JP7205387B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本開示は、蓄電装置に関し、特に、複数の蓄電モジュールが積層された蓄電装置に関する。

従来から各種の蓄電装置が提案されており、たとえば、特開２０１８－０２８９８０号公報に記載された蓄電装置は、複数の蓄電セルと、各蓄電セル間に配置された複数の集電板と、複数の樹脂枠とを含む。各樹脂枠は、集電板の間に配置されており、各樹脂枠は環状に形成されている。そして、樹脂枠と、２つの集電板とによって、密封空間が形成されており、この密封空間内に、蓄電セルが配置されている。各蓄電セルは、正極シートと、負極シートと、セパレータと、電解液とを含む。

特開２０１８－０２８９８０号公報

上記のように構成された蓄電装置においては、集電板の外周面は、全周に亘って蓄電装置の周面に位置している。

その結果、蓄電装置の周囲に金属部材が配置されている場合に、蓄電装置の周面から露出している集電板の一部と、上記の金属部材とが接触するおそれがある。

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、蓄電装置の周面から導電性部分が露出する露出量が低減された蓄電装置を提供することである。

本開示に係る蓄電装置は、積層された複数の蓄電モジュールと、蓄電モジュールの間に配置された板状部材とを備え、板状部材は、隣り合う蓄電モジュール同士を電気的に導通する導電部分と、絶縁部分とを含み、絶縁部分は、板状部材の外周に配置される。上記蓄電装置によれば、板状部材の絶縁部分が板状部材の外周に配置されている。このため、蓄電装置の外周面において、板状部材の絶縁部分が位置することになり、蓄電装置の外周面において導電性部分が露出する部分が低減されている。

本開示に係る蓄電装置によれば、蓄電装置の周面から導電性部分が露出する露出量を低減することができる。

蓄電装置２が搭載された車両１を模式的に示す模式図である。 蓄電装置２を示す斜視図である。 蓄電装置２を示す分解斜視図である。 蓄電モジュール２３を示す斜視図である。 蓄電モジュール２３を示す断面図である。 板状部材２２を示す斜視図である。 板状部材２２を示す側面図である。 電池セル３１および板状部材２２を並べて配置した状態を示す斜視図である。

図１から図８を用いて、本実施の形態に係る蓄電装置について説明する。図１から図８に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、実施の形態に示す構成において、請求項に記載された構成に対応する構成には、括弧書きで請求項の構成を併記する場合がある。

図１は、蓄電装置２が搭載された車両１を模式的に示す模式図である。車両１は、ハイブリッド車両や電気自動車などの電動車両である。この図１に示す例においては、蓄電装置２は車両１内に搭載されている。

図２は、蓄電装置２を示す斜視図であり、図３は、蓄電装置２を示す分解斜視図である。蓄電装置２は、積層体１０と、拘束具１１とを含む。積層体１０は、略直方体形状に形成されている。積層体１０は、上面３と、下面４と、長側面５，６と、端面７，８とを含む。なお、長側面５には、図示されてない冷却ダクトが配置されており、積層体１０の長側面５側から冷却風Ｃが吹き付けられている。積層体１０内には、複数の冷却通路が形成されており、長側面５側から吹きつけられた冷却風Ｃは、冷却通路を通って、積層体１０を冷却する。積層体１０を冷却した冷却風Ｃは、長側面６側から排気される。なお、長側面６側には図示されていない排気ダクトが配置されている。

拘束具１１は、天板１５と、底板１６と、複数の連結部材１７と、複数の固定部材１８，１９とを含む。天板１５は、積層体１０の上面に配置されており、底板１６は、積層体１０の底面に配置されている。複数の連結部材１７は、積層体１０の周面に沿って間隔をあけて配置されている。各連結部材１７の上端部は、天板１５の下面に配置されており、各連結部材１７の下端部は、底板１６の上面に配置されている。

固定部材１８，１９は、たとえば、ボルトなどであり、固定部材１８は、連結部材１７の上端部と、天板１５とを連結固定している。固定部材１９は、連結部材１７の下端部と、底板１６とを連結固定している。

そして、固定部材１８，１９の巻締力によって、天板１５および底板１６が積層体１０を挟み込む。

図３において、積層体１０は、絶縁板２０，２１と、複数の集電板（板状部材）２２と、複数の蓄電モジュール２３とを含む。

絶縁板２０は積層体１０の上端に位置しており、絶縁板２０は積層体１０の上面を形成している。絶縁板２１は積層体１０の下端に位置しており、絶縁板２１は積層体１０の下面を形成している。

複数の板状部材２２および蓄電モジュール２３は、絶縁板２０および絶縁板２１の間に配置されている。複数の蓄電モジュール２３が配列方向Ｄ１に間隔をあけて配置されており、蓄電モジュール２３の間に板状部材２２が配置されている。板状部材２２によって、複数の蓄電モジュール２３が電気的に直列に接続されている。

なお、絶縁板２０の下面側には板状部材２２Ａが位置しており、絶縁板２１の上面側には、板状部材２２Ｂが位置している。板状部材２２Ａには集電端子２４が形成されており、板状部材２２Ｂには集電端子２５が形成されている。

図４は、蓄電モジュール２３を示す斜視図であり、図５は、蓄電モジュール２３を示す断面図である。蓄電モジュール２３は、樹脂枠３０と、複数の電池セル３１と、複数の集電板３２とを含む。集電板３２は、配列方向Ｄ１に間隔をあけて配置されている。

樹脂枠３０は、縁部樹脂３６および外周樹脂３７を含む。縁部樹脂３６は、集電板３２の外周縁部に形成されており、縁部樹脂３６は集電板３２の外周縁部に沿って環状に形成されている。配列方向Ｄ１に隣り合う縁部樹脂３６同士は密着しており、複数の縁部樹脂３６が配列方向Ｄ１に積層されている。外周樹脂３７は、積層された複数の縁部樹脂３６の外周を覆うように形成されており、外周樹脂３７は、積層された複数の縁部樹脂３６の一端および他端に係合している。

配列方向Ｄ１に隣り合う縁部樹脂３６と、配列方向Ｄ１に隣り合う集電板３２とによって、収容空間３８が形成されている。電池セル３１は、収容空間３８内に配置されている。

たとえば、電池セル３１Ａは、正極合材層３３Ａと、負極合材層３４Ａと、セパレータ３５Ａと、電解液とを含む。正極合材層３３Ａは、水酸化ニッケルなどによって形成されている。

負極合材層３４Ａは、水素吸着合金などによって形成されている。セパレータ３５Ａは、たとえば、ポリオレフィン系樹脂から形成された多孔質フィルムなどからなる織布および不織布などから形成されている。電解液は、たとえば、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ溶液である。

この図５に示す例においては、正極合材層３３Ａは、セパレータ３５Ａの上面に形成されており、正極合材層３３Ａは、集電板３２Ａの下面と接触している。負極合材層３４Ａはセパレータ３５Ａの下面に形成されており、負極合材層３４Ａは、集電板３２Ｂの上面に接触している。

なお、集電板３２Ａの上面には、他の電池セル３１の負極合材層が形成されており、当該電池セル３１と、電池セル３１Ａとが電気的に直列となるように接続されている。同様に、集電板３２Ｂの下面には、別の電池セル３１の正極合材層が形成されており、電池セル３１Ａと、当該電池セル３１とが電気的に直列に接続されている。

図４において、破線で囲まれた部分は、正極合材層３３または負極合材層３４が形成された領域を示す。

このため、各電池セル３１のセパレータ３５には、正極合材層３３および負極合材層３４が形成されていない未塗布部４０が形成されている。

なお、未塗布部４０は、正極合材層３３または負極合材層３４が形成された領域の周囲を取り囲むように形成されている。

図６は、板状部材２２を示す斜視図であり、図７は、板状部材２２を示す側面図である。板状部材２２は、平面視すると長方形形状に形成されており、板状部材２２は、上面５１と、下面５２と、長側面５３，５４と、端面５５，５６とを含む。

板状部材２２は、冷却板４５と、絶縁部分４６と、絶縁部分４７とを含む。冷却板４５は、絶縁部分４６および絶縁部分４７の間に配置されている。絶縁部分４６は端面５５側に配置されており、絶縁部分４７は端面５６側に配置されている。

冷却板４５は、たとえば、アルミニウムや銅などの金属によって板状に形成されている。冷却板４５には、複数の冷却通路５０が形成されており、各冷却通路５０は、長側面５３から長側面５４に達するように形成されている。複数の冷却通路５０は、端面５５から端面５６に向けて間隔をあけて形成されている。

そして、各冷却通路５０を冷却風Ｃが通ることで、冷却板４５に隣接する蓄電モジュール２３が冷却される。

蓄電モジュール２３が充放電される際には、正極合材層３３や負極合材層３４が比較的温度が高くなり易い。その一方で、冷却板４５は、正極合材層３３や負極合材層３４と隣り合うように設けられており、冷却板４５によって正極合材層３３や負極合材層３４が良好に冷却される。

ここで、比較例に係る板状部材と、板状部材２２とを比較する。比較例に係る冷却板は、絶縁部分４６，４７が設けられておらず、長側面５３，５４に端面５５側から端面５６側に亘って、冷却板４５によって形成されている。そして、比較例に係る板状部材においては、端面５５から端面５６に亘って複数の冷却通路５０が間隔をあけて形成されている。

比較例に係る板状部材に形成された冷却通路５０の数は、板状部材２２に形成された冷却通路５０の数よりも多い。

そのため、冷却ダクトから供給される冷却風Ｃの流通量が一定である場合には、比較例の板状部材に形成された各冷却通路５０を流れる冷却風Ｃの流通量は、板状部材２２に形成された各冷却通路５０を流れる冷却風Ｃの流通量よりも少なくなる。

換言すれば、板状部材２２に形成された冷却通路５０を流れる冷却風Ｃの流通量は多く、正極合材層３３や負極合材層３４を良好に冷却することができる。

絶縁部分４６には、サーミスタ６０と、電圧センサ６１とが設けられている。サーミスタ６０は、蓄電モジュール２３の温度を測定しており、電圧センサ６１は蓄電モジュール２３の電圧を測定している。サーミスタ６０を絶縁部分４６でモールドすることで、サーミスタ６０を絶縁した状態で蓄電モジュール２Ｓ３内に配置することができる。なお、この図６などに示す例においては、サーミスタ６０や電圧センサ６１を絶縁部分４６に配置した例について説明したが、その他各種のセンサを絶縁部分４６，４７に配置するようにしてもよい。

図８は、電池セル３１および板状部材２２を並べて配置した状態を示す斜視図である。蓄電モジュール２３および板状部材２２を配列方向Ｄ１に積層した状態において、板状部材２２の冷却板４５は、集電板３２を間に挟んだ状態で、蓄電モジュール２３の正極合材層３３または負極合材層３４と対向する。その一方で、絶縁部分４６，４７は、集電板３２を間に挟んだ状態でセパレータ３５の未塗布部４０と対向する。

板状部材２２には、拘束具１１からの拘束力が加えられており、板状部材２２は電池セル３１を押圧する。これにより、冷却板４５は、集電板３２と、正極合材層３３または負極合材層３４とを間に挟んで、セパレータ３５を押圧する。さらに、絶縁部分４６，４７は、集電板３２を間に挟んだ状態でセパレータ３５の未塗布部４０を押圧する。

このように、セパレータ３５が押圧されることで、セパレータ３５の厚さが薄くなり、セパレータ３５の電気的抵抗を低くすることができる。

絶縁部分４６は端面５５側に配置されており、複数の絶縁部分４６が配列方向Ｄ１に積層されている。同様に、絶縁部分４７は、端面５６側に配置されており、複数の絶縁部分４７が配列方向Ｄ１に積層されている。

このため、図２において、積層体１０の端面７には、板状部材２２の絶縁部分４６と、蓄電モジュール２３の樹脂枠３０とが位置しており、端面７における絶縁性が確保されている。同様に、積層体１０の端面８には、板状部材２２の絶縁部分４７と、蓄電モジュール２３の樹脂枠３０とが位置しており、端面８における絶縁性が確保されている。

このように、本実施の形態に係る蓄電装置２によれば、導電性部分が露出する部分が低減されている。

今回開示された実施の形態はすべ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。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、２ 蓄電装置、３，５１ 上面、４，５２ 下面、５，６，５３，５４ 長側面、７，８，５５，５６ 端面、１０ 積層体、１１ 拘束具、１５ 天板、１６ 底板、１７ 連結部材、１８，１９ 固定部材、２０，２１ 絶縁板、２２，２２Ａ，２２Ｂ 板状部材、２３ 蓄電モジュール、２４，２５ 端子、３０ 樹脂枠、３１，３１Ａ 電池セル、３２，３２Ａ，３２Ｂ 集電板、３３，３３Ａ 正極合材層、３４，３４Ａ 負極合材層、３５，３５Ａ セパレータ、３６ 縁部樹脂、３７ 外周樹脂、３８ 収容空間、４０ 未塗布部、４５ 冷却板、４６，４７ 絶縁部分、５０ 冷却通路、６０ サーミスタ、６１ 電圧センサ。

Claims (2)

1. 積層された複数の蓄電モジュールと、
   前記複数の蓄電モジュールの間に配置された複数の板状部材と、
   を備え、
   前記複数の蓄電モジュールの各々は、当該蓄電モジュールの外周縁部に沿って環状に形成される樹脂枠を含み、
   前記複数の板状部材の各々は、隣り合う前記蓄電モジュール同士を電気的に導通する導電部分と、絶縁部分とを含み、
   前記絶縁部分は、前記板状部材の外周に配置され、
   前記複数の蓄電モジュールと前記複数の板状部材とによって形成される積層体において、前記絶縁部分と前記樹脂枠とが前記積層体の端面に位置するように配置された、蓄電装置。
2. 前記複数の板状部材の各々は、当該板状部材に隣接する蓄電モジュールを冷却するための複数の冷却通路が形成された冷却部を含み、
   前記冷却部は、当該冷却部が含まれる板状部材の前記導電部分に形成される、請求項１に記載の蓄電装置。

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