JP6720547B2 - 蓄電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電素子と、外装体とを備える蓄電装置に関する。
従来、外装体内に、複数の蓄電素子を収容した蓄電装置が知られている。外装体からは、外部機器が接続される外部接続端子が突出していて、外部接続端子と外装体とが一体成形されている(例えば特許文献1参照)。
特開2015−11849号公報
ところで、特許文献1に記載の蓄電装置においては、外部接続端子の一部が外装体の内部で露出しているために、外部接続端子と外装体との境界に沿って外部からの水が侵入してしまうおそれがある。また、外部接続端子が露出していることにより、その露出した部分を起因として不用意な短絡が生じるおそれもある。
このため、本発明の目的は、防水性及び絶縁性を高めることのできる蓄電装置及びその製造方法を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電装置は、蓄電素子と、外装体とを備える蓄電装置であって、外部機器が接続される接続部を有する外部接続端子と、外部接続端子に組み付けられて、蓄電素子に電気的に接続された導電部材とを備え、組み付けられた外部接続端子と導電部材とは、外装体に封止され、外部接続端子の接続部が外装体から露出し、外部接続端子における接続部以外の部分が外装体に封止されている。
これによれば、外部接続端子と導電部材とが組み付けられた状態で外装体に封止され、当該外装体から外部接続端子の接続部が露出し、外部接続端子の接続部以外の部分が外装体によって封止される。これにより、外部接続端子及び導電部材を伝ってくる水の侵入経路を塞ぐことができ、絶縁性も確保することができる。
また、導電部材における蓄電素子に接続される部分は、外装体から露出していてもよい。
これによれば、導電部材における蓄電素子に接続される部分が外装体から露出しているので、蓄電素子と導電部材との接続作業を容易に行うことができる。
また、蓄電装置は、さらに、外部接続端子と導電部材とを固定する固定部材を有し、固定部材は、外部接続端子と導電部材とを固定した状態で、外装体に封止されていてもよい。
これによれば、固定部材が外部接続端子と導電部材とを固定した状態で外装体に封止されているので、外部接続端子と導電部材とを固定部材により強固に組み付けることができる。また、封止されていることにより、固定部材の緩みを抑制することができる。
また、導電部材における蓄電素子に電気的に接続される接続位置と、外部接続端子が組み付けられる組み付け位置との途中経路は、屈曲、湾曲及び折曲の少なくとも1つの形状を有していてもよい。
これによれば、導電部材における接続位置と組み付け位置との途中経路が、屈曲、湾曲及び折曲の少なくとも一つの形状を有しているので、接続位置と組み付け位置とを直線状に結んだ形状よりも、導電部材が長い形状となる。これにより、水の侵入経路を長くすることができ、万が一水が侵入したとしても外装体内まで到達しにくくすることができる。
また、接続位置と組み付け位置とを直線状に結んだ形状よりも、導電部材が長い形状であるので、外装体によって封止される面積を大きくすることができる。したがって、接続部と外部機器との接続作業時の耐トルク性を高めることができる。
また、導電部材は、接続位置から組み付け位置までの少なくとも一部が組み付け位置よりも上方となる形状を有し、導電部材における少なくとも一部の立ち上がり部分は、外装体に封止されていてもよい。
これによれば、導電部材の接続位置から組み付け位置までの少なくとも一部が組み付け
位置よりも上方に配置され、当該一部の立ち上がり部分の一部が外装体に封止されているので、万が一水が侵入したとしても、接続位置まで水が到達しにくくなる。
また、導電部材の周縁部には、凹部及び凸部の少なくとも一方が形成されていてもよい。
これによれば、導電部材の周縁部に凹部及び凸部の少なくとも一方が形成されているので、水の侵入経路をより長くすることができる。
本発明の他の態様に係る蓄電装置の製造方法は、上述の蓄電装置の製造方法であって、外部接続端子と、導電部材とを組み付けた状態で、樹脂材料によりインサート成形することで外装体を形成する。
これによれば、上述の蓄電装置と同等の作用効果を奏することができる。
本発明によれば、蓄電装置の防水性及び絶縁性を高めることができる。
本発明の実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電装置を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電ユニットを分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る正極外部端子の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る正極外部端子の分解斜視図である。 実施の形態に係る第一外装体の正極外部端子近傍の構造を示す上面図である。 実施の形態に係る第一外装体の正極外部端近傍の構造を示す下面図である。 図6におけるVIII−VIII線を含むZX平面での断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。
(実施の形態)
まず、蓄電装置1の構成について、説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る蓄電装置1の外観を示す斜視図である。また、図2は、本発明の実施の形態に係る蓄電装置1を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。
なお、これらの図では、Z軸方向を上下方向として示しており、以下ではZ軸方向を上下方向として説明するが、使用態様によってはZ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるため、Z軸方向は上下方向となることには限定されない。以下の図においても、同様である。
蓄電装置1は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる装置である。例えば、蓄電装置1は、電力貯蔵用途や電源用途などに使用される電池モジュールである。特に、本実施の形態では、蓄電装置1は、例えば自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、スノーモービル、農業機械、建設機械などの移動体のエンジン始動用バッテリーとして用いられることが好ましい。この場合、蓄電装置1は、例えば、メンテナンスや交換作業を容易にするなどのために、当該移動体のボンネットやトランク内などの容易に触れることができる場所に露出された状態で設置される。また、蓄電装置1は、単独(単体)で外部負荷に給電可能、または、単独(単体)で外部電源から充電可能なものである。つまり、電気自動車やプラグインハイブリッド電気自動車などの動力用電源として複数の電池モジュール(蓄電装置)を接続してケースに収容し電池パックとする構成もあるが、本実施の形態における蓄電装置1は、このような構成とは異なるものである。なお、外部負荷または外部電源に応じて、複数の蓄電装置1を電気的に連結して電池パックを構成することにしてもよい。
図1及び図2に示すように、蓄電装置1は、第一外装体11と第二外装体12とからなる外装体10を備えている。また、蓄電装置1は、外装体10内方に収容される蓄電ユニット20と保持部材30とバスバー41、42とサーミスタ50等を備えている。
外装体10は、蓄電装置1の外装体を構成する矩形状(箱状)の容器(モジュールケース)であり、一部においてのみ外部と連通可能とされ、ほぼ密閉された状態(準密閉状態)で使用される。つまり、外装体10は、蓄電ユニット20、保持部材30、バスバー41、42及びサーミスタ50の外方に配置され、この蓄電ユニット20等を所定の位置に配置し、蓄電ユニット20等を衝撃などから保護する。また、外装体10は、例えばポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)またはABS樹脂等の絶縁性の樹脂材料により構成されている。外装体10は、これにより、蓄電ユニット20等が外部の金属部材などに接触することを回避する。
ここで、外装体10は、外装体10の蓋体を構成する第一外装体11と、外装体10の本体を構成する第二外装体12とを有している。第一外装体11は、第二外装体12の開口を閉塞する扁平な矩形状のカバー部材であり、この第一外装体11には正極外部端子13と負極外部端子14とが設けられている。蓄電装置1は、この正極外部端子13と負極外部端子14とを介して、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電する。また、第二外装体12は、開口が形成された有底矩形筒状のハウジングであり、蓄電ユニット20、保持部材30、バスバー41、42及びサーミスタ50等を収容する。
なお、第一外装体11と第二外装体12とは、同じ材質の部材で形成されていてもよいし、異なる材質の部材で形成されていてもかまわない。
なお、第一外装体11の具体的な構成については、後述する。
蓄電ユニット20は、複数の蓄電素子100(本実施の形態では、12個の蓄電素子100)と複数のバスバー200とを有しており、第一外装体11に設けられた正極外部端子13と負極外部端子14とに電気的に接続される。つまり、複数の蓄電素子100のうちのいずれかの蓄電素子100の正極端子が、バスバー200を介して、正極外部端子13と電気的に接続される。また、複数の蓄電素子100のうちのいずれかの蓄電素子100の負極端子が、バスバー200を介して、負極外部端子14と電気的に接続される。
また、蓄電ユニット20は、複数の蓄電素子100が縦置きになった状態でX軸方向に並べられて、第二外装体12内に配置される。そして、蓄電ユニット20は、上方から第一外装体11が被せられて、外装体10の内方に収容される。なお、蓄電ユニット20の詳細な構成の説明については、後述する。
保持部材30は、バスバー41、42を保持し、バスバー41、42と他の部材との絶縁、及び、バスバー41、42の位置規制を行うことができる部材である。特に、保持部材30は、バスバー41、42を、蓄電ユニット20内のバスバー200、正極外部端子13及び負極外部端子14に対して位置決めする。
具体的には、保持部材30は、蓄電ユニット20の上方(Z軸方向プラス側)に載置され、蓄電ユニット20に対して位置決めされる。また、保持部材30上に、バスバー41、42が載置されて位置決めされる。また、保持部材30上に、第一外装体11が配置される。これにより、バスバー41、42は、蓄電ユニット20内のバスバー200と、第一外装体11に設けられた正極外部端子13及び負極外部端子14とに対して位置決めされる。
また、保持部材30は、サーミスタ50を保持する機能も有している。つまり、保持部材30は、サーミスタ50が取り付けられることで、サーミスタ50を蓄電素子100に対して位置決めし、かつ、蓄電素子100に対して押圧した状態で固定する。
なお、保持部材30は、例えばPC、PP、PE、PPS、PBTまたはABS樹脂等の絶縁性の樹脂材料により形成されているが、絶縁性を有する部材であればどのような材質で形成されていてもかまわない。
バスバー41、42は、蓄電ユニット20内のバスバー200と、第一外装体11に設けられた正極外部端子13及び負極外部端子14とを電気的に接続する。つまり、バスバー41は、蓄電ユニット20内の一端に配置されたバスバー200と正極外部端子13とを電気的に接続する導電性の部材であり、バスバー42は、蓄電ユニット20内の他端に配置されたバスバー200と負極外部端子14とを電気的に接続する導電性の部材である。
なお、バスバー41、42は、導電性の部材として、例えば銅で形成されているが、バスバー41、42の材質は特に限定されない。また、バスバー41、42は、同じ材質の部材で形成されていてもよいし、異なる材質の部材で形成されていてもかまわない。
サーミスタ50は、蓄電素子100に対して取り付けられる温度センサである。つまり、サーミスタ50は、蓄電素子100に取り付けられて、蓄電素子100の温度を計測する。本実施の形態では、2つの蓄電素子100に対して2つのサーミスタ50が配置されている。
次に、蓄電ユニット20の構成について、詳細に説明する。
図3は、本発明の実施の形態に係る蓄電ユニット20を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。
同図に示すように、蓄電ユニット20は、複数の蓄電素子100と、複数のバスバー200と、複数のスペーサ300(複数の第1スペーサ310、一対の第2スペーサ320及び一対の第3スペーサ330)と、一対の挟持部材400と、複数の拘束部材500と、バスバーフレーム600と、遮熱プレート700とを備えている。
蓄電素子100は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池(単電池)であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子100は、扁平な矩形状を有しており、第1スペーサ310に隣接して配置されている。つまり、複数の蓄電素子100のそれぞれが、複数の第1スペーサ310のそれぞれと交互に配置され、X軸方向に並べられている。本実施の形態では、12個の蓄電素子100が11個の第1スペーサ310と交互に隣接して配置されている。なお、蓄電素子100は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。
また、同図に示すように、蓄電素子100は、容器110、正極端子120及び負極端子130を備えている。なお、容器110内方には、電極体(発電要素)及び集電体(正極集電体及び負極集電体)等が配置され、また、電解液(非水電解質)などの液体が封入されているが、詳細な説明は省略する。
容器110は、金属からなる矩形筒状で底を備える筐体本体と、当該筐体本体の開口を閉塞する金属製の蓋部とで構成されている。また、容器110は、電極体等を内部に収容後、蓋部と筐体本体とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。このように、容器110は、同図のZ軸方向プラス側に蓋部、X軸方向両側の側面に長側面、Y軸方向両側の側面に短側面、Z軸方向マイナス側に底面を有する直方体形状の容器である。なお、容器110の材質は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属であるのが好ましい。
正極端子120は、正極集電体を介して、電極体の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子130は、負極集電体を介して、電極体の負極に電気的に接続された電極端子であり、いずれも容器110の蓋部に取り付けられている。つまり、正極端子120及び負極端子130は、電極体に蓄えられている電気を蓄電素子100の外部空間に導出し、また、電極体に電気を蓄えるために蓄電素子100の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。本実施の形態では、蓄電素子100は、正極端子120及び負極端子130を上方に向けた状態で配置されている。
バスバー200は、蓄電ユニット20内の複数の蓄電素子100のそれぞれと電気的に接続されるバスバーである。つまり、バスバー200は、複数の蓄電素子100が有するそれぞれの電極端子と電気的に接続される導電性の部材であり、当該複数の蓄電素子100が有するいずれかの電極端子同士を電気的に接続する。具体的には、バスバー200は、複数の蓄電素子100が有するそれぞれの電極端子の表面上に配置され、当該電極端子に接続(接合)される。
本実施の形態では、5枚のバスバー200が配置されており、12個の蓄電素子100は、当該5枚のバスバー200によって、並列に接続された3つずつの蓄電素子100の組が、4組直列に接続された構成となっている。また、端部に配置されるバスバー200は、上述のバスバー41、42と接続され、これによって、正極外部端子13及び負極外部端子14と電気的に接続される。
なお、バスバー200は、導電性の部材として、例えばアルミニウムで形成されているが、バスバー200の材質は特に限定されない。また、バスバー200は、全てが同じ材質の部材で形成されていてもよいし、いずれかのバスバーが異なる材質の部材で形成されていてもかまわない。
スペーサ300は、複数の第1スペーサ310と、一対の第2スペーサ320と、一対の第3スペーサ330とを有しており、例えばPC、PP、PE、PPS、PBTまたはABS樹脂等の絶縁性の樹脂により形成されている。なお、第1スペーサ310、第2スペーサ320及び第3スペーサ330は、絶縁性を有する部材であればどのような材質で形成されていてもよく、また、全てが同じ材質の部材で形成されていてもよいし、いずれかのスペーサが異なる材質の部材で形成されていてもかまわない。
第1スペーサ310は、蓄電素子100の側方(X軸方向プラス側またはマイナス側)に配置される、当該蓄電素子100と他の部材とを絶縁する板状部材である。つまり、第1スペーサ310は、隣り合う2つの蓄電素子100の間に配置され、当該2つの蓄電素子100間を絶縁する。本実施の形態では、12個の蓄電素子100のそれぞれの蓄電素子100の間に、11枚の第1スペーサ310が配置されている。
また、第1スペーサ310は、蓄電素子100の正面側または背面側の略半分(X軸方向に2つに分けた場合の略半分)を覆うように、形成されている。つまり、第1スペーサ310の正面側または背面側の両面(X軸方向の両面)には凹部が形成されており、当該凹部に上記の蓄電素子100の略半分が挿入される。このような構成により、蓄電素子100の側方の第1スペーサ310が、蓄電素子100のほとんどの部分を覆うこととなるので、第1スペーサ310によって、蓄電素子100と他の導電性部材との間の絶縁性を向上させることができている。
第2スペーサ320は、後述する挟持部材400と外装体10との間に配置され、挟持部材400と外装体10との間を絶縁する板状部材である。また、第2スペーサ320は、外装体10に外部から衝撃が加えられた場合等に、蓄電ユニット20を保護する緩衝部材としての機能も有する。つまり、一対の第2スペーサ320が一対の挟持部材400を両側から挟み込むようにして当該一対の挟持部材400と外装体10との間に配置されており、蓄電ユニット20内の蓄電素子100等を絶縁し、かつ、外部からの衝撃から保護する。
第3スペーサ330は、複数の蓄電素子100におけるX軸方向の最外側に配置される、複数の蓄電素子100と他の部材とを絶縁する板状部材である。具体的には、複数の蓄電素子100のうち、最も外方に位置する一対の蓄電素子100の外側面は、第1スペーサ310には覆われていないために、この一対の第3スペーサ330によって、当該蓄電素子100の外側面を覆っている。これにより、一対の第3スペーサ330が、複数の蓄電素子100と、挟持部材400との間に配置されることになり、複数の蓄電素子100と、挟持部材400とを絶縁する。
挟持部材400及び拘束部材500は、蓄電素子100の電極体の積層方向において、蓄電素子100を外方から圧迫する部材である。つまり、挟持部材400及び拘束部材500は、複数の蓄電素子100を当該積層方向の両側から挟み込むことで、複数の蓄電素子100に含まれるそれぞれの蓄電素子100を両側から圧迫する。なお、蓄電素子100の電極体の積層方向とは、電極体の正極、負極及びセパレータが積層される方向であり、複数の蓄電素子100の並び方向(X軸方向)と同じ方向である。つまり、複数の蓄電素子100は、当該積層方向に配列されている。
具体的には、挟持部材400は、複数の蓄電素子100のX軸方向両側に配置された平板状部材(エンドプレート)であり、複数の蓄電素子100、複数の第1スペーサ310及び第3スペーサ330を、当該複数の蓄電素子100、複数の第1スペーサ310及び第3スペーサ330の並び方向(X軸方向)の両側から挟み込んで保持する。なお、挟持部材400は、強度の観点等から、例えば鋼やステンレス等の金属製(導電性)の部材で形成されているが、これに限定されず、例えば強度の高い絶縁性の部材で形成されていてもよい。
拘束部材500は、両端が挟持部材400に取り付けられて、複数の蓄電素子100を拘束する長尺状かつ平板状の部材(拘束バー)である。つまり、拘束部材500は、当該複数の蓄電素子100、複数の第1スペーサ310及び一対の第3スペーサ330を跨ぐように配置され、当該複数の蓄電素子100、複数の第1スペーサ310及び第3スペーサ330に対してこれらの並び方向(X軸方向)における拘束力を付与する。
本実施の形態では、複数の蓄電素子100の両側方(Y軸方向両側)に2つの拘束部材500が配置されており、当該2つの拘束部材500で当該複数の蓄電素子100を当該両側方から挟み込んで拘束する。なお、拘束部材500は、挟持部材400と同様に、例えば鋼やステンレス等の金属製の部材で形成されているのが好ましいが、金属以外の部材で形成されていてもかまわない。
バスバーフレーム600は、バスバー200と他の部材との絶縁、及び、バスバー200の位置規制を行うことができる部材である。特に、バスバーフレーム600は、バスバー200を、蓄電ユニット20内の複数の蓄電素子100に対して位置決めする。
具体的には、バスバーフレーム600は、複数の蓄電素子100の上方(Z軸方向プラス側)に載置され、複数の蓄電素子100に対して位置決めされる。また、バスバーフレーム600上には、バスバー200が載置されて位置決めされる。これにより、バスバー200は、複数の蓄電素子100に対して位置決めされ、そして、当該複数の蓄電素子100が有するそれぞれの電極端子に接合される。なお、バスバーフレーム600は、例えばPC、PP、PE、PPS、PBTまたはABS樹脂等の絶縁性の樹脂材料により形成されているが、絶縁性を有する部材であればどのような材質で形成されていてもかまわない。
遮熱プレート700は、蓄電素子100の安全弁の排気の流路の内方に配置される断熱性を有する板状の部材である。具体的には、遮熱プレート700は、蓄電素子100の安全弁の上方に位置するように、バスバーフレーム600の上方に配置される。つまり、遮熱プレート700は、異常時等に蓄電素子100の安全弁からガスが排出された場合に、蓄電ユニット20の上方に配置される回路基板等の電気機器を当該ガスの熱から保護する。なお、遮熱プレート700は、本実施の形態では、熱伝導性の低いステンレスなどの金属材料で形成されているが、これに限定されず、耐熱性が高く熱伝導性の低い材料であればよく、例えばガラス繊維で強化されたPPSやPBT等の樹脂、あるいはセラミック等で形成されていてもかまわない。
以上のように構成された蓄電装置1において、第一外装体11の構成について、詳細に説明する。
図1及び図2に示すように、第一外装体11は、第二外装体12の開口を閉塞する蓋体である。第一外装体11には、上面視略T字状に上方に突出した中空の収容突部80が形成されており、この収容突部80の内部空間に、回路基板(図示省略)やリレー(図示省略)などの電気機器と、これらと蓄電ユニット20内の蓄電素子100とを接続するための配線(図示省略)とが収容されている。
ここで、回路基板には、例えば、蓄電素子100の充電状態や放電状態、電圧値、電流値、温度などの各種情報を取得し、監視し、制御したり、リレーのオン、オフを制御したり、他の機器と通信を行ったりするための制御回路が設けられている。
また、収容突部80の上面には、正極外部端子13とバスバー41との接続部分を露出させるための第一開口81と、負極外部端子14とバスバー42との接続部分を露出させるための第二開口82とが設けられている。通常時であると、第一開口81及び第二開口82は、収容突部80に取り付けられた閉塞部材83、84によって閉塞されている。また、組み立て時或いはメンテナンス時であると、閉塞部材83、84が収容突部80から取り外され、第一開口81及び第二開口82は露出している。
そして、第一外装体11は、正極外部端子13と、負極外部端子14とを一体的に備えている。具体的には、第一外装体11をなす樹脂材料によって、正極外部端子13と、負極外部端子14とをインサート成形することで、第一外装体11、正極外部端子13及び負極外部端子14が一体成形されている。
図4は、実施の形態に係る正極外部端子13の概略構成を示す斜視図である。図5は、実施の形態に係る正極外部端子13の分解斜視図である。
なお、負極外部端子14においても正極外部端子13と概ね同じ構成であるので、負極外部端子14の説明は省略する。
図4及び図5に示すように、正極外部端子13は、外部接続端子131と、導電部材132と、固定部材133とを備えている。
外部接続端子131は、外部機器が電気的に接続される接続部1311と、外部接続端子131自体の回転を規制する回転規制部1312とを一体的に備えている。
接続部1311は、略円錐台状に形成されており、第一外装体11から露出している。
回転規制部1312は、接続部1311の基端部から連続して形成された二段円板状の部位である。回転規制部1312の上段部には、周方向に沿って形成された複数の突部1313が形成されている。複数の突部1313は、第一外装体11に埋設されることで、第一外装体11に係止され、外部接続端子131自体の回転を規制する。また、回転規制部1312の下段部の底面には、固定部材133が係合するネジ穴1314(図8参照)が形成されている。ネジ穴1314は、その中心軸が接続部1311の中心軸C1に重なるように形成されている。
導電部材132は、外部接続端子131に組み付けられて、蓄電素子100に電気的に接続される上面視略L字状の板体である。具体的に、導電部材132は、長尺な本体部1321と、本体部1321の基端部から、当該本体部1321の長手方向に直交する方向に突出する突出部1322とを備えている。
突出部1322の先端部には貫通孔1323が形成されている。この貫通孔1323に固定部材133を挿通して、当該固定部材133を外部接続端子131に締結すれば、外部接続端子131に導電部材132が組み付けられる。つまり、貫通孔1323は、導電部材132における外部接続端子131が組み付けられる組み付け位置である。
また、本体部1321の両側部には、半円状に切り欠かれた複数の凹部1329が設けられている(図6参照)。
本体部1321の先端部は、他の部分よりも幅が広い拡幅部1324である。本体部1321における拡幅部1324とその他の部分との間には、拡幅部1324の方が一段高くなるように段差状の立ち上がり部分1328が形成されている。また、拡幅部1324には、貫通孔1325が形成されている。貫通孔1325に、図示しない固定部材を挿通して、当該固定部材をバスバー41に締結すれば、拡幅部1324がバスバー41に組み付けられる。これにより、導電部材132は、バスバー41を介して蓄電素子100に電気的に接続される。つまり、拡幅部1324は、蓄電素子100に電気的に接続される部分である。また、貫通孔1325は、導電部材132における蓄電素子100に接続される接続位置である。この接続位置と、組み付け位置との途中経路は、本体部1321から拡幅部1324及び突出部1322が突出しているために、屈曲した形状を2つ有している。なお、この途中経路においては、屈曲、湾曲及び折曲の少なくとも1つの形状を有していればよい。これにより、接続位置と組み付け位置とを直線状に結んだ形状よりも導電部材132が長い形状となる。また、立ち上がり部分1328によって、拡幅部1324は組み付け位置よりも上方に配置されている。
また、バスバー41の組み付け後には、バスバー41は、拡幅部1324の下方に配置されるため、導電部材132の段差内に収められる。
固定部材133は、組み付けられた外部接続端子131と導電部材132とを固定するネジであり、固定軸1331(ネジ軸)と、ネジ頭1332とを有する。固定部材133の固定軸1331(ネジ軸)を、導電部材132の貫通孔1323に挿通し、外部接続端子131のネジ穴1314に螺合することで、外部接続端子131と導電部材132とが固定される。固定時においては、固定部材133のネジ頭1332と、外部接続端子131とが導電部材132を挟持している。このとき、固定部材133のネジ頭1332は、導電部材132から突出し、固定部材133の固定軸1331は、外部接続端子131の中心軸C1に対して同軸上に配置される。
なお、本実施の形態では、固定部材133がネジである場合を例示したが、固定部材はかしめによって外部接続端子131と導電部材132とを締結する部材であってもよい。さらに、固定部材を用いず、外部接続端子131と、導電部材132とを溶接、接着或いはろう付けなどによって一体化してもよい。
外部接続端子131と、導電部材132とは、それぞれ適切な導電材料によって一体成形されている。具体的には、外部接続端子131に適切な導電材料としては、例えば真鍮、アルミニウムなどが挙げられる。また、導電部材132に適切な導電材料としては、例えば銅などが挙げられる。また、固定部材133は、外部接続端子131と導電部材132とを確実に締結できる金属から一体成型されていることが好ましい。そして、正極外部端子13は、外部接続端子131と、導電部材132と、固定部材133とが組み付けられた状態で、第一外装体11をなす樹脂材料によってインサート成形されている。
次に、インサート成形後の正極外部端子13について説明する。
図6は、実施の形態に係る第一外装体11の正極外部端子13近傍の構造を示す上面図である。図7は、実施の形態に係る第一外装体11の正極外部端子13近傍の構造を示す下面図である。図8は、図6におけるVIII−VIII線を含むZX平面での断面図である。
図6〜図8に示すように、正極外部端子13における外部接続端子131は、接続部1311が第一外装体11から露出し、接続部1311以外の部分(回転規制部1312)が第一外装体11に埋設され、封止されている。なお、回転規制部1312であっても、接続部1311に近接する部分だけは第一外装体11から露出していてもよい。具体的に本実施の形態では、回転規制部1312における複数の突部1313の上面が第一外装体11から露出している。第一外装体11の上面には、回転規制部1312における複数の突部1313の全周を囲むように隆起した上面視円形状の隆起部117が設けられている。
導電部材132は、外部接続端子131よりも第一外装体11の内方に配置されている。導電部材132の拡幅部1324は、第一外装体11の第一開口81によって、第一外装体11から露出されている。つまり、導電部材132においては、拡幅部1324以外の部分が第一外装体11内に埋設され、封止されている。そして、第一開口81を介することにより、バスバー41と拡幅部1324との着脱を行うことができる。
固定部材133は、導電部材132から突出したネジ頭1332が第一外装体11に埋設され、封止されている。
そして、正極外部端子13は、接続部1311と拡幅部1324とを除く部分が第一外装体11によって封止されているので、外部接続端子131及び導電部材132を伝ってくる水の侵入経路が塞がれる。また、接続部1311と、拡幅部1324とを除く部分が封止されることにより、当該部分が第一外装体11により覆われるので、絶縁性を確保することができる。
ここで、図7及び図8に示すように、第一外装体11の下面において、固定部材133のネジ頭1332に対応する部分は、当該下面における他の部分から突出した円板状の突起118となっている。この突起118の突出量は、外装体10の内部スペース確保の観点から、極力小さくすることが望ましい。つまり、第一外装体11の下面において、正極外部端子13に対応する部分は、全体が平面であることが好ましい。さらには、当該部分の肉厚が、防水性及び絶縁性の少なくとも一方を阻害しない範囲で薄肉化されていることが好ましい。
次に、蓄電装置1の製造方法の一工程である第一外装体11の製造工程について説明する。
まず、図5に示す外部接続端子131と、導電部材132と、固定部材133とを組み付ける。具体的には、固定部材133の固定軸1331を、導電部材132の貫通孔1323に挿通し、外部接続端子131のネジ穴1314に螺合することで、外部接続端子131と導電部材132とが固定される。これにより、図6に示す正極外部端子13が組み立てられる。負極外部端子14においても、同様の工程で組み立てられる。
組み立てられた状態の正極外部端子13と負極外部端子14とを、第一外装体11をなす樹脂材料によってインサート成形することにより、第一外装体11を形成する。これにより、正極外部端子13は、接続部1311と拡幅部1324とが露出するとともに、その他の部分が封止されて、第一外装体11に一体化される。負極外部端子14においても同様の状態となる。
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電装置1によれば、外部接続端子131と導電部材132とが組み付けられた状態で第一外装体11に封止されている。この状態では、第一外装体11から外部接続端子131の接続部1311が露出し、外部接続端子131の接続部1311以外の部分が第一外装体11によって封止されている。これにより、外部接続端子131及び導電部材132を伝ってくる水の侵入経路を塞ぐことができ、絶縁性も確保することができる。
また、封止前においては、外部接続端子131と導電部材132とが別体であるので、それぞれ適切な材料を選択して形成することができる。
さらに、外部接続端子131と導電部材132とが組み付けられた状態で第一外装体11に封止されているので、これらの組付けが緩むことを抑制することができる。そして、外部接続端子131と導電部材132とが第一外装体11に封止されているので、外部から作用した応力を第一外装体11に分散させることができる。したがって、耐トルク性や、耐引き抜き強度を高めることができる。
また、導電部材132における蓄電素子100に接続される部分(拡幅部1324)が第一外装体11から露出しているので、蓄電素子100と導電部材132との接続作業を容易に行うことができる。
また、固定部材133が外部接続端子131と導電部材132とを固定した状態で第一外装体11に封止されているので、外部接続端子131と導電部材132とを固定部材133により強固に組み付けることができる。また、封止されていることにより、固定部材133の緩みを抑制することができる。
また、導電部材132における接続位置(貫通孔1325)と組み付け位置(貫通孔1323)との途中経路が、屈曲、湾曲及び折曲の少なくとも1つの形状を有しているので、接続位置と組み付け位置とを直線状に結んだ形状よりも、導電部材132が長い形状となる。これにより、水の侵入経路を長くすることができ、万が一水が侵入したとしても第一外装体11内まで到達しにくくすることができる。
また、接続位置と組み付け位置とを直線状に結んだ形状よりも、導電部材132が長い形状であるので、第一外装体11によって封止される面積を大きくすることができる。したがって、接続部1311と外部機器との接続作業時の耐トルク性を高めることができる。
また、立ち上がり部分1328によって、接続位置が他の部分よりも上方に配置され、その立ち上がり部分1328が第一外装体11に封止されているので、万が一水が侵入したとしても、接続位置まで水が到達しにくくなる。なお、立ち上がり部分1328は、導電部材132の接続位置から組み付け位置までのいずれかの位置に設けられていればよい。
また、導電部材132の両側部に凹部1329が設けられているので、水の侵入経路をより長くすることができる。
なお、導電部材132の周縁部に凸部を設けることでも侵入経路を長くすることができる。また、導電部材132の周縁部に凹部と凸部との両者を形成してもよい。また、凹部または凸部の設置個数は如何様でもよい。
また、固定部材133の固定軸1331と、外部接続端子131の中心軸C1とが同軸上に配置されているので、1つの固定部材133で外部接続端子131を安定して固定することができる。
また、導電部材132が外部接続端子131よりも第一外装体11の内方で、外部接続端子131と固定部材133とによって挟持され一体化されているので、外部接続端子131を押し込む力や、引き抜く力が作用したとしても、導電部材132から外部接続端子131が離脱することを抑制することができる。
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施の形態では、導電部材132の拡幅部1324が第一外装体11から露出している場合を例示した。しかし、導電部材132の全体が第一外装体11に埋設され、封止されていてもよい。この場合、導電部材132とバスバー41との電気的な接続を確保しておく必要がある。これを実現するための手法としては、例えば、導電部材132とバスバー41との接続部分も含んでインサート成形する手法や、導電部材132に接続された他の導電部材を第一外装体11から露出し、当該露出部分を介してバスバー41に接続する手法などが挙げられる。
また、導電部材132の突出部1322が本体部1321の長手方向に直交している場合を例示して説明したが、導電部材の突出部は長手方向に対して交差する方向に突出していればよい。このように、本体部1321の長手方向に交差する方向に突出する突出部1322に対して、外部接続端子131が組み付けられていれば、突出部1322の突出量を調整することで外部接続端子131との組み付け位置を調整することができる。
本発明は、蓄電素子と、外装体とを備える蓄電装置に適用できる。
1 蓄電装置
10 外装体
11 第一外装体
12 第二外装体
13 正極外部端子
14 負極外部端子
20 蓄電ユニット
30 保持部材
41、42、200 バスバー
50 サーミスタ
80 収容突部
81 第一開口
82 第二開口
83、84 閉塞部材
100 蓄電素子
110 容器
117 隆起部
118 突起
120 正極端子
130 負極端子
131 外部接続端子
132 導電部材
133 固定部材
300 スペーサ
310 第1スペーサ
320 第2スペーサ
330 第3スペーサ
400 挟持部材
500 拘束部材
600 バスバーフレーム
700 遮熱プレート
1311 接続部
1312 回転規制部
1313 突部
1314 ネジ穴
1321 本体部
1322 突出部
1323、1325 貫通孔
1324 拡幅部
1328 立ち上がり部分
1329 凹部
1331 固定軸
1332 ネジ頭

Claims (7)

  1. 蓄電素子と、外装体とを備える蓄電装置であって、
    前記蓄電素子は電極体と電解液を内部に密封する容器を備え、
    前記容器を備えた前記蓄電素子が前記外装体の内方に収容されており、
    外部機器が接続される接続部を有する外部接続端子と、
    前記外部接続端子に組み付けられて、前記蓄電素子に電気的に接続された導電部材とを備え、
    組み付けられた前記外部接続端子と前記導電部材とは、前記外装体に封止され、
    前記外部接続端子の前記接続部が前記外装体から露出し、前記外部接続端子における前記接続部以外の部分が前記外装体に封止されている
    蓄電装置。
  2. 前記導電部材における前記蓄電素子に接続される部分は、前記外装体から露出している
    請求項1に記載の蓄電装置。
  3. さらに、
    前記外部接続端子と前記導電部材とを固定する固定部材を有し、
    前記固定部材は、前記外部接続端子と前記導電部材とを固定した状態で、前記外装体に封止されている
    請求項1または2に記載の蓄電装置。
  4. 前記導電部材における前記蓄電素子に電気的に接続される接続位置と、前記外部接続端子が組み付けられる組み付け位置との途中経路は、屈曲、湾曲及び折曲の少なくとも1つの形状を有する
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電装置。
  5. 前記導電部材は、前記接続位置から前記組み付け位置までの少なくとも一部が前記組み付け位置よりも上方となる形状を有し、
    前記導電部材における前記少なくとも一部の立ち上がり部分は、前記外装体に封止されている
    請求項4に記載の蓄電装置。
  6. 前記導電部材の周縁部には、凹部及び凸部の少なくとも一方が形成されている
    請求項1〜5のいずれか一項に記載の蓄電装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の蓄電装置の製造方法であって、
    前記外部接続端子と、前記導電部材とを組み付けた状態で、樹脂材料によりインサート成形することで前記外装体を形成する
    蓄電装置の製造方法。
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