8A and 8B, the flange portion having the same dimension h1 as that of the first embodiment. The power supply module of the present invention includes a connecting
さらに本実施の形態2においては、図8(a)に示すように、締結部43において、フランジ部40bの寸法が両端にかけて連続的に変化している。具体的には、連結部41との境界においては実施の形態1と同様、連結部41のフランジ部40bの寸法h1に対してh2>h1である寸法h2であるのに対し、先端にてh3>h2である寸法h3に達するよう伸長している。
Further, in the second embodiment, as shown in FIG. 8A, in the
更に、図8(b)に示すように、締結部43のウェブ部40a上に形成された貫通孔43aの位置は、実施の形態1の貫通孔42aに比して連結部41寄りにシフトしている。
Further, as shown in FIG. 8B, the position of the through
これは以下の効果を奏する。すなわち、締結部43の断面性能は、フランジ部40bの寸法の変化に対応して先端に向かって増大するよう変化するが、締結部43とエンドプレート321aの結合の際に、エンドプレート321a上における締結圧の分布に偏りを生じさせる恐れがある。
This has the following effects. That is, the cross-sectional performance of the
本実施の形態2では、これに対し、更に貫通孔43aの位置をフランジ部40bの寸法が小さくなる向きにシフトさせることにより、締結ボルト323a(323b、323cも同様)による締結部43の締結圧の分布を偏らせて、フランジ部40bの寸法の変化による締結圧の分布の偏りを補償するようにしている。なお、本実施の形態の電源パック1においては、図2〜4に示すように、エンドプレート321aの下方にはハウジングの容器本体10との結合のための取付孔321a2を含む構造が位置し、ハウジング内には当該構造の上方がデッドスペースを形成している。したがってフランジ部40bの寸法変化は当該デッドスペースに吸収されるため、電源パックの容積に影響を与えることはない。
In the second embodiment, on the other hand, the fastening pressure of the
以上の本実施の形態2によれば、実施の形態1の効果に加えて、締結部43のフランジ部40bの寸法をより大きくしつつ、耐久性を更に向上させることが可能となる効果を奏する。
According to the second embodiment described above, in addition to the effects of the first embodiment, there is an effect that it is possible to further improve the durability while further increasing the size of the
なお、上記の説明においては、締結部43の断面性能が、フランジ部40bの寸法の変化に対応して先端に向かって増大するよう変化するものとしたが、図9(a)に示す締結部44のように、フランジ部40bの寸法の変化を先端から連結部41との境界へ向かって増大するよう変化させる構成としてもよい。この場合においては、図9(b)に示すように、締結部44のウェブ部40a上に形成された貫通孔44aの位置は、実施の形態1の貫通孔42aに比して先端寄りにシフトさせて、締結圧の分布の偏りを補償する。
In the above description, it is assumed that the cross-sectional performance of the
エンドプレート321aの設計、形状に合わせて図8、図9に示す構成を適宜使い分けることで、電源モジュール、ひいては電源パックの柔軟性を高めることが可能となる。
By appropriately using the configurations shown in FIGS. 8 and 9 in accordance with the design and shape of the
(実施の形態3)
図10(a)は、本発明の実施の形態3に係るセルスタック32におけるスタックバーの構成を示す側面図であり、図10(b)及び10(c)はそれぞれ図10(a)のA−A直線による断面図、B−B直線による断面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 10 (a) is a side view showing the configuration of the stack bar in the
本実施の形態3のスタックバーは、実施の形態1と同様に、単一のスチール製の部材を屈曲させることにより作成され、周縁がフランジ加工されることにより、図10(b)に示すように、ウェブ部40a及びフランジ部40bを有する連結部45と、連結部45から連続して形成された締結部46とを備える。
As in the first embodiment, the stack bar according to the third embodiment is formed by bending a single steel member, and the peripheral edge thereof is flanged, as shown in FIG. 10 (b). In addition, a connecting
更に、本実施の形態3においては、締結部46は、図10(c)に示すように、連結部46同様両端にフランジ部40bを有することに加えて、ウェブ部40aの中央が断面略コの字状に折り返されてなるコルゲート部40dを有する。コルゲート部40dはフランジ部40bと同一の寸法h5を有し、したがって締結部46の断面形状は矩形の波板となっている。
Further, in the third embodiment, as shown in FIG. 10C, the
更に、連結部45のフランジ部40bは、締結部46のフランジ部40b及びコルゲート部40dの寸法と同一の寸法h5を有する。
Further, the
以上のような構成を有する本実施の形態3のスタックバーは、フランジ部40bの寸法において、締結部46と連結部45とで同一である一方、締結部46がコルゲート部40dを備えたことにより、ウェブ部40aに対して直交する部位の数が増えていることを特徴とする。
The stack bar of the third embodiment having the above-described configuration is the same in the dimensions of the
これにより以下の効果を奏する。すなわち、スタックバーの基材40の断面性能は、フランジ部の寸法の他に、ウェブ部40aに対する折り返し部分の個数を増大させることによっても高めることができる。したがって、コルゲート部40dの付加により、フランジ部40bに加えてウェブ部40aに対して2倍の折り返し部分を有する締結部46は、連結部45と実質上同一の厚みを有する場合であっても、実施の形態1と同様、連結部45より断面性能が高められていることにより、本発明の電源モジュールとしてのセルスタック32の耐久性を高めることが可能となる効果を奏する。
This produces the following effects. That is, the cross-sectional performance of the
さらに、スタックバー全体の実質的な厚みを均一化できるため、セルスタック32の寸法を小型化でき、ひいては電源モジュール本体30、電源パック1の更なる小型化、集積化を実現することが可能となる。
Further, since the substantial thickness of the entire stack bar can be made uniform, the size of the
なお、上記の説明においては、締結部46は、コルゲート部40dの付加によりフランジ部40bに加えてウェブ部40aに対して2倍の折り返し部分を有するものとしたが、締結部の断面性能が連結部より高められていれば、折り返しの回数、パターン、形状等は任意であってよい。
In the above description, the
なお、上記の各実施の形態においては、スタックバー322a〜322cは、いずれも基材の全周面に渡ってフランジ部40bが設けられているものとしたが、本発明のスタックバーは、フランジ部の寸法の異なりにより、締結部の断面性能が連結部より高められていていれば、フランジ部は締結部及び/又は連結部の一部にのみ設ける構成であるとしてもよい。
In each of the above embodiments, the
一例として、図11(a)の平面図及び図(b)の正面図に示す構成例は、連結部41の延伸方向において、フランジ部40bを断続的に形成したものである。図11(a)に示すように、フランジ部40bは、ウェブ部40a上の開口41aを跨ぐように形成したことにより、図11(b)の図中A−A直線に示すように、開口41aの周囲のフランジ部40bが断面性能の向上に寄与している。なお、図中B−B直線における断面図は、実施の形態1の図7(c)と同様であり、したがって、本構成例でも連結部41の延伸方向に連続的にフランジ部40bが形成されているのと同様の効果が得られ、フランジ部の除去によるスタックバーの軽量化、ひいては電源モジュールの軽量化を可能とする効果を更に奏する。
As an example, in the configuration example shown in the plan view of FIG. 11A and the front view of FIG. 11B, the
また、上記の各実施の形態においては、スタックバーのフランジ部40bはいずれもセルスタック本体320から離れる向きに形成されるものとして説明を行ったが、本発明のスタックバーは、周縁又は内部に設けられたフランジ部又は実施の形態2のコルゲート部のように、セルスタック本体320に向かって直立又は交差する壁面を形成するように屈曲又は湾曲等したパターンが形成されることによって断面計数が増大することにより断面性能が向上すればよく、その屈曲又は湾曲の具体的な態様によって限定されるものではない。
Further, in each of the above embodiments, the description has been given on the assumption that each of the
一例として、図12(a)(b)に示す構成例は、基材40の周縁をウェブ部40aに平行なコルゲート部40eとして成形したものである。本構成例においても、コルゲート部40eにおいて連結部41の寸法h1、締結部42の寸法h2の間にh2>h1の関係があることにより、実施の形態1の場合と同様、断面性能に変化を与えて、本発明の電源モジュールとしてのセルスタック32の耐久性を高めることが可能となる効果を奏する。さらに、セルスタック32において縁端が露出しない構成となっていることから、取扱いが容易であり、他の部材との干渉により破損等の影響を与えることを低減することが可能となる。
As an example, in the configuration example shown in FIGS. 12A and 12B, the periphery of the
更なる一例として、本発明の凸部は、フランジ部としてスタックバーの周縁にのみ形成されるものではない。図13(a)(b)に示す構成例は、基材40の内側に凸部40fを設けたものである。本構成例においても、凸部40fにおいて連結部41の寸法h1、締結部42の寸法h2の間にh2>h1の関係があることにより、実施の形態1の場合と同様、断面性能に変化を与えて、本発明の電源モジュールとしてのセルスタック32の耐久性を高めることが可能となる効果を奏する。
As a further example, the convex part of this invention is not formed only in the periphery of a stack bar as a flange part. In the configuration example shown in FIGS. 13A and 13B, a
また、上記の説明においては、本発明のスタックバーの強度は、断面性能であるとし、断面係数によって調整されうるものとして説明を行ったが、断面性能の調整は、断面積又は極断面係数等によって調整する構成であるとしてもよい。したがって、スタックバーの断面形状は任意であってよく、一例としてはフランジ部を有さない平板状の態様として、連結部及び締結部の厚さ又は形状を違えることによって断面性能の各パラメータを調整するようにしてもよい。更に、本発明の強度は、軸力、剪断力その他の断面力に対する抗力であるとしてもよい。 In the above description, the strength of the stack bar of the present invention is assumed to be the cross-sectional performance and can be adjusted by the cross-sectional modulus. It is good also as a structure adjusted by. Therefore, the cross-sectional shape of the stack bar may be arbitrary. For example, as a flat plate-like form having no flange portion, each parameter of the cross-sectional performance is adjusted by changing the thickness or shape of the connecting portion and the fastening portion. You may make it do. Furthermore, the strength of the present invention may be a resistance against an axial force, a shearing force, or other cross-sectional force.
更に、上記の説明においては、セルスタック32の保持具はスタックバー322a〜322cとエンドプレート321aとの組合せであるとしたが、本発明は、エンドプレートを省略してスタックバーのみでセルスタックを締結する構成として実現してもよい。
Furthermore, in the above description, the holder for the
更に、スタックバー322a〜322cとエンドプレート321aとの固定は締結ボルト323a〜323cによるものとしたが、リベット加締めや接着剤等の技術的手段によるものであってもよく、固定の態様によって限定されない。
Furthermore, the
また、上記の説明においては、本発明のハウジングは、合成樹脂製の容器本体10及び蓋部20から構成される、外形が直方体の容器であるとした。一方で、ハウジングは金属その他の材料及びこれらの組合せとして実現してもよく、更に、3つ以上の部材の組合せとして実現してもよい。更に、ハウジングの外形は立方体、円筒形、または多角柱状の形状であってもよい。要するに、本発明のハウジングはその形状、具体的な材料または構成によって限定されるものではない。
In the above description, the housing of the present invention is a container having a rectangular parallelepiped shape, which is composed of the
また、上記の説明においては、セルスタックを構成する単電池としての本発明の蓄電素子は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池であるとしたが、電気化学反応により充放電可能な電池であれば、ニッケル水素電池その他各種の二次電池を用いてもよい。また、一次電池であってもよい。更に、電気二重層キャパシタその他各種のキャパシタであってもよい。要するに、本発明の蓄電素子は電極体と電解液を収納容器内に封入してなる電気を蓄積可能な素子であれば、起電力を発生させるための具体的な方式によって限定されるものではない。 In the above description, the storage element of the present invention as a unit cell constituting the cell stack is a non-aqueous electrolyte secondary battery represented by a lithium ion secondary battery, but is charged by an electrochemical reaction. As long as the battery can be discharged, a nickel metal hydride battery or other various secondary batteries may be used. Moreover, a primary battery may be sufficient. Furthermore, an electric double layer capacitor and other various capacitors may be used. In short, the power storage element of the present invention is not limited by a specific method for generating electromotive force as long as it is an element capable of accumulating electricity formed by sealing an electrode body and an electrolyte in a storage container. .
要するに、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。 In short, the present invention may be implemented by adding various modifications to the above-described embodiment, including those described above, as long as they do not depart from the spirit of the present invention.
以上のような本発明は、電源モジュールの耐久性を向上させることが可能になる効果を有し、例えば二次電池のような蓄電素子を有する電源モジュールにおいて有用である。 The present invention as described above has an effect of improving the durability of the power supply module, and is useful in a power supply module having a power storage element such as a secondary battery.
1 範囲、電源パック
10 容器本体
11 ボルト
20、320a2 蓋部
21a、21b、320a3、320a4 電極端子
22 排気筒
24、34 電装品サブユニット
30 電源モジュール本体
31 排気口
32 セルスタック
32a カバー
32b 保持具
32x、41a、330c 開口
33 バスバーアセンブリユニット
40 基材
40a ウェブ部
40b フランジ部
40d、40e コルゲート部
42、43、44、46、322a1 締結部
42a、43a、44a、322a0、331b 貫通孔
320 セルスタック本体
320a 単電池
320a1 外装本体部
320b、320c スペーサ
320b1、320c1 主板部
320b2、320c2 側板部
320b3、320b4、320c3 切り欠き
320a5 安全弁
320a6 封止栓
321a エンドプレート
321a1、321a2、330e、332a1 取付孔
322a、322b、322c スタックバー
323a、323b、323c 締結ボルト
330a 枠体
330b 下段面
330d 中段面
330x 溝部
331 遮熱体
331a 遮熱本体板
331c 取付ネジ
332a、332b、332c バスバー
1 Range,
Claims (3)
前記セルスタックの両端にそれぞれ配置された一対のエンドプレートと、
前記エンドプレートと接続される締結部及び前記締結部同士を繋ぐ連結部とを有するスタックバーとを備え、
前記スタックバーの全部又は一部には、前記セルスタックに対して直立又は交差する壁面を形成するように突出、屈曲又は湾曲してなる凸部が形成されており、
前記締結部は前記連結部よりも前記凸部の寸法が大きい、
電源モジュール。 A cell stack including a plurality of power storage elements;
A pair of end plates respectively disposed at both ends of the cell stack;
A stack bar having a fastening portion connected to the end plate and a connecting portion connecting the fastening portions;
All or a part of the stack bar is formed with a convex portion that protrudes, bends, or curves so as to form a wall surface that is upright or intersects with the cell stack ,
The fastening part has a larger dimension of the convex part than the connecting part,
Power supply module.
請求項1に記載の電源モジュール。 The dimensions of the convex portion of the fastening portion, the power supply module of claim 1 comprising less toward the engagement position between the fastening portion and the end plate.
請求項1または2に記載の電源モジュール。 The convex portion is formed on a part of the periphery of the connecting portion of the stack bar, and an opening having a convex portion is formed on a plane portion of the portion where the convex portion is not formed.
The power supply module according to claim 1 or 2 .
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