JP6716102B1 - 蓄電デバイス、蓄電デバイス集合体及び電動自動車 - Google Patents

蓄電デバイス、蓄電デバイス集合体及び電動自動車 Download PDF

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Abstract

熱接着性樹脂層３８を有した積層体の外装部材２０に蓄電素子１１を封入し、電動自動車１に駆動源として搭載される蓄電デバイス１０において、外装部材２０が周縁シール部２１と、周縁シール部２１の内縁から所定の深さで形成されるとともに蓄電素子１１を収納する収納部１６とを有し、収納部１６の深さ方向（Ｚ方向）及び深さ方向に直交するＸ方向が電動自動車１の前後方向または左右方向に配置されるとともに、収納部１６の深さ方向（Ｚ方向）及びＸ方向に垂直なＹ方向が電動自動車１の高さ方向に配置されるようにした。

Description

本発明は、電動自動車に搭載される蓄電デバイス及びその製造方法に関する。また本発明は、蓄電デバイスに用いられる蓄電デバイス用外装部材に関する。また本発明は蓄電デバイスを用いた蓄電デバイス集合体及び電動自動車に関する。
近年、環境対策や省資源化等の観点から、駆動力の少なくとも一部をモータが供給する電動自動車が注目されている。この電動自動車には、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等がある。電気自動車はモータのみを動力源とし、ハイブリッド自動車及びプラグインハイブリッド自動車はモータ及びエンジンを動力源とする。
電動自動車に搭載される従来の蓄電デバイスは特許文献１に開示される。この蓄電デバイスは電池素子を外装部材により覆う平面視矩形の薄型二次電池から成っている。電池素子はセパレータを介して正極板と負極板とを対向配置し、正極板と負極板との間には電解質が配される。外装部材は金属箔を有した２つの積層体を熱接着性樹脂層により熱接着して電池素子を封入する。この時、正極板及び負極板にそれぞれ接続される端子が外装部材から突出する。
蓄電デバイスは厚さ方向に積み重ねられるとともに平面視矩形の短手方向に並設され、複数の蓄電デバイスから成る組電池が形成される。また組電池は蓄電デバイスの厚さ方向に積み重ねられ、複数の組電池から成る複合組電池が電動自動車のフロア下に設置される。
特許第３７１９２３５号公報（第４頁〜第１１頁、第７図）
しかしながら、上記従来の蓄電デバイスによると、車載時に高さ方向に積み重ねられるため下方の蓄電デバイスに上方の蓄電デバイスの重量が加わる。これにより、積層体から成る外装部材が変形し、車の振動等によって加重が大きくなると外装部材が破損する場合がある。このため、蓄電デバイス及び電動自動車の信頼性が低下する問題があった。
本発明は、信頼性を向上できる蓄電デバイス、蓄電デバイス集合体及び電動自動車を提供することを目的とする。また本発明は信頼性を向上できる蓄電デバイスに用いられる蓄電デバイス用外装部材及び蓄電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、熱接着性樹脂層を有する積層体の外装部材に蓄電素子を封入し、電動自動車に駆動源として搭載される蓄電デバイスにおいて、前記外装部材が周縁シール部と、前記周縁シール部の内縁から所定の深さで形成されるとともに前記蓄電素子を収納する収納部とを有し、前記収納部の深さ方向及び前記収納部の深さ方向に直交する第１方向が電動自動車の前後方向または左右方向に配置されるとともに、前記収納部の深さ方向及び前記第１方向に直交する第２方向が電動自動車の高さ方向に配置されることを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスにおいて、前記収納部の前記第１方向の長さが前記第２方向の長さよりも大きいことを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスにおいて、前記収納部の前記第１方向の長さが前記第２方向の長さの２倍〜３０倍であることを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスにおいて、前記第１方向に延びる前記周縁シール部が折曲により前記収納部の周壁上に重ねられることを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスにおいて、前記外装部材の流れ方向が前記第１方向に直交することを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスにおいて、前記蓄電素子が第１電極端子及び第２電極端子を有し、前記第１電極端子及び前記第２電極端子が前記第２方向に延びる前記周縁シール部から突出することを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスにおいて、前記第１方向に対向する前記周縁シール部の一方から前記第１電極端子が突出し、他方から前記第２電極端子が突出することを特徴としている。
また本発明は、上記各構成の蓄電デバイスを前記収納部の深さ方向に複数並設して外装容器に収納し、電動自動車に搭載される蓄電デバイス集合体において、複数の前記蓄電デバイスを並設した方向の長さが前記第２方向の長さよりも大きいことを特徴としている。
また本発明は、上記構成の蓄電デバイス集合体において、複数の前記蓄電デバイスを並設した方向の長さよりも前記第１方向の長さが大きいことを特徴としている。
また本発明は、上記構成の蓄電デバイス集合体において、前記外装容器が載置される載置部材を備え、前記載置部材が温度調整機能を有することを特徴としている。
また本発明は、上記構成の蓄電デバイス集合体において、前記外装容器が載置される載置部材を備え、前記載置部材が液体吸収材により形成されることを特徴としている。
また本発明の電動自動車は、上記構成の蓄電デバイス集合体と、前記蓄電デバイス集合体から電力供給される駆動モータと、前記駆動モータにより駆動される車輪とを備え、前記蓄電デバイス集合体が車体底部に高さ方向に１段で配置されることを特徴としている。
また本発明は、電動自動車に駆動源として搭載される蓄電デバイスの蓄電素子を封入する蓄電デバイス用外装部材において、熱接着性樹脂層を有する積層体であり、一面に開口部を開口して所定の深さに形成されるとともに前記蓄電素子を収納する収納部と、前記開口部の周縁から外周側に突出して前記第２包装材を熱接着するフランジ部とを有し、前記収納部の深さ方向に垂直な面内で前記収納部の所定の第１方向の長さが前記第１方向に直交する第２方向の長さよりも大きく、前記積層体の流れ方向が前記第１方向に直交することを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイス用外装部材において、前記収納部の前記第１方向の長さが前記第２方向の長さの２倍〜３０倍であることを特徴としている。
また本発明は、電動自動車に駆動源として搭載される蓄電デバイスの製造方法において、熱接着性樹脂層を有する積層体により収納部を備えた外装部材を準備する工程と、前記収納部に蓄電素子を収納して前記外装部材により包装する工程とを備え、前記収納部の深さ方向及び前記収納部の深さ方向に直交する第１方向が電動自動車の前後方向または左右方向に配置されるとともに、前記収納部の深さ方向及び前記第１方向に直交する第２方向が電動自動車の高さ方向に配置され、前記収納部の前記第１方向の長さが前記第２方向の長さよりも大きいことを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスの製造方法において、前記収納部の前記第１方向の長さが前記第２方向の長さの２倍〜３０倍であることを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスの製造方法において、前記外装部材により包装する工程が、前記熱接着性樹脂層の熱接着により前記外装部材を封止する周縁シール部を前記外装部材の周部に形成し、前記第２方向に延びる前記周縁シール部を折曲して前記収納部の周壁上に重ねることを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスの製造方法において、前記外装部材の流れ方向に対して前記第１方向が直交することを特徴としている。
本発明によると、蓄電デバイスが外装部材の収納部の深さ方向及び深さ方向に直交する第１方向を電動自動車の前後方向または左右方向に配置される。また、収納部の深さ方向及び第１方向に直交する第２方向が電動自動車の高さ方向に配置される。これにより、複数の蓄電デバイスを積み重ねずに電動自動車に設置して所望の電力を供給することができる。従って、積み重ねた際の加重による外装部材の破損を防止することができ、蓄電デバイス、蓄電デバイス集合体及び電動自動車の信頼性を向上することができる。
また本発明の蓄電デバイス用外装部材によると、積層体により形成され、収納部及びフランジ部を有する。また、収納部の深さ方向に垂直な面内で収納部の第１方向の長さが第１方向に直交する第２方向の長さよりも大きく、積層体の流れ方向が第１方向に直交する。これにより、フランジ部を熱接着して周縁シール部が形成され、第１方向に延びる周縁シール部を折曲した際に蓄電デバイス用外装部材のピンホール及びクラックを低減することができる。従って、蓄電デバイスの歩留りを向上することができる。
本発明の第１実施形態の電動自動車を示す側面図 本発明の第１実施形態の電動自動車を示す上面図 本発明の第１実施形態の電動自動車の蓄電デバイスパックを示す斜視図 本発明の第１実施形態の電動自動車の蓄電デバイスを示す分解斜視図 本発明の第１実施形態の電動自動車の蓄電デバイスを示す側面断面図 本発明の第１実施形態の電動自動車の蓄電デバイスの外装部材の包装材を示す断面図 本発明の第２実施形態の電動自動車の蓄電デバイスを示す分解斜視図 本発明の第２実施形態の電動自動車の蓄電デバイスを示す側面断面図 本発明の第２実施形態の電動自動車の蓄電デバイスを保護カバーで覆った状態を示す側面断面図 本発明の第２実施形態の電動自動車の蓄電デバイスを他の保護カバーで覆った状態を示す側面断面図 本発明の第３実施形態の電動自動車の蓄電デバイスを示す分解斜視図 本発明の第４実施形態の電動自動車を示す上面図
＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１、図２は第１実施形態の電動自動車１の側面図及び上面図を示している。電動自動車１は車輪２を駆動する動力源として駆動モータ３を備えている。電動自動車１の車体のフロア下には駆動モータ３に電力を供給する駆動源として蓄電デバイスパック５（蓄電デバイス集合体）が設置される。
図３は蓄電デバイスパック５の斜視図を示している。蓄電デバイスパック５は複数の蓄電デバイス１０を並設し、外装容器６により覆われる。複数の蓄電デバイス１０を包装した蓄電デバイスモジュールを複数並設して蓄電デバイスパック５を構成してもよい。
各蓄電デバイス１０には金属から成る正極の電極端子１２及び負極の電極端子１３（図４参照）が設けられる。電極端子１２及び電極端子１３は所定の順に電気接続され、一対の接続端子（不図示）が外装容器６から突出する。
外装容器６は熱接着性樹脂層、金属箔及び基材層を積層した積層体により形成される。各蓄電デバイス１０と外装容器６との間の空間に充填材（不図示）を充填し、熱接着性樹脂層を熱接着して外装容器６が密封される。尚、外装容器６を射出成形品により形成してもよい。
図４、図５は蓄電デバイス１０の分解斜視図及び側面断面図を示している。蓄電デバイス１０は外装部材２０に蓄電素子１１を封入した二次電池から成っている。蓄電デバイス１０として例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムイオン全固体電池、鉛蓄電池、ニッケル水素蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池、ニッケル鉄蓄電池、ニッケル亜鉛蓄電池、酸化銀亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池等が用いられる。
蓄電素子１１は正極板と負極板（いずれも不図示）とを絶縁体のセパレータ（不図示）を介して対向配置して形成される。正極板及び負極板にはそれぞれ電極端子１２、１３が接続される。長尺状のセパレータ、正極板及び負極板を巻回して蓄電素子１１を形成することができる。シート状の正極板、セパレータ、負極板、セパレータの順に複数段に積層して蓄電素子１１を形成してもよい。また、長尺状のセパレータ、正極板及び負極板を折り畳みにより積層して蓄電素子１１を形成してもよい。
正極板と負極板との間には電解質が配される。本実施形態では電解質が電解液から成り、外装部材２０の内部に充填される。電解質として固体電解質またはゲル電解質を用いてもよい。
外装部材２０は内面に熱接着性樹脂層３８（図６参照）を有した積層体から成る包装材１５（第１包装材）及び包装材２５（第２包装材）を備えている。
図６は包装材１５の積層構造を示す断面図である。包装材２５は包装材１５と同じ積層構造になっている。包装材１５及び包装材２５は基材層３４、バリア層３６、熱接着性樹脂層３８を順に積層して形成される。包装材１５及び包装材２５の厚みは強度を考慮して５０μｍ以上が望ましく、蓄電デバイス１０の軽量化を考慮して４００μｍ以下が望ましい。
基材層３４は絶縁性を有し、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルムにより形成される。基材層３４の厚みは例えば、１０μｍ以上７５μｍ以下に形成される。耐熱性の向上のために一軸延伸フィルムまたは二軸延伸フィルムにより基材層３４を形成するとより望ましい。
また、耐ピンホール性、絶縁性等の向上のために、異なる素材の樹脂フィルムを複数積層して基材層３４を形成してもよい。この時、複数の樹脂フィルムはポリウレタン系、アクリル系等の接着剤により接着される。本実施形態では、ポリエチレンテレフタレート（厚み１２μｍ）とナイロン（厚み１５μｍ）とを接着剤（厚み４μｍ）により積層して基材層３４を形成している。
バリア層３６は金属箔により形成され、水蒸気、酸素、光等の侵入を防止する。バリア層３６を形成する金属として、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン等を用いることができる。バリア層３６の厚みは例えば、１０μｍ以上３００μｍ以下に形成される。基材層３４とバリア層３６とはポリウレタン系、アクリル系等の接着剤（不図示）により接着される。本実施形態では厚み４０μｍのアルミニウム箔によりバリア層３６を形成している。
熱接着性樹脂層３８は熱接着性を有する樹脂であればよく、例えばポリプロピレン、酸変性ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等の熱接着性樹脂により形成される。異なる素材の樹脂を複数積層して熱接着性樹脂層３８を形成してもよい。熱接着性樹脂層３８の厚みは例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下に形成される。熱接着性樹脂層３８はバリア層３６上に押出して形成される。熱接着性樹脂層３８を形成するフィルムをバリア層３６上に接着剤により接着してもよい。
本実施形態では、バリア層３６上に酸変性ポリプロピレン（厚み４０μｍ）、ポリプロピレン（厚み４０μｍ）を順に押出して熱接着性樹脂層３８を形成している。
図４、図５において、包装材２５は矩形のシート状に形成される。包装材１５は収納部１６及びフランジ部１７を有している。収納部１６は一面に略矩形の開口部１６ａを開口し、蓄電素子１１を収納する。フランジ部１７は開口部１６ａの周縁から外周側に突出した環状に形成される。
フランジ部１７及び包装材２５の対向する熱接着性樹脂層３８（図６参照）を熱接着することにより、収納部１６の周囲に沿う環状の周縁シール部２１（図５参照）が形成される。これにより、収納部１６が周縁シール部２１の内縁から所定の深さに形成され、周縁シール部２１によって封止される。
包装材１５はシート成形によってフランジ部１７に対して収納部１６を所定の深さに凹設して形成される。この時、収納部１６は深さ方向に垂直な面内で一方向に延びた略矩形に形成される。
収納部１６の深さは成形時のクラック等が発生しないように包装材１５のバリア層３６の厚みに応じて決められる。本実施形態では４０μｍの厚みのバリア層３６に対して収納部１６の深さを５ｍｍ〜１０ｍｍに形成している。この時、収納部１６の深さ方向に垂直な面内の各コーナーＲは例えば約３ｍｍ、深さ方向に平行な面内の各コーナーＲは例えば約１．５ｍｍに形成される。尚、バリア層３６の厚みを大きくすることにより、収納部１６の深さを例えば、５ｍｍ〜３０ｍｍに形成することができる。
蓄電デバイス１０は収納部１６の深さ方向（Ｙ方向）を電動自動車１の前後方向に配置される。また、収納部１６の深さ方向に垂直な面内の長手方向（Ｘ方向、第１方向）を電動自動車１の左右方向に配置され、短手方向（Ｚ方向、第２方向）を電動自動車１の高さ方向に配置される。即ち、収納部１６の深さ方向に直交するＸ方向を電動自動車１の左右方向に配置され、収納部１６の深さ方向及びＸ方向に直交するＺ方向を電動自動車１の高さ方向に配置される。
収納部１６はシート成形により形成されるため深さを大きくすることが困難である。これに対して、収納部１６は深さ方向に垂直な面内で直交する２方向の長さＡｘ、Ａｚを深さ方向の長さＡｙよりも容易に大きくすることができる。このため、収納部１６の深さ方向（Ｙ方向）を電動自動車１の前後方向に配置することにより、複数の蓄電デバイス１０を積み重ねずに電動自動車１に設置して所望の電力を供給することができる。従って、積み重ねた際の加重による外装部材２０の破損を防止することができ、蓄電デバイス１０の信頼性を向上することができる。
加えて、電解質が電解液からなる場合は、蓄電デバイス１０を収納部１６の深さ方向（Ｙ方向）に積み重ねると包装材２５が加重により撓むため電解液が周部に押し出される。このため、中央部の正極板と負極板との間の電解液が不足し、蓄電デバイス１０のエネルギー密度が低下する。従って、収納部１６の深さ方向（Ｙ方向）を前後方向に配置し、電解液を含む蓄電デバイス１０のエネルギー密度の低下を防止することができる。
また、収納部１６の深さ方向に垂直な面内の短手方向（Ｚ方向）を高さ方向に配置するため、蓄電デバイス１０の高さを小さくして電動自動車１の居住性を向上することができる。この時、収納部１６はＸ方向に長く延びてＸ方向の長さＡｘがＺ方向の長さＡｚよりも大きいため、高さを抑制して容量の大きい蓄電デバイス１０を得ることができる。
収納部１６のＸ方向の長さＡｘはＺ方向の長さＡｚの２倍〜３０倍に形成される。長さＡｘが長さＡｚの２倍よりも小さいと蓄電デバイス１０の容量が小さくなる。このため、長さＡｘを長さＡｚの２倍以上に形成し、蓄電デバイス１０の容量を大きくすることができる。また、長さＡｘが長さＡｚの３０倍を超えると包装材１５を容易に成形できないため歩留りが低下する。このため、長さＡｘを長さＡｚの３０倍以下に形成し、包装材１５の成形時の歩留りを向上することができる。
また、Ｘ方向に延びる周縁シール部２１は一点鎖線２１’で示すように熱接着時にＺ方向に突出し、熱接着後に折曲して収納部１６の周壁上に重ねられる。これにより、蓄電デバイス１０の高さをより小さくすることができる。
この時、積層体から成る包装材１５、２５の流れ方向（ＭＤ）はＺ方向（Ｘ方向に直交）に配される。積層体を流れ方向に平行に折曲すると金属箔のクラックや樹脂フィルムのピンホールが発生する可能性が高くなる。包装材１５、２５の流れ方向がＸ方向に直交するため、Ｘ方向に延びる周縁シール部２１を折曲した際に外装部材２０のクラック及びピンホールの発生を抑制することができる。
包装材１５、２５の流れ方向（ＭＤ）は、バリア層３６の金属箔（アルミニウム合金箔等）の圧延方向（ＲＤ）に対応する。包装材１５、２５のＴＤは金属箔のＴＤに対応する。金属箔の圧延方向（ＲＤ）は圧延目により判別できる。
また、包装材１５、２５の熱接着性樹脂層３８の複数の断面を電子顕微鏡で観察して海島構造を確認し、熱接着性樹脂層３８の厚み方向に垂直な方向の島の径の平均が最大であった断面と平行な方向をＭＤと判断することができる。金属箔の圧延目により包装材１５、２５のＭＤを特定できない場合に、この方法によりＭＤを特定することができる。
具体的には、熱接着性樹脂層３８の長さ方向の断面と、当該長さ方向の断面と平行な方向から１０度ずつ角度を変更し、長さ方向の断面と垂直な方向までの各断面（合計１０の断面）について、それぞれ電子顕微鏡写真で観察して海島構造を確認する。次に、各断面上の個々の島について、熱接着性樹脂層３８の厚み方向に垂直な方向の両端を結ぶ直線距離によって島の径ｄを計測する。次に、各断面毎に、大きい方から上位２０個の島の径ｄの平均を算出する。そして、島の径ｄの平均が最も大きかった断面と平行な方向をＭＤと判断する。
電極端子１２及び電極端子１３はＺ方向に延びてＸ方向に対向する周縁シール部２１から突出する。このため、蓄電デバイス１０の高さをより低くすることができる。また、Ｘ方向に対向する周縁シール部２１の一方から電極端子１２が突出し、他方から電極端子１３が突出する。電極端子１２及び電極端子１３が接近すると電極端子１２及び電極端子１３の近傍の温度上昇が大きくなるため蓄電デバイス１０が経年劣化し易い。このため、電極端子１２及び電極端子１３をＸ方向に離れて配置することにより、蓄電デバイス１０の経年劣化を抑制することができる。
蓄電デバイス１０は、成形加工された外装部材２０を準備する工程後、蓄電素子１１を外装部材２０により包装する包装工程を行って製造される。また、必要に応じて包装工程後に折曲工程が設けられる。
外装部材２０を成形加工する成形工程はロール状の積層体を所定長さで裁断し、冷間成形によりフランジ部１７に対して収納部１６を凹設して包装材１５を形成する。この時、包装材１５、２５はロール状の積層体の流れ方向（ＭＤ）をＺ方向に配して形成される。成形工程により外装部材２０を準備してもよく、成形加工された外装部材２０を入手して外装部材２０を準備してもよい。
包装工程は電極端子１２、１３をフランジ部１７上に配して蓄電素子１１を収納部１６に収納し、収納部１６内に電解液を充填する。次に、包装材１５のフランジ部１７に包装材２５を熱接着して収納部１６の周囲に沿う周縁シール部２１を形成し、収納部１６を封止する。これにより、蓄電素子１１が外装部材２０により包装される。
折曲工程は積層体の流れ方向に垂直なＸ方向に延びた周縁シール部２１を折曲して収納部１６の周壁上に重ねる。
前述の図３において、蓄電デバイスパック５は複数の蓄電デバイス１０をＹ方向に並設して形成され、高さ方向に１段で電動自動車１に設置される。尚、複数の蓄電デバイスパック５をＸ方向またはＹ方向に並べて電動自動車１に設置してもよい。
蓄電デバイスパック５のＺ方向の長さＢｚは蓄電デバイス１０の収納部１６のＺ方向の長さＡｚと略同じ長さに形成される。蓄電デバイスパック５のＸ方向の長さＢｘは蓄電デバイス１０のＸ方向の長さと略同じ長さに形成される。また、蓄電デバイス１０をＹ方向に並設するため、蓄電デバイスパック５のＹ方向の長さＢｙはＺ方向の長さＢｚよりも大きくなっている。
電動自動車１がセダンタイプまたはコンパクトカータイプの場合には、蓄電デバイスパック５の高さ（Ｚ方向の長さＢｚ）は例えば１００ｍｍ以下に形成される。電動自動車１がＳＵＶタイプまたはワンボックスタイプの場合には、蓄電デバイスパック５の高さ（Ｚ方向の長さＢｚ）は例えば１５０ｍｍ以下に形成される。
また、蓄電デバイスパック５のＹ方向の長さＢｙは蓄電デバイス１０の個数によって異なるが、Ｙ方向の長さＢｙよりもＸ方向の長さＢｘを大きく形成すると好ましい。これにより、蓄電デバイス１０の個数を少なくして大容量の蓄電デバイスパック５を得ることができる。
本実施形態によると、蓄電デバイス１０は外装部材２０の収納部１６の深さ方向（Ｙ方向）が電動自動車１の前後方向に配置される。また、収納部１６の深さ方向に直交するＸ方向（第１方向）が電動自動車１の左右方向に配置される。収納部１６の深さ方向及びＸ方向に直交するＺ方向（第２方向）が電動自動車１の高さ方向に配置される。即ち、収納部１６の深さ方向に垂直な面内で直交するＸ方向（第１方向）及びＺ方向（第２方向）がそれぞれ電動自動車１の左右方向及び高さ方向に配置される。
これにより、複数の蓄電デバイス１０を積み重ねずに電動自動車１に設置して所望の電力を供給することができる。従って、積み重ねた際の加重による外装部材２０の破損を防止することができ、蓄電デバイス１０の信頼性を向上することができる。また、蓄電デバイス１０が電解液を含む場合に、収納部１６の深さ方向（Ｙ方向）を前後方向に配置して蓄電デバイス１０のエネルギー密度の低下を防止することができる。
また、収納部１６の深さ方向に垂直な面内の短手方向（Ｚ方向）を高さ方向に配置するため、収納部１６のＸ方向の長さＡｘがＺ方向の長さＡｚよりも大きい。これにより、蓄電デバイス１０の高さを低くして電動自動車１の居住性を向上できるとともに、容量の大きい蓄電デバイス１０を得ることができる。
また、収納部１６のＸ方向の長さＡｘがＺ方向の長さＡｚの２倍〜３０倍であるので、容量の大きい蓄電デバイス１０を得られるとともに外装部材２０の歩留りを向上することができる。
また、Ｘ方向に延びる周縁シール部２１が折曲により収納部１６の周壁上に重ねられるので、蓄電デバイス１０の高さをより低くすることができる。
また、包装材１５、２５の流れ方向がＸ方向に直交するので、Ｘ方向に延びる周縁シール部２１を折曲した際に外装部材２０のクラック及びピンホールの発生を抑制することができる。
また、電極端子１２及び電極端子１３がＺ方向に延びる周縁シール部２１から突出するので、蓄電デバイス１０の高さをより低くすることができる。
また、Ｘ方向に対向する周縁シール部２１の一方から電極端子１２が突出し、他方から電極端子１３が突出するので、蓄電デバイス１０の経年劣化を抑制することができる。
また、蓄電デバイスパック５（蓄電デバイス集合体）が蓄電デバイス１０を収納部１６の深さ方向（Ｙ方向）に並設して形成され、蓄電デバイスパック５のＹ方向の長さＢｙがＺ方向の長さＢｚよりも大きい。これにより、蓄電デバイスパック５の高さを低くして所望の電力を供給することができる。
また、電動自動車１の高さ方向に蓄電デバイスパック５が１段で設置されるため、電動自動車１の居住性を向上することができる。
＜第２実施形態＞
次に、図７、図８は第２実施形態の蓄電デバイス１０の分解斜視図及び側面断面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図６に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は包装材２５の形状が第１実施形態と異なっており、その他の部分は第１実施形態と同様である。
包装材２５は包装材１５と同様に収納部２６及びフランジ部２７を有している。収納部２６は一面に略矩形の開口部２６ａを開口する。包装材１５の収納部１６及び包装材２５の収納部２６に蓄電素子１１が収納される。フランジ部２７は開口部２６ａの周縁から外周側に突出した環状に形成される。
フランジ部１７及びフランジ部２７の熱接着性樹脂層３８（図６参照）を熱接着することにより、収納部１６及び収納部２６の周囲に沿う環状の周縁シール部２１が形成される。これにより、周縁シール部２１の内縁から所定の深さに形成される収納部１６及び収納部２６が周縁シール部２１によって封止される。
また、Ｘ方向に延びる周縁シール部２１は熱接着時に一点鎖線２１’で示すようにＺ方向に突出し、熱接着後に折曲して収納部１６または収納部２６の周壁上に重ねられる。
蓄電デバイス１０は収納部１６、２６の深さ方向（Ｙ方向）を電動自動車１の前後方向に配置される。また、収納部１６、２６の深さ方向に垂直な面内の長手方向（Ｘ方向）を電動自動車１の左右方向に配置され、短手方向（Ｚ方向）を電動自動車１の高さ方向に配置される。
これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、包装材１５及び包装材２５がそれぞれ収納部１６及び収納部２６を備えるので、蓄電素子１１の体積を大きくして蓄電デバイス１０の容量を大きくすることができる。従って、蓄電デバイスパック５（図３参照）を形成する蓄電デバイス１０の数量を削減し、蓄電デバイスパック５の製造工数を削減することができる。
図９に示すように、蓄電デバイス１０は保護カバー８、９により覆われていてもよい。保護カバー８、９は射出成形により一面に開口を有した断面矩形の有底筒状に形成される。また、保護カバー９の外形が保護カバー８の開口よりも小さく形成される。
外装部材２０の周部に突出する周縁シール部２１は保護カバー９は周壁に沿って折曲され、保護カバー８が周縁シール部２１に沿って保護カバー９に被嵌される。これにより、周縁シール部２１は収納部１６、２６の開口部１６ａ、２６ａ（図７参照）の周縁から離れた位置で折曲される。このため、周縁シール部２１の折曲によるクラックやピンホールの発生を低減することができる。
図１０は、図９と異なる形状の保護カバー８、９により覆われた蓄電デバイス１０を示している。保護カバー８、９は射出成形により略同一形状に形成され、一面に開口を有した有底筒状に形成される。蓄電デバイス１０は折曲工程を省かれ、外装部材２０の周部に突出する周縁シール部２１を保護カバー８、９の周壁により挟んだ状態で保護カバー８、９が固定される。これにより、周縁シール部２１が保護される。折曲工程が省かれるため、周縁シール部２１の折曲によるクラックやピンホールの発生を低減することができる。
尚、第１実施形態の蓄電デバイス１０についても同様の保護カバー８、９により外装部材２０を覆ってもよい。
＜第３実施形態＞
次に、図１１は第３実施形態の蓄電デバイス１０の分解斜視図を示している。説明の便宜上、前述の図７、図８に示す第２実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は包装材１５及び包装材２５が単一部材により形成される。その他の部分は第２実施形態と同様である。
外装部材２０は収納部１６を有する包装材１５と、収納部２６を有する包装材２５とがＺ方向に連続して一体に形成される。包装材１５のフランジ部１７と包装材２５のフランジ部２７とは折り線２０ａを介して面一に形成される。
収納部１６または収納部２６内に蓄電素子１１を配した後、外装部材２０はＸ方向に延びる折り線２０ａ上で折曲される。そして、対向するフランジ部１７、２７を熱接着して周縁シール部２１が形成される。
本実施形態によると、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。また、包装材１５及び包装材２５が単一部材により形成されるので、蓄電デバイス１０の部品点数を削減することができる。
本実施形態において、開口部１６ａ、２６ａを近接し、折り線２０ａを開口部１６ａ、２６ａの周縁に沿って設けてもよい。これにより、蓄電デバイス１０の下面を平坦に形成することができる。このため、蓄電デバイス１０が設置される設置面と蓄電デバイス１０との密着性が高くなり、蓄電デバイス１０の放熱性を向上することができる。
尚、第１、第２実施形態の包装材１５と包装材２５とを下端の折り線を介して連設される単一部材により形成してもよい。
＜第４実施形態＞
次に、図１２は第４実施形態の電動自動車１の上面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図６に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は第１実施形態に対して蓄電デバイスパック５の配置が異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
蓄電デバイスパック５は電動自動車１の車体のフロア下に設置され、蓄電デバイス１０の並設方向を電動自動車１の左右方向に配置される。これにより、蓄電デバイス１０は収納部１６（図４参照）の深さ方向（Ｙ方向）を電動自動車１の左右方向に配置される。また、収納部１６の深さ方向に垂直な面内の長手方向（Ｘ方向、第１方向）を電動自動車１の前後方向に配置され、短手方向（Ｚ方向、第２方向）を電動自動車１の高さ方向に配置される。即ち、収納部１６の深さ方向に直交するＸ方向を電動自動車１の前後方向に配置され、収納部１６の深さ方向及びＸ方向に直交するＺ方向を電動自動車１の高さ方向に配置される。
これにより、複数の蓄電デバイス１０を積み重ねずに電動自動車１に設置して所望の電力を供給することができる。従って、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、電動自動車１の走行時に前面のフロントグリルを介して内部に取り込まれた空気が後方に流通し、蓄電デバイスパック５の各蓄電デバイス１０に接触する。このため、蓄電デバイス１０を冷却することができる。
尚、第２実施形態または第３実施形態の蓄電デバイス１０を電動自動車１に設置し、蓄電デバイス１０の並設方向を電動自動車１の左右方向に配置してもよい。
第１〜第４実施形態において、収納部１６、２６のＹ方向に垂直な断面形状を略矩形に形成しているが、長円、楕円、多角形等の他の形状でもよい。
また、蓄電デバイスパック５の外装容器６を温度調整機能を有した載置部材上に載置してもよい。例えば、載置部材を金属プレートにより形成して蓄電デバイスパック５の熱を放熱し、蓄電デバイス１０の温度上昇を抑制することができる。この時、載置部材に循環水を流通してもよい。また、蓄電デバイス１０が全固体電池等の場合に載置部材にヒータを設け、ヒータのオンオフによって蓄電デバイス１０を適温に維持してもよい。
また、蓄電デバイスパック５の外装容器６を液体吸収材により形成される載置部材上に載置してもよい。例えば、載置部材を不織布により形成し、蓄電デバイスパック５から電解液が漏れた際に載置部材により吸収することができる。
また、駆動モータ３に電力を供給する蓄電デバイス１０が二次電池から成るが、キャパシタ（電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等）であってもよい。
本発明によると、蓄電デバイスを搭載した電動自動車に広く利用可能である。
１ 電動自動車
２ 車輪
３ 駆動モータ
５ 蓄電デバイスパック
６ 外装容器
１０ 蓄電デバイス
１１ 蓄電素子
１２、１３ 電極端子
１５、２５ 包装材
１６、２６ 収納部
１６ａ、２６ａ 開口部
１７、２７ フランジ部
２０ 外装部材
２０ａ 折り線
２１ 周縁シール部
３４ 基材層
３６ バリア層
３８ 熱接着性樹脂層

Claims (10)

  1. 熱接着性樹脂層を有する積層体の外装部材に蓄電素子を封入し、電動自動車に駆動源として搭載される蓄電デバイスにおいて、前記外装部材が周縁シール部と、前記周縁シール部の内縁から所定の深さで形成されるとともに前記蓄電素子を収納する収納部とを有し、前記収納部の深さ方向及び前記収納部の深さ方向に直交する第１方向が電動自動車の前後方向または左右方向に配置されるとともに、前記収納部の深さ方向及び前記第１方向に直交する第２方向が電動自動車の高さ方向に配置され、
    前記外装部材を覆う有底筒状の第１保護部材カバー及び第２保護部材カバーを設けるとともに、前記第１保護カバーの外形が前記第２保護カバーの開口よりも小さく形成され、前記第１方向に延びる前記周縁シール部が前記第１保護カバーに沿って折曲されて前記第２保護カバーが前記周縁シール部に沿って被嵌され、前記外装部材の流れ方向が前記第１方向に直交することを特徴とする蓄電デバイス。
  2. 前記収納部の前記第１方向の長さが前記第２方向の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス。
  3. 前記収納部の前記第１方向の長さが前記第２方向の長さの２倍〜３０倍であることを特徴とする請求項２に記載の蓄電デバイス。
  4. 前記蓄電素子が第１電極端子及び第２電極端子を有し、前記第１電極端子及び前記第２電極端子が前記第２方向に延びる前記周縁シール部から突出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の蓄電デバイス。
  5. 前記第１方向に対向する前記周縁シール部の一方から前記第１電極端子が突出し、他方から前記第２電極端子が突出することを特徴とする請求項４に記載の蓄電デバイス。
  6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の蓄電デバイスを前記収納部の深さ方向に複数並設して外装容器に収納し、電動自動車に搭載される蓄電デバイス集合体において、複数の前記蓄電デバイスを並設した方向の長さが前記第２方向の長さよりも大きいことを特徴とする蓄電デバイス集合体。
  7. 複数の前記蓄電デバイスを並設した方向の長さよりも前記第１方向の長さが大きいことを特徴とする請求項６に記載の蓄電デバイス集合体。
  8. 前記外装容器が載置される載置部材を備え、前記載置部材が温度調整機能を有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の蓄電デバイス集合体。
  9. 熱接着性樹脂層を有する積層体の外装部材に蓄電素子を封入した蓄電デバイスを前記収納部の深さ方向に複数並設して外装容器に収納し、電動自動車に駆動源として搭載される蓄電デバイス集合体において、
    前記外装部材が周縁シール部と、前記周縁シール部の内縁から所定の深さで形成されるとともに前記蓄電素子を収納する収納部とを有し、前記収納部の深さ方向及び前記収納部の深さ方向に直交する第１方向が電動自動車の前後方向または左右方向に配置されるとともに、前記収納部の深さ方向及び前記第１方向に直交する第２方向が電動自動車の高さ方向に配置され、
    前記蓄電デバイスが全固体電池から成るとともに、前記外装容器が載置される載置部材を備え、前記載置部材がヒータを有することを特徴とする蓄電デバイス集合体。
  10. 請求項６〜請求項９のいずれかに記載の蓄電デバイス集合体と、前記蓄電デバイス集合体から電力供給される駆動モータと、前記駆動モータにより駆動される車輪とを備え、前記蓄電デバイス集合体が車体底部に高さ方向に１段で配置されることを特徴とする電動自動車。
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