JP6740836B2 - 蓄電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電素子と、基板と、外装体とを備える蓄電装置に関する。
従来、蓄電素子と、基板と、外装体とを備える蓄電装置が広く知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2016−33907号公報
しかしながら、従来の蓄電装置では、基板を外部の導電部材(外部配線等)と電気的に接続する構成や、その構成の組み立て作業が複雑になる場合があるという問題がある。つまり、従来の蓄電装置では、外装体内に収容された基板を外部の導電部材と接続する構成として、ケーブルの一端を基板に接続させ、当該ケーブルの他端を外装体に挿通させて当該ケーブルと外部の導電部材とが接続できるようにする必要があった。そして、そのために、ケーブルの取り回しができる構成にする必要があったり、その取り回し作業が煩雑になったりする等の問題があった。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、従来行っていたケーブルと基板との接続構成を簡易化することができる蓄電装置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、本発明の一態様に係る蓄電装置は、蓄電素子と、基板と、外装体と、外部の導電部材と前記基板とを電気的に接続する金属バーとを備え、前記金属バーは、前記外装体と一体化され、かつ、前記外装体から内方に露出した部分の端部が、前記基板のコネクタに挿入されている。
これによれば、蓄電装置は、外部の導電部材と基板とを接続する金属バーを備えており、金属バーは、外装体と一体化され、かつ、露出部分の端部が基板のコネクタに挿入されている。つまり、当該蓄電装置は、外装体と一体化された金属バーをコネクタに差し込むことで、金属バーをコネクタに容易に差し込むことができる構成となっている。このため、当該蓄電装置によれば、従来行っていたケーブルと基板との接続構成を簡易化することができる。
また、前記金属バーは、屈曲または湾曲した曲げ部を有することにしてもよい。
これによれば、金属バーが曲げ部を有することで、金属バーのコネクタへの差し込み位置の調整を容易に行うことができるため、金属バーをコネクタに容易に差し込むことができる。
また、前記曲げ部は、少なくとも一部が前記外装体と一体化されていることにしてもよい。
これによれば、金属バーの曲げ部が外装体と一体化されていることで、外装体中で金属バーを安定して固定することができ、金属バーの配置の安定化を図ることができる。
また、前記金属バーは、前記コネクタに向けて延びる部分の途中に、複数の前記曲げ部を有することにしてもよい。
これによれば、金属バーがコネクタに向かう部分に複数の曲げ部を有することで、金属バーの端部の可動範囲が広がる。このため、金属バーのコネクタへの差し込み位置の調整をさらに容易に行うことができ、金属バーをコネクタにさらに容易に差し込むことができる。
また、前記コネクタは、前記金属バーとの嵌合部分が、前記基板の表面に沿って、前記基板に対して移動可能に形成されていることにしてもよい。
これによれば、コネクタの金属バーとの嵌合部分が基板の表面に沿って動くことで、金属バーをコネクタに容易に嵌合させることができる。このため、金属バーをコネクタに容易に差し込むことができる。
また、さらに、前記基板を保持する保持部材を備え、前記外装体及び前記保持部材の少なくとも一方は、他方と係合し、前記保持部材に対する前記外装体の位置決めを行う位置決め部を有することにしてもよい。
これによれば、位置決め部が、基板の保持部材に対する外装体の位置決めを行うことで、外装体と一体化された金属バーを、基板のコネクタに対して容易に位置決めすることができる。このため、金属バーをコネクタに容易に差し込むことができる。
また、前記外装体は、前記保持部材に向けて突出して設けられ、前記金属バーの前記端部を前記コネクタまで案内する前記位置決め部を有することにしてもよい。
これによれば、外装体の保持部材に向けて突出した位置決め部が、金属バーの端部をコネクタまで案内することで、金属バーをコネクタに容易に挿入することができる。
また、前記外装体と前記保持部材とは、互いに接合されて形成された接合部を有することにしてもよい。
これによれば、外装体と保持部材とが接合されることで、金属バーがコネクタからずれるのを抑制することができる。
また、前記接合部は、前記位置決め部の周囲に設けられることにしてもよい。
これによれば、外装体と保持部材とが、位置決め部の周囲で接合されることで、外装体と保持部材との接合を強固にし、金属バーがコネクタからずれるのをさらに抑制することができる。
また、前記金属バーは、前記端部が、前記コネクタに向かうほど細くなる形状を有することにしてもよい。
これによれば、金属バーの端部が先細りになっていることで、金属バーをコネクタに容易に差し込むことができる。
また、本発明の一態様に係る蓄電装置の製造方法は、蓄電素子と、基板と、外装体とを備える蓄電装置の製造方法であって、前記外装体から前記基板へ向かう方向から見て、前記外装体と一体化された金属バーの前記外装体から内方に露出した部分の端部を、前記基板のコネクタに重ならせる位置合わせ工程と、前記端部を前記コネクタに挿入する挿入工程とを含む。
これによれば、蓄電装置の製造方法において、外装体と一体化された金属バーの露出部分の端部を、外装体から基板へ向かう方向から見て基板のコネクタに重ならせて、当該端部をコネクタに挿入する。つまり、当該蓄電装置の製造方法において、外装体と一体化された金属バーをコネクタに差し込むことで、金属バーをコネクタに容易に差し込むことができる。このため、当該蓄電装置の製造方法によれば、従来行っていたケーブルと基板との接続構成を簡易化することができる。
また、前記位置合わせ工程では、前記基板に対する前記外装体の位置決めを行うことにより、前記金属バーの前記端部を前記コネクタに重ならせることにしてもよい。
これによれば、外装体を基板に対して位置決めすることで、金属バーの端部をコネクタに重ならせることができる。つまり、外装体を基板に対して位置決めしてから外装体を基板に近付けることで、金属バーをコネクタに差し込むことができる。このように、金属バーをコネクタに容易に差し込むことができる。
なお、本発明は、蓄電装置として実現することができるだけでなく、当該蓄電装置が備える外装体、金属バー、基板のコネクタ、または基板の保持部材としても実現することができる。
本発明における蓄電装置によれば、従来行っていたケーブルと基板との接続構成を簡易化することができる。
実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。 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。 実施の形態に係る蓄電装置が備え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。 実施の形態に係る第一外装体の構成、及び、外部コネクタが第一外装体と一体化されている構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る第一外装体と一体化されている外部コネクタ及び金属バーの構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る保持部材及び基板の構成、並びに、金属バーの露出端部が基板50の第一コネクタに挿入される構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る保持部材の第二位置決め部の構成、及び、第一位置決め部と第二位置決め部との位置関係を示す斜視図である。 実施の形態に係る保持部材に対して第一外装体が位置決めされ、金属バーの露出端部が基板の第一コネクタに挿入される構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る第一外装体と保持部材とを接合する構成を示す平面図である。 実施の形態の変形例1に係る金属バーの構成を示す側面図である。 実施の形態の変形例2に係る金属バーが第一外装体に接着固定により一体化されている構成を示す断面図である。 実施の形態の変形例2に係る金属バーが第一外装体に締結固定により一体化されている構成を示す断面図である。
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、いずれも包括的または具体的な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、製造工程、製造工程の順序などは、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。
また、以下の説明及び図面中において、蓄電素子の並び方向、スペーサの並び方向、挟持部材の並び方向、蓄電素子の容器の長側面の対向方向、または、当該容器の厚さ方向をX軸方向と定義する。また、1つの蓄電素子における電極端子の並び方向、または、蓄電素子の容器の短側面の対向方向をY軸方向と定義する。また、蓄電素子の上下方向(容器の蓋を上方に向けて設置した状態での重力の作用する方向)をZ軸方向と定義する。これらX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は、互いに交差(本実施の形態では直交)する方向である。なお、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が、以下では説明の便宜のため、Z軸方向を上下方向として説明する。また、以下の説明において、例えば、X軸方向プラス側とは、X軸の矢印方向側を示し、X軸方向マイナス側とは、X軸方向プラス側とは反対側を示す。Y軸方向やZ軸方向についても同様である。
(実施の形態)
まず、蓄電装置1の全体構成について、説明する。図1は、本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。また、図3は、本実施の形態に係る蓄電装置1が備える蓄電ユニット30を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。
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。具体的には、蓄電装置1は、例えば、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)またはプラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)等の自動車、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。
ここで、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、及び、外装体10内方に収容される蓄電ユニット30と保持部材40と基板50とバスバー61、62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)である。つまり、外装体10は、蓄電ユニット30、保持部材40、基板50及びバスバー61、62等の外方に配置され、この蓄電ユニット30等を所定の位置に配置し、蓄電ユニット30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30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、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30、保持部材40及びバスバー61、62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。
また、第一外装体11には、外部の導電部材(外部配線等)と接続される外部コネクタ20が設けられている。外部コネクタ20は、外部の導電部材を基板50に電気的に接続するためのコネクタであり、インサート成形などにより第一外装体11と一体化されている。なお、第一外装体11の構成、及び、外部コネクタ20が第一外装体11と一体化されている構成の詳細な説明については、後述する。
蓄電ユニット30は、複数の蓄電素子100と複数のバスバー200とを備えており、バスバー61、62を介して、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に電気的に接続される。ここで、図3に示すように、蓄電ユニット30は、さらに、複数のスペーサ300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、スペーサ300と交互に配置され、X軸方向に配列されている。スペーサ300は、例えば、PC、PP、PE、PPS、PBTまたはABS樹脂等の絶縁材料により形成され、2つの蓄電素子100間を絶縁する板状部材である。また、蓄電素子100は、金属製の容器110と、電極端子(正極端子120及び負極端子130)とを備えている。また、容器110の内方には、電極体及び集電体等が配置され、電解液(非水電解質)などが封入されているが、詳細な説明は省略する。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く、さらに、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。
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部材であり、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等で形成されている。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、強度の観点等から、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。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)であり、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。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り、例えば、PC、PP、PE、PPS、PBTまたはABS樹脂等の絶縁材料により形成されている。また、遮熱プレート700は、蓄電素子100のガス排出弁の排気の流路に配置される断熱性を有する板状の部材である。
図2に戻り、保持部材40は、基板50及びバスバー61、62や、その他リレーなどの電装部品、配線類等(図示せず)を保持し、当該基板50及びバスバー61、62等と他の部材との絶縁、及び、当該基板50及びバスバー61、62等の位置規制を行うことができる電装品トレーである。保持部材40は、例えば、PC、PP、PE、PPS、PBTまたはABS樹脂等の絶縁材料により形成されている。
具体的には、保持部材40は、蓄電ユニット30の上方(Z軸方向プラス側)に載置され、蓄電ユニット30に対して位置決めされる。また、保持部材40上に、基板50及びバスバー61、62等が載置されて位置決めされる。また、保持部材40上に、第一外装体11が配置されて位置決めされる。なお、保持部材40の構成、及び、保持部材40に対して第一外装体11が位置決めされる構成の詳細な説明については、後述する。
基板50は、保持部材40上に載置される制御基板であり、配線等によって蓄電ユニット30内の複数の蓄電素子100に接続され、当該複数の蓄電素子100の状態を取得し、監視し、制御する。具体的には、基板50は、制御回路(図示せず)が設けられ、複数の蓄電素子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。なお、基板50の構成の詳細な説明については、後述する。
バスバー61、62は、保持部材40上に載置される導電性の部材であり、蓄電ユニット30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。バスバー61、62は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等で形成されている。
次に、第一外装体11の構成、及び、外部コネクタ20が第一外装体11と一体化されている構成について、詳細に説明する。図4は、本実施の形態に係る第一外装体11の構成、及び、外部コネクタ20が第一外装体11と一体化されている構成を示す斜視図である。具体的には、同図の(a)は、図2に示した第一外装体11を左上方から見た場合の斜視図であり、同図の(b)は、当該第一外装体11を左下方から見た場合の斜視図である。また、同図の(c)は、同図の(b)において外部コネクタ20及び金属バー21が埋め込まれている部分を拡大して示す斜視図である。また、図5は、本実施の形態に係る第一外装体11と一体化されている外部コネクタ20及び金属バー21の構成を示す斜視図である。
これらの図に示すように、第一外装体11は、第一外装体11の本体部分を構成する扁平な矩形状の第一外装体本体部15を有しており、第一外装体本体部15には、外部コネクタ20及び金属バー21が埋め込まれて、第一外装体本体部15と一体化されている。以下に、この外部コネクタ20及び金属バー21について、詳細に説明する。
外部コネクタ20は、X軸方向に延びる略円筒形状の部材であり、X軸方向マイナス側の略半分が第一外装体本体部15から露出し、X軸方向プラス側の略半分が第一外装体本体部15に埋め込まれて配置されている。外部コネクタ20は、例えば、PC、PP、PE、PPS、PBTまたはABS樹脂等の保持部材40と同様の絶縁材料により形成されている。また、外部コネクタ20のX軸方向プラス側に、金属バー21が接続されている。
金属バー21は、外部コネクタ20にX軸方向プラス側から挿入されて接続(固定)された金属製の棒状部材であり、外部コネクタ20とは反対側の端部を露出した状態で、第一外装体本体部15に埋め込まれて配置されている。これにより、外部コネクタ20に外部の導電部材(外部配線等)が接続されることで、金属バー21に当該外部の導電部材が接続される。なお、金属バー21は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性部材で形成された、例えば、太さが0.1〜0.5mm程度の導電線である。つまり、金属バー21は、剛性と柔軟性とを有する可撓性のある部材であり、振動や衝撃等が生じてもフレキシブルに変形可能なものとなっている。
具体的には、金属バー21は、第一外装体本体部15に埋め込まれた状態で外部コネクタ20からX軸方向プラス側へ突出し、複数回屈曲または湾曲しながらX軸方向プラス側へ延び、その後Y軸方向マイナス側へ折れ曲がってさらに延び、そして第一外装体本体部15から露出した後、Z軸方向マイナス側へ折れ曲がっている。さらに具体的には、図5に示すように、金属バー21は、埋設直線部21a、埋設曲げ部21b、21c、露出直線部21d、露出曲げ部21e、21f及び露出端部21gを有している。なお、同図では、2本の金属バー21が並行して延びる構成を示しているが、金属バー21の本数は、2本には限定されず、1本でも3本以上でもよい。
埋設直線部21aは、第一外装体本体部15に埋め込まれた直線状(円柱状)の部位であり、X軸方向及びY軸方向に延びている。埋設曲げ部21bは、第一外装体本体部15に埋め込まれた湾曲状(円弧状)の部位であり、埋設直線部21aに接続されている。埋設曲げ部21cは、第一外装体本体部15に埋め込まれた屈曲状の部位であり、埋設直線部21aに接続されている。このように、金属バー21は、屈曲または湾曲した曲げ部を有し、当該曲げ部は、第一外装体11と一体化されている。
露出直線部21dは、第一外装体本体部15から露出した直線状(円柱状)の部位であり、埋設直線部21aに接続されて、Y軸方向に延びている。露出曲げ部21eは、第一外装体本体部15から露出した湾曲状(円弧状)の部位であり、露出直線部21dに接続され、Y軸方向からX軸方向へ向けて湾曲している。露出曲げ部21fは、第一外装体本体部15から露出した湾曲状(円弧状)の部位であり、露出直線部21dに接続され、X軸方向またはY軸方向からZ軸方向マイナス側へ向けて湾曲している。
露出端部21gは、第一外装体本体部15から露出した金属バー21の先端部である。露出端部21gは、後述の基板50の第一コネクタ52に挿入される部位であり、下方(Z軸方向マイナス側)へ向けて延びている。これにより、金属バー21は、外部の導電部材と基板50とを電気的に接続する。なお、この露出端部21gが基板50の第一コネクタ52に挿入されることについての詳細な説明は、後述する。
以上のような構成により、外部コネクタ20及び金属バー21は、第一外装体11と一体化されている。つまり、例えばインサート成形によって、外部コネクタ20及び金属バー21とともに第一外装体11が一体に形成されている。具体的には、外部コネクタ20及び金属バー21を配置した金型に、樹脂が注入されて、外部コネクタ20及び金属バー21と第一外装体11とからなる一体成形品が形成される。
なお、図5では、外部コネクタ20及び金属バー21が第一外装体11と一体化されている(インサート成形されている)部分と露出している部分との間の境界線を、点線で示している。つまり、外部コネクタ20において、点線よりもX軸方向プラス側が第一外装体11と一体化(インサート成形)されており、点線よりもX軸方向マイナス側が第一外装体11から露出している。また、金属バー21において、点線よりもY軸方向プラス側(つまり埋設直線部21aから埋設曲げ部21bまで)が第一外装体11と一体化(インサート成形)されており、点線よりもY軸方向マイナス側(つまり露出直線部21dから露出端部21gまで)が第一外装体11から露出している。
このように、第一外装体11は、インサート成形可能な樹脂材料から形成された樹脂部材であるのが好ましい。なお、当該樹脂部材は、一種類の樹脂材料からなるものだけでなく、複数の樹脂材料を組み合わせたもの、樹脂材料とエラストマー材料とを組み合わせたもの、樹脂材料に粒子状または繊維状の無機材料を添加したものから形成されていてもよい。
図4に戻り、第一外装体11は、さらに、第一外装体本体部15から下方(Z軸方向マイナス側)に向けて突出する第一位置決め部16を有している。第一位置決め部16は、保持部材40と係合し、保持部材40に対する第一外装体11の位置決めを行う部位である。つまり、第一位置決め部16は、保持部材40に向けて突出して設けられ、金属バー21の露出端部21gを第一コネクタ52まで案内するガイド部材である。
具体的には、第一位置決め部16は、第一外装体本体部15から下方に延びる、上面視(平面視)でL字形状の部位である。また、金属バー21の露出端部21gを囲うように、露出端部21gの周囲に、4つの第一位置決め部16が設けられている。この第一位置決め部16が保持部材40に対する第一外装体11の位置決めを行うことについての詳細な説明は、後述する。
次に、保持部材40及び基板50の構成、並びに、保持部材40に対して第一外装体11が位置決めされ、金属バー21の露出端部21gが基板50の第一コネクタ52に挿入される構成について、詳細に説明する。図6は、本実施の形態に係る保持部材40及び基板50の構成、並びに、金属バー21の露出端部21gが基板50の第一コネクタ52に挿入される構成を示す斜視図である。また、図7は、本実施の形態に係る保持部材40の第二位置決め部42の構成、及び、第一位置決め部16と第二位置決め部42との位置関係を示す斜視図である。
まず、基板50の構成について、詳細に説明する。図6に示すように、基板50は、基板本体51と、第一コネクタ52と、第二コネクタ53とを有している。基板本体51は、電子部品等(図示せず)が実装された平板状かつ矩形状の実装基板であり、四隅がネジで保持部材40に固定されている。なお、基板本体51の保持部材40への固定方法は、ネジ固定には限定されず、嵌合構造や接着剤で固定するなど、どのようなものであってもかまわない。
第一コネクタ52は、外部と通信を行うための矩形状のコネクタであり、基板本体51のX軸方向マイナス側の上面に取り付けられている。例えば、第一コネクタ52は、蓄電装置1が搭載されている車両と通信を行うためのLIN通信用のコネクタである。具体的には、第一コネクタ52は、金属バー21が接続されることで、外部の導電部材(通信用の外部配線等)と接続されて、当該外部の導電部材と基板本体51とを接続する。
さらに具体的には、第一コネクタ52は、上方に向けて開口した2つの開口部52aを有しており、この2つの開口部52aに、金属バー21の2つの露出端部21gが挿入される。このように、金属バー21は、第一外装体11から内方に露出した部分の端部である露出端部21gが、基板50の第一コネクタ52に挿入されている。なお、本実施の形態では、開口部52aは、露出端部21gの外形に対応した形状(矩形状)を有している。このため、金属バー21は、露出端部21gが第一コネクタ52の開口部52aに挿入されて嵌合されているが、嵌合には限定されず、露出端部21gが開口部52aに挿入されて内部で当接しているだけの構成でもかまわない。
また、第一コネクタ52は、金属バー21との嵌合部分が、基板50の表面に沿って、基板50に対して移動可能に形成されている。つまり、第一コネクタ52は、金属バー21と嵌合する開口部52aを有する部位が、XY平面に沿って、基板本体51上で移動可能に形成されている。具体的には、第一コネクタ52は、開口部52aが前後左右(X軸方向両側及びY軸方向両側)に0.5mm程度移動可能な可動コネクタである。
第二コネクタ53は、蓄電ユニット30内の複数の蓄電素子100の状態を取得等するための矩形状のコネクタであり、基板本体51のY軸方向マイナス側の上面に取り付けられている。具体的には、第二コネクタ53は、配線等によって、蓄電ユニット30内の複数の蓄電素子100と接続され、当該複数の蓄電素子100と基板本体51とを接続する。
次に、保持部材40の構成について、詳細に説明する。保持部材40は、保持部材40の本体部分を構成する扁平な矩形状の保持部材本体部41と、第二位置決め部42とを有している。
第二位置決め部42は、第一外装体11と係合し、保持部材40に対する第一外装体11の位置決めを行う部位である。具体的には、第二位置決め部42は、第一外装体11に向けて突出して設けられ、第一外装体11の第一位置決め部16と係合して、金属バー21の露出端部21gを第一コネクタ52の開口部52aまで案内するガイド部材である。
さらに具体的には、図7に示すように、第二位置決め部42は、底壁部42aと、側壁部42bと、固定部42cとを有している。底壁部42aは、第二位置決め部42の下部(底部)に配置された平板状かつ矩形状の部位であり、基板本体51を下方から覆う。側壁部42bは、底壁部42aの外縁の四辺から上方に向けて立設する平板状かつ矩形状の部位であり、基板本体51の周囲を囲うように配置されて、基板本体51を位置決めする。固定部42cは、第二位置決め部42の四隅に配置されたネジ穴が形成された部位であり、基板本体51の四隅をネジ等で固定する。
このような構成において、側壁部42bは、第一外装体11の4つの第一位置決め部16に囲まれるように、4つの第一位置決め部16に挟まれて配置される。具体的には、側壁部42bは、四隅が、4つの第一位置決め部16に当接(係合)する構成となっている。これにより、第二位置決め部42は、側壁部42bが第一外装体11の第一位置決め部16と係合することで、金属バー21の露出端部21gを第一コネクタ52の開口部52aまで案内することができる。
以下に、この保持部材40に対して第一外装体11が位置決めされ、金属バー21の露出端部21gが第一コネクタ52に挿入される構成について、詳細に説明する。図8は、本実施の形態に係る保持部材40に対して第一外装体11が位置決めされ、金属バー21の露出端部21gが基板50の第一コネクタ52に挿入される構成を示す斜視図である。また、図9は、本実施の形態に係る第一外装体11と保持部材40とを接合する構成を示す平面図である。
まず、図8に示すように、蓄電装置1の製造過程において、第一外装体11から基板50へ向かう方向(Z軸方向)から見て、基板50に対する第一外装体11の位置決めを行うことにより、金属バー21の露出端部21gを第一コネクタ52に重ならせる(位置合わせ工程)。
具体的には、上述の通り、第一外装体11の第一位置決め部16と保持部材40の第二位置決め部42とを係合することで、保持部材40に対する第一外装体11の位置決めを行う。つまり、第一外装体11の第一位置決め部16と保持部材40の第二位置決め部42とが係合した場合に、金属バー21の露出端部21gと第一コネクタ52の開口部52aとが、Z軸方向から見て略同じ位置にくる。これにより、Z軸方向から見て、第一外装体11と一体化された金属バー21の第一外装体11から内方に露出した部分の端部(露出端部21g)を、基板50の第一コネクタ52に重ならせることができる。
そして、金属バー21の露出端部21gを第一コネクタ52に挿入する(挿入工程)。具体的には、第一位置決め部16と第二位置決め部42とを係合させた状態で、第一外装体11を保持部材40に近付けていくことで、露出端部21gが第一コネクタ52の開口部52aに挿入される。
つまり、金属バー21は、金属製の棒状部材であるため、ある程度の硬度を有している。このため、第一外装体11を保持部材40に近付けていくことで、金属バー21の露出端部21gが第一コネクタ52の開口部52aに、折れ曲がるようなことなく挿入されていく。この際、第一コネクタ52は可動コネクタであるので、金属バー21の露出端部21gと第一コネクタ52の開口部52aとの位置が完全に一致していない場合には、開口部52aが移動して、露出端部21gが開口部52aに挿入される。
そして、図9に示すように、第一外装体11と保持部材40とが接合される(接合工程)。つまり、保持部材40に対して第一外装体11を位置決めした後に、第一外装体11と保持部材40とを、ヒートシールまたは接着剤などにより、保持部材40の四隅で接合する。これにより、第一外装体11と保持部材40とは、互いに接合されて形成された接合部70を有する。
接合部70は、第一外装体11の第一外装体本体部15と、保持部材40の保持部材本体部41とが接合されて形成された部位であり、第一外装体11の第一位置決め部16及び保持部材40の第二位置決め部42の周囲に設けられる。本実施の形態では、接合部70は、保持部材40の四隅に設けられているが、保持部材40の四隅には限定されず、第一位置決め部16の周囲に点々と設けられてもよいし、第一位置決め部16を囲むように周壁状に設けられてもよい。
以上のように、本実施の形態に係る蓄電装置1によれば、外部の導電部材と基板50とを接続する金属バー21を備えており、金属バー21は、第一外装体11と一体化され、かつ、露出端部21gが基板50の第一コネクタ52に挿入されている。つまり、蓄電装置1は、第一外装体11と一体化された金属バー21を第一コネクタ52に差し込むことで、金属バー21を第一コネクタ52に容易に差し込むことができる構成となっている。
ここで、従来は、金属バー21に相当する部材は、ケーブル(電線)であった。このため、蓄電装置の製造においては、まず、このケーブルの一端を、外装体の本体(第二外装体12に相当)側に配置された基板(基板50に相当)に接続し、ケーブルの他端を、外部コネクタ(外部コネクタ20に相当)に接続する。なお、ケーブルの一端と基板との接続は、ケーブルの一端がコネクタになっており基板に接続したり、ケーブルの一端を基板に半田付けしたりして行うことができる。そして、外部コネクタを、外装体の蓋体(第一外装体11に相当)の開口部に挿入し、当該蓋体との位置合わせを行って、当該蓋体に固定する。そして、当該蓋体と外装体の本体とを接合し、当該蓋体の開口箇所を封止する。
このように、従来の構成では、ケーブルによって基板を外部の導電部材と接続する構成や、その構成の組み立て作業が複雑であった。特に、外部コネクタを当該蓋体に固定する前は、外部コネクタが自由に動ける状態であるため、当該自由に動ける外部コネクタを、当該蓋体の開口部に挿入したり、当該蓋体の正規の位置に配置したりする構成及び作業が複雑であった。
このため、蓄電装置1によれば、従来行っていたケーブルと基板との接続構成を簡易化することができる。また、金属バー21は、インサート成形により第一外装体11と一体化されているため、簡易な構成で、金属バー21と第一外装体11との間の気密性を確保することもできる。
また、金属バー21が露出曲げ部21e、21fのような曲げ部を有することで、金属バー21の第一コネクタ52への差し込み位置の調整を容易に行うことができるため、金属バー21を第一コネクタ52に容易に差し込むことができる。
また、金属バー21の埋設曲げ部21b、21cのような曲げ部が第一外装体11と一体化されていることで、第一外装体11中で金属バー21を安定して固定することができ、金属バー21の配置の安定化を図ることができる。
また、第一コネクタ52の金属バー21との嵌合部分が基板50の表面に沿って動くことで、金属バー21を第一コネクタ52に容易に嵌合させることができる。このため、金属バー21を第一コネクタ52に容易に差し込むことができる。
また、第一位置決め部16及び第二位置決め部42が、基板50の保持部材40に対する第一外装体11の位置決めを行うことで、第一外装体11と一体化された金属バー21を、基板50の第一コネクタ52に対して容易に位置決めすることができる。このため、金属バー21を第一コネクタ52に容易に差し込むことができる。
また、第一外装体11の保持部材40に向けて突出した第一位置決め部16が、金属バー21の露出端部21gを第一コネクタ52まで案内することで、金属バー21を第一コネクタ52に容易に挿入することができる。
また、第一外装体11と保持部材40とが接合されることで、金属バー21が第一コネクタ52からずれるのを抑制することができる。
また、第一外装体11と保持部材40とが、第一位置決め部16及び第二位置決め部42の周囲で接合されることで、第一外装体11と保持部材40との接合を強固にし、金属バー21が第一コネクタ52からずれるのをさらに抑制することができる。
また、金属バー21は、剛性と柔軟性とを有する可撓性のある部材であるため、振動や衝撃時等にも、例えば埋設直線部21aと露出直線部21dとの間で破断したりするのを抑制することができる。
また、本実施の形態に係る蓄電装置1の製造方法によれば、第一外装体11と一体化された金属バー21の露出端部21gを、第一外装体11から基板50へ向かう方向から見て基板50の第一コネクタ52に重ならせて、露出端部21gを第一コネクタ52に挿入する。つまり、蓄電装置1の製造方法において、第一外装体11と一体化された金属バー21を第一コネクタ52に差し込むことで、金属バー21を第一コネクタ52に容易に差し込むことができる。このため、蓄電装置1の製造方法によれば、従来行っていたケーブルと基板との接続構成を簡易化することができる。また、金属バー21は、インサート成形などにより第一外装体11と一体化されるため、簡易な構成で、金属バー21と第一外装体11との間の気密性を確保することもできる。
また、第一外装体11を基板50に対して位置決めすることで、金属バー21の露出端部21gを第一コネクタ52に重ならせることができる。つまり、第一外装体11を基板50に対して位置決めしてから第一外装体11を基板50に近付けることで、金属バー21を第一コネクタ52に差し込むことができる。このように、金属バー21を第一コネクタ52に容易に差し込むことができる。
(変形例1)
次に、上記実施の形態の変形例1について、説明する。上記実施の形態では、金属バー21は、露出曲げ部21fから露出端部21gに向けて下方に略同じ太さで直線状に延びる形状を有していることとした。しかし、本変形例では、金属バーは、露出曲げ部21fから露出端部に向けて延びる途中に複数の曲げ部を有し、かつ、露出端部が先端に向かうほど細くなる形状を有している。
図10は、本実施の形態の変形例1に係る金属バー21の構成を示す側面図である。具体的には、同図は、金属バー21の露出曲げ部21fよりも先端側を図示している。なお、本変形例に係る金属バー21の露出曲げ部21fよりも外部コネクタ20側の構成、及び、その他の構成要素は、上記実施の形態と同様の構成のため、詳細な説明は省略する。
同図に示すように、本変形例に係る金属バー21は、露出曲げ部21fから露出端部21iまでの途中に、複数の露出曲げ部21hを有している。露出曲げ部21hは、第一外装体11から露出した湾曲状(略半円形状)の部位であり、X軸方向プラス側またはマイナス側から、X軸方向マイナス側またはプラス側へ向けて湾曲している。このように、金属バー21は、第一コネクタ52に向けて(Z軸方向マイナス側に向けて)延びる部分の途中に、複数の曲げ部を有している。
また、露出端部21iは、先端(Z軸方向マイナス側)に向かうほど細くなる形状を有している。つまり、金属バー21は、露出端部21iが、第一コネクタ52に向かうほど細くなる形状を有している。なお、同図では、露出端部21iは、先端部分の中心軸を含む断面の外縁形状が、下に凸の半楕円形状を有しているが、当該外縁形状は特に限定されず、例えば、下に凸の半円形状、三角形状、台形状、階段状など、第一コネクタ52の開口部52aに挿入しやすい形状であれば、どのような形状でもかまわない。
以上のように、本変形例に係る蓄電装置1においても、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、金属バー21が第一コネクタ52に向かう部分に複数の曲げ部を有することで、金属バー21の露出端部21iの可動範囲が広がる。このため、金属バー21の第一コネクタ52への差し込み位置の調整をさらに容易に行うことができ、金属バー21を第一コネクタ52にさらに容易に差し込むことができる。
また、金属バー21の露出端部21iが先細りになっていることで、金属バー21を第一コネクタ52に容易に差し込むことができる。
なお、露出曲げ部21hは、金属バー21の露出曲げ部21fよりも外部コネクタ20側に配置されていてもかまわない。
(変形例2)
次に、上記実施の形態の変形例2について、説明する。上記実施の形態では、金属バー21は、インサート成形により第一外装体11と一体化されていることとした。しかし、本変形例では、金属バーは、接着固定や締結固定によって第一外装体と一体化される。
図11A及び図11Bは、実施の形態の変形例2に係る金属バーと第一外装体との一体化の構成を示す図である。具体的には、図11Aは、金属バー22が第一外装体11aに接着固定により一体化されている構成を示す断面図である。また、図11Bは、金属バー24が第一外装体11bに締結固定により一体化されている構成を示す断面図である。
なお、これらの図は、金属バーと第一外装体との一体化の構成を簡略化して図示したものであり、寸法等は、他の図とは一致しない。また、図示した以外の構成要素は、上記実施の形態と同様の構成のため、詳細な説明は省略する。
まず、図11Aに示すように、金属バー22は、第一外装体11aに形成された貫通孔に挿通されており、また、接着剤23によって、当該貫通孔が封止されるとともに、金属バー22が第一外装体11aに接着固定されて一体化されている。また、金属バー22の露出端部22aは、基板50の第一コネクタ52に挿入されて接続されている。なお、接着剤23の材質等は、特に限定されず、適宜従来の接着剤を使用することができる。
また、図11Bに示すように、金属バー24は、第一外装体11bに形成された貫通孔に挿通されて、封止剤25によって当該貫通孔が封止されるとともに、ネジ26によって金属バー24が第一外装体11bに締結固定されて一体化されている。ここで、金属バー24には、ネジ26が挿通される貫通孔が形成され、第一外装体11bには、ネジ26と螺合するネジ孔が形成されている。また、金属バー24の露出端部24aは、基板50の第一コネクタ52に挿入されて接続されている。なお、封止剤25及びネジ26の材質等は、特に限定されず、適宜従来の封止剤及びネジを使用することができる。
以上のように、本変形例に係る蓄電装置1においても、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例によれば、金属バーと第一外装体との一体化を様々な手法で行うことができるため、当該一体化の自由度を向上させることができる。
以上、本実施の形態及びその変形例に係る蓄電装置1について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例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及びその変形例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、上記実施の形態及びその変形例では、金属バー21(変形例2では金属バー22、24。以下同様)は、断面形状が円形状や矩形状であることとした。しかし、金属バー21の断面形状は、特に限定されず、楕円形状、長円形状、三角形状その他の多角形状など、どのような形状もよい。つまり、金属バー21は、線状の部材が延びる形状には限定されず、例えば板状の部材が延びる形状などであってもかまわない。
また、上記実施の形態及びその変形例では、金属バー21が有する曲げ部は、湾曲状または屈曲状の形状を有していることとした。しかし、金属バー21が有する曲げ部は、ヒンジ形状を有していることにしてもよい。または、金属バー21は、曲げ部を有しておらず、全体が直線状の部材であることにしてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、金属バー21は、埋設直線部21a及び埋設曲げ部21b、21cの全部が、第一外装体11(変形例2では第一外装体11a、11b。以下同様)と一体化されていることとした。しかし、金属バー21は、埋設直線部21a及び埋設曲げ部21b、21cの一部が、第一外装体11から露出していてもよい。つまり、金属バー21は、埋設直線部21a及び埋設曲げ部21b、21cの少なくとも一部が、第一外装体11と一体化されていればよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、金属バー21は、露出直線部21d及び露出曲げ部21e、21fの全部が、第一外装体11から露出していることとした。しかし、金属バー21は、露出直線部21d及び露出曲げ部21e、21fの一部が、第一外装体11と一体化されていることにしてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、基板50の第一コネクタ52に挿入される露出端部21gは、金属バー21の先端部に配置されていることとした。しかし、露出端部21gは、金属バー21の先端部ではなく金属バー21の途中に配置されており、第一コネクタ52に挿入されることにしてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、外部コネクタ20及び金属バー21が第一外装体11と一体化されていることとした。しかし、外部コネクタ20は、第一外装体11と一体化されておらず、第一外装体11と別体で形成されていてもよい。または、蓄電装置1は、外部コネクタ20を有しておらず、第一外装体11の一部が外部コネクタ20の形状を有していることにしてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、第一コネクタ52は可動コネクタであることとした。しかし、第一コネクタ52は可動コネクタでなく、基板本体51に固定されている構成でもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、第一外装体11は第一位置決め部16を有しており、保持部材40は第二位置決め部42を有していることとした。しかし、第一外装体11と保持部材40との位置決めのために、それぞれが位置決め部を有していなくともよく、いずれか一方が位置決め部を有し、他方の既存の部位に当接することで位置決めする構成でもよい。または、第一外装体11及び保持部材40ともに位置決め部を有していない構成でもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、第一外装体11と保持部材40とが、第一位置決め部16及び第二位置決め部42の周囲で接合されることとした。しかし、第一外装体11と保持部材40との接合箇所は、当該位置決め部の内側や、当該位置決め部から離れた場所など、当該位置決め部の周囲でなくてもよい。または、第一外装体11と保持部材40とが接合されない構成でもかまわない。
また、上記実施の形態及びその変形例が備える各構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
また、本発明は、蓄電装置1として実現することができるだけでなく、蓄電装置1が備える第一外装体11、金属バー21、第一コネクタ52、または保持部材40としても実現することができる。
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子を備えた蓄電装置等に適用できる。
1 蓄電装置
10 外装体
11、11a、11b 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
15 第一外装体本体部
16 第一位置決め部
20 外部コネクタ
21、22、24 金属バー
21a 埋設直線部
21b、21c 埋設曲げ部
21d 露出直線部
21e、21f、21h 露出曲げ部
21g、21i、22a、24a 露出端部
30 蓄電ユニット
40 保持部材
41 保持部材本体部
42 第二位置決め部
42a 底壁部
42b 側壁部
42c 固定部
50 基板
51 基板本体
52 第一コネクタ
52a 開口部
53 第二コネクタ
61、62 バスバー
70 接合部
100 蓄電素子
110 容器
120 正極端子
130 負極端子
200 バスバー
300 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

Claims (12)

  1. 蓄電素子と、
    本体及び蓋体を有する外装体と、
    前記本体に対して取り付けられた基板と、
    外部の導電部材と前記基板とを電気的に接続する金属バーとを備え、
    前記金属バーは、前記蓋体と一体化され、かつ、前記蓋体から前記本体に向けて内方に露出した部分の端部が、前記基板のコネクタに挿入されている
    蓄電装置。
  2. 蓄電素子と、
    基板と、
    外装体と、
    外部の導電部材と前記基板とを電気的に接続する金属バーとを備え、
    前記金属バーは、前記外装体と一体化され、かつ、前記外装体から内方に露出した部分の端部が、前記基板のコネクタに挿入されており、
    前記金属バーは、屈曲または湾曲した曲げ部を有し、
    前記金属バーにおいて、前記曲げ部よりも前記コネクタ側の部分は、前記曲げ部よりも前記コネクタとは反対側の部分よりも、長さが短い
    蓄電装置。
  3. 蓄電素子と、
    基板と、
    外装体と、
    外部の導電部材と前記基板とを電気的に接続する金属バーとを備え、
    前記金属バーは、前記外装体と一体化され、かつ、前記外装体から内方に露出した部分の端部が、前記基板のコネクタに挿入されており、
    前記金属バーは、前記外装体から前記基板に向けて屈曲または湾曲した曲げ部を有する
    蓄電装置。
  4. 前記曲げ部は、少なくとも一部が前記外装体と一体化されている
    請求項2または3に記載の蓄電装置。
  5. 前記金属バーは、前記コネクタに向けて延びる部分の途中に、複数の前記曲げ部を有する
    請求項2〜4のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  6. 蓄電素子と、
    基板と、
    外装体と、
    外部の導電部材と前記基板とを電気的に接続する金属バーとを備え、
    前記金属バーは、前記外装体と一体化され、かつ、前記外装体から内方に露出した部分の端部が、前記基板のコネクタに挿入されており、
    前記コネクタは、前記金属バーとの嵌合部分が、前記基板の表面に沿って、前記基板に対して移動可能に形成されている
    電装置。
  7. 蓄電素子と、
    基板と、
    外装体と、
    外部の導電部材と前記基板とを電気的に接続する金属バーと、
    前記基板を保持する保持部材とを備え、
    前記金属バーは、前記外装体と一体化され、かつ、前記外装体から内方に露出した部分の端部が、前記基板のコネクタに挿入されており、
    前記外装体及び前記保持部材の少なくとも一方は、他方と係合し、前記保持部材に対する前記外装体の位置決めを行う位置決め部を有し、
    前記外装体は、前記保持部材に向けて突出して設けられ、前記金属バーの前記端部を前記コネクタまで案内する前記位置決め部を有する
    電装置。
  8. 蓄電素子と、
    基板と、
    外装体と、
    外部の導電部材と前記基板とを電気的に接続する金属バーと、
    前記基板を保持する保持部材とを備え、
    前記金属バーは、前記外装体と一体化され、かつ、前記外装体から内方に露出した部分の端部が、前記基板のコネクタに挿入されており、
    前記外装体及び前記保持部材の少なくとも一方は、他方と係合し、前記保持部材に対する前記外装体の位置決めを行う位置決め部を有し、
    前記外装体と前記保持部材とは、互いに接合されて形成された接合部を有する
    電装置。
  9. 前記接合部は、前記位置決め部の周囲に設けられる
    請求項8に記載の蓄電装置。
  10. 蓄電素子と、
    基板と、
    外装体と、
    外部の導電部材と前記基板とを電気的に接続する金属バーとを備え、
    前記金属バーは、前記外装体と一体化され、かつ、前記外装体から内方に露出した部分の端部が、前記基板のコネクタに挿入されており、
    前記金属バーは、前記端部が、前記コネクタに向かうほど細くなる形状を有する
    電装置。
  11. 蓄電素子と、本体及び蓋体を有する外装体と、前記本体に対して取り付けられた基板とを備える蓄電装置の製造方法であって、
    前記蓋体から前記基板へ向かう方向から見て、前記蓋体と一体化された金属バーの前記蓋体から前記本体に向けて内方に露出した部分の端部を、前記基板のコネクタに重ならせる位置合わせ工程と、
    前記端部を前記コネクタに挿入する挿入工程と
    を含む蓄電装置の製造方法。
  12. 前記位置合わせ工程では、前記基板に対する前記蓋体の位置決めを行うことにより、前記金属バーの前記端部を前記コネクタに重ならせる
    請求項11に記載の蓄電装置の製造方法。
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