JP7447428B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の蓄電素子を備える蓄電装置に関する。

特許文献１には、複数の蓄電素子を収容する外装体と、外装体の外部に設けられた正極外部端子及び負極外部端子を備える蓄電装置が開示されている。正極外部端子及び負極外部端子のそれぞれは端子カバー本体部に覆われる。端子カバー本体部には開口部が設けられており、端子カバー本体部は、開口部が異なる位置に配置されるように、正極外部端子または負極外部端子に対して回転可能に取り付けられる。

特開２０１２－２０４２９６号公報

特許文献１に記載された蓄電装置のような従来の蓄電装置では、例えば、基板及びバスバー等を保持する内蓋（絶縁部材）が複数の蓄電素子の上方に配置される。絶縁部材において基板等が載置された板状部分の周囲には壁部が立設され、複数の蓄電素子それぞれの電極端子は、壁部によって、不要な導通が生じないように、側方の他の部材から保護される。このように構成された蓄電装置では、他の蓄電装置等との間で、充電及び放電の際の電流の導通路（主回路）を形成する部材として、丸端子等の接続端子を備えるケーブルが用いられる場合がある。この場合、例えばケーブルにおける接続端子の近傍には比較的に外径の大きい部分が存在し、これによりケーブルが壁部を越え難い状況が生じる。そこで、従来、例えば接続端子と電極端子との間に、他の導電部材を介在させることで、接続端子を上方に持ち上げる構造が採用される。これにより、ケーブルを、絶縁部材の壁部を越えた状態で無理なく蓄電素子に接続することができる。しかしながらこの場合、接続端子を持ち上げる他の導電部材が必要となること等に起因して、蓄電装置の構成が複雑化する。

本発明は、本願発明者が上記課題に新たに着目することによってなされたものであり、複数の蓄電素子を備える蓄電装置であって、構成の簡易化を図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、それぞれが、電極端子が配置された端子配置面を有する複数の蓄電素子と、前記複数の蓄電素子の前記端子配置面それぞれの少なくとも一部を一括して覆う部分を有する絶縁部材と、前記複数の蓄電素子の内の１つである所定の蓄電素子が有する前記電極端子の端子面に接続された導電部材とを備え、前記複数の蓄電素子を、前記端子配置面が上向きとなる姿勢にした場合において、前記端子面は、前記電極端子の上面であり、前記絶縁部材の下端部は、上下方向において、前記端子面より下に位置し、前記絶縁部材は、前記所定の蓄電素子の側方に位置する壁部を有し、前記壁部は、前記導電部材が貫通して配置される第一開口部であって、前記上下方向において、前記端子面と同じ位置を含む範囲に設けられた第一開口部を有する。

この構成によれば、電極端子の端子面に接続されたケーブル等の導電部材は、その端子面と同じ高さ位置から第一開口部を介して無理なく絶縁部材の外側に引き出した状態にすることができる。そのため、導電部材の、電極端子との接続に用いられる接続端子の近くに外径が太くなっている部分があっても、導電部材の接続端子を電極端子の端子面に接触させた状態で電極端子に接続することができる。つまり、導電部材を壁部の上を通過させる場合に必要となる、導電部材と端子面との間に介在させる他の導電部材を用いる必要がない。このように、本態様に係る蓄電装置によれば、構成の簡易化を図ることができる。

前記第一開口部は、前記絶縁部材の前記下端部から切欠き状に設けられている、としてもよい。

この構成によれば、電極端子に導電部材を接続した状態で、絶縁部材を複数の蓄電素子に対して配置することができる。そのため、例えば、絶縁部材に邪魔されることなく、導電部材の電極端子への接続作業（ナットの締結等）を行うことができる。従って、本態様の蓄電装置によれば、構成の簡易化を図りつつ、製造作業の容易化も図られる。

前記絶縁部材は、前記第一開口部における前記導電部材の上方に位置し、前記導電部材の上方への移動を規制する規制部を有する、としてもよい。

この構成によれば、例えば、導電部材が第一開口部の位置において上方に移動または傾くことが抑制されるため、規制部が、導電部材の電極端子への接続前の仮押さえとして機能する。また、導電部材の電極端子への接続後において、半完成品の取り扱いが容易になる。つまり、本態様の蓄電装置によれば、構成の簡易化を図りつつ、製造効率の向上も図られる。

蓄電装置はさらに、上方が開口したケースであって、前記複数の蓄電素子を収容するケースを備え、前記ケースの上端部は、上下方向において、前記電極端子の端子面より上に位置し、前記ケースは、前記第一開口部に対向する位置に配置され、前記導電部材が貫通して配置される第二開口部を有する、としてもよい。

この構成によれば、複数の蓄電素子を収容するケースは、例えば、所定の蓄電素子に接続された導電部材を含む高さ位置まで、複数の蓄電素子を覆うことができ、これにより、ケースに絶縁部材を固定することができる。そのため、ケースの、複数の蓄電素子を覆う構造体としての強度が向上される。また、ケースに第二開口部が設けられていることで、導電部材のケースからの引き出し構造は、ケースによって阻害されない。つまり、本態様の蓄電装置によれば、構成の簡易化を図りつつ、構造的な安定化も図られる。

前記絶縁部材は、前記複数の蓄電素子を電気的に接続する１以上のバスバーを保持するバスバーフレームであるとしてもよい。

この構成によれば、バスバーフレームは、電極端子の端子面よりも下の部分まで覆うため、電極端子と他の部材との不要な導通を防ぐことができ、かつ、第一開口部によって、導電部材を無理のない姿勢で電極端子に直接的に接続させることができる。つまり、構成の簡易化を図りつつ、絶縁部材の効率的な利用も図られる。

本発明によれば、構成の簡易化を図ることができる蓄電装置を提供することができる。

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蓄電ユニットと基板ユニットとに分離した場合の構成を示す斜視図である。 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。 実施の形態に係る蓄電ユニットにおける外装体の端部の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係るバスバーフレーム及び外装体本体と負極電源ケーブルとの構造上の関係を示す斜視図である。 実施の形態に係る負極電源ケーブルと蓄電素子との接続構造を示す分解斜視図である。 実施の形態に係るバスバーフレーム及び外装体本体と負極電源ケーブルとの構造上の関係を示す部分断面図である。

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などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。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、１つの蓄電素子における一対（正極側及び負極側）の電極端子の並び方向、蓄電素子の容器の短側面の対向方向、または、蓄電ユニットの外装体の長側面の対向方向を、Ｘ軸方向と定義する。複数の蓄電素子の並び方向、蓄電素子の容器の長側面の対向方向、蓄電ユニットの外装体の短側面の対向方向、または、蓄電ユニットと基板ユニットとの並び方向を、Ｙ軸方向と定義する。蓄電ユニットのベース部材と外装体蓋体との並び方向、蓄電素子とバスバーとの並び方向、蓄電素子の容器本体と蓋部との並び方向、または、上下方向を、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軸プラス方向とは、Ｘ軸の矢印方向を示し、Ｘ軸マイナス方向とは、Ｘ軸プラス方向とは反対方向を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。さらに、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、２つの方向が直交している、とは、当該２つの方向が完全に直交していることを意味するだけでなく、実質的に直交していること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。

（実施の形態）
［１．蓄電装置の全般的な説明］
まず、本実施の形態に係る蓄電装置１の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。図２は、本実施の形態に係る蓄電装置１を蓄電ユニット１０と基板ユニット２０とに分離した場合の構成を示す斜視図である。図３は、本実施の形態に係る蓄電ユニット１０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り、本実施の形態では、略直方体形状を有している。例えば、蓄電装置１は、電力貯蔵用途または電源用途等に使用される電池モジュール（組電池）である。具体的には、蓄電装置１は、家庭用または発電機用等に使用される定置用のバッテリ等として用いることができる。また、蓄電装置１は、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用等のバッテリ等としても用いることができる。上記の自動車としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）及びガソリン自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール及びリニアモーターカーが例示される。

図１～図３に示すように、蓄電装置１は、蓄電ユニット１０と、蓄電ユニット１０に取り付けられる基板ユニット２０と、を備えている。蓄電ユニット１０は、Ｙ軸方向に長尺の略直方体形状を有する電池モジュール（組電池）である。具体的には、蓄電ユニット１０は、複数の蓄電素子１１と、バスバーフレーム６０と、複数のバスバー１３と、これらを収容する外装体本体１４、ベース部材１５及び外装体蓋体１７からなる外装体１８と、を有している。また、蓄電ユニット１０には正極電源ケーブル３１及び負極電源ケーブル３２が接続されている。なお、蓄電ユニット１０は、複数の蓄電素子１１を拘束する拘束部材（エンドプレート、サイドプレート等）等を有していてもよい。

蓄電素子１１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等の非水電解質二次電池である。蓄電素子１１は、扁平な直方体（角形）の形状を有しており、本実施の形態では、１６個の蓄電素子１１がＹ軸方向に並んで配列されている。なお、蓄電素子１１の形状、配置位置及び個数等は、特に限定されない。また、蓄電素子１１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、蓄電素子１１は、二次電池ではなく、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。さらに、蓄電素子１１は、固体電解質を用いた電池であってもよい。

具体的には、蓄電素子１１は、金属製の容器１１ａを備え、容器１１ａの蓋部には、金属製の電極端子である正極端子１１ｂ及び負極端子１１ｃが設けられている。つまり、容器１１ａの蓋部は、電極端子（１１ｂ、１１ｃ）が配置された端子配置面１１ｅを形成している。また、隣り合う蓄電素子１１同士の間には、スペーサ１１ｄが配置されている。なお、容器１１ａの端子配置面１１ｅには、電解液を注液するための注液部、及び、容器１１ａ内の圧力上昇時にガスを排出して圧力を開放するガス排出弁等が設けられていてもよい。また、容器１１ａの内方には、電極体（蓄電要素または発電要素ともいう）及び集電体（正極集電体及び負極集電体）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。

正極端子１１ｂ及び負極端子１１ｃは、容器１１ａの端子配置面１１ｅからＺ軸プラス方向）に向けて突出して配置されている。そして、複数の蓄電素子１１が有する最も外側の正極端子１１ｂ及び負極端子１１ｃのそれぞれが電源ケーブルに接続されることにより、蓄電装置１（蓄電ユニット１０）が、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。

具体的には、図３に示すように、複数の蓄電素子１１のうちの、Ｙ軸プラス方向の端部の蓄電素子１１の正極端子１１ｂが、複数の蓄電素子１１の総プラス端子（蓄電ユニット１０の正極端子５１）として機能する。つまり、外装体１８の内部において、蓄電ユニット１０の正極端子５１に正極電源ケーブル３１が接続される。また、複数の蓄電素子１１のうちの、Ｙ軸マイナス方向の端部の蓄電素子１１の負極端子１１ｃが、複数の蓄電素子１１の総マイナス端子（蓄電ユニット１０の負極端子５２）として機能する。つまり、外装体１８の内部において、蓄電ユニット１０の負極端子５２に負極電源ケーブル３２が接続される。なお、図３以降の各図において、Ｙ軸プラス方向の端部の蓄電素子１１を、蓄電素子１１Ｂと表記し、Ｙ軸マイナス方向の端部の蓄電素子１１を、蓄電素子１１Ａと表記する。つまり、蓄電素子１１Ｂの正極端子１１ｂが蓄電ユニット１０の正極端子５１として機能し蓄電素子１１Ａの負極端子１１ｃが蓄電ユニット１０の負極端子５２として機能する。蓄電素子１１Ａは、導電部材の一例である負極電源ケーブル３２が接続される所定の蓄電素子の一例である。

正極電源ケーブル３１及び負極電源ケーブル３２は、蓄電装置１（蓄電ユニット１０）を充放電するための電流（充放電電流、主電流ともいう）が流れる被覆電線（電力ケーブル、電源線、電力線ともいう）である。正極電源ケーブル３１の、蓄電ユニット１０から露出した部分の端部には正極コネクタ４１が設けられており、負極電源ケーブル３２の、蓄電ユニット１０から露出した部分の端部には負極コネクタ４２が設けられている。正極電源ケーブル３１及び負極電源ケーブル３２のそれぞれは、図２に示すように、外装体１８の端部１８ａ（蓄電ユニット１０の端部１８ａともいう）から外装体１８の外方に引き出された状態で配置されている。なお、例えば「ケーブルから外装体１８から引き出された状態で配置」とは、ケーブルが、外装体１８の壁部を貫通して配置されている状態を指す。つまり、正極電源ケーブル３１及び負極電源ケーブル３２の配置作業において、外装体１８の内部から外部に実際に引き出す動作は必須ではない。

バスバーフレーム６０は、複数の蓄電素子１１の端子配置面１１ｅそれぞれの少なくとも一部を一括して覆う部分を有する絶縁部材の一例である。具体的には、バスバーフレーム６０は、バスバー１３と他の部材との電気的な絶縁、及び、バスバー１３の位置規制を行うことができる扁平な矩形状の部材である。バスバーフレーム６０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）等の、後述する基板ユニット２０の基板ケース２１と同様の絶縁部材により形成されている。

具体的には、バスバーフレーム６０は、複数の蓄電素子１１の上方に載置され、複数の蓄電素子１１に対して位置決めされる。また、バスバーフレーム６０には複数のバスバー用開口部６５が形成されており、複数のバスバー用開口部６５のそれぞれにバスバー１３が配置されて位置決めされている。これにより、バスバー１３は、複数の蓄電素子１１に対して位置決めされて、当該複数の蓄電素子１１が有する正極端子１１ｂ及び負極端子１１ｃに接合される。また、バスバーフレーム６０は、外装体１８の中蓋として、外装体本体１４の補強を行う機能も有している。

さらに、バスバーフレーム６０は、複数のバスバー用開口部６５が形成された部分の周縁に立設された壁部６１を有しており、壁部６１には第一開口部６２が形成されている。第一開口部６２には、負極電源ケーブル３２が貫通した状態で配置される。負極電源ケーブル３２とバスバーフレーム６０等との構造上の関係については図４～図７を用いて後述する。

バスバー１３は、複数の蓄電素子１１上（バスバーフレーム６０上）に配置され、複数の蓄電素子１１の電極端子同士を電気的に接続する矩形状の板状部材である。バスバー１３は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ステンレス鋼等の金属で形成されている。本実施の形態では、バスバー１３は、隣り合う蓄電素子１１の正極端子１１ｂと負極端子１１ｃとを接続することで、１６個の蓄電素子１１を直列に接続している。なお、蓄電素子１１の接続の態様は上記には限定されず、直列接続及び並列接続がどのように組み合わされていてもよい。

また、バスバー１３、または、蓄電素子１１の電極端子には、検出用ケーブル１３ａが接続されている。検出用ケーブル１３ａは、蓄電素子１１の電圧計測用、温度計測用、または、蓄電素子１１間の容量バランス用の電線（通信ケーブル、制御ケーブル、通信線、制御線ともいう）である。なお、バスバー１３または蓄電素子１１の電極端子には、蓄電素子１１の温度を計測するためのサーミスタ（図示せず）が配置されているが、説明は省略する。また、検出用ケーブル１３ａのＹ軸マイナス方向の端部には、コネクタ１３ｂが接続されている。コネクタ１３ｂは、後述する基板ユニット２０の基板２５に接続されるコネクタである。つまり、検出用ケーブル１３ａは、コネクタ１３ｂを介して、蓄電素子１１の電圧及び温度等の情報を、基板ユニット２０の基板２５に伝達する。また、検出用ケーブル１３ａは、基板２５の制御によって、放電可能容量が大きい蓄電素子１１を放電させて、蓄電素子１１間の容量をバランスさせる際にも使用される。

外装体１８は、蓄電ユニット１０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１８は、蓄電素子１１等の外方に配置され、蓄電素子１１等を所定の位置で固定し、衝撃などから保護する。外装体１８は、上述のように、外装体本体１４と、ベース部材１５と、外装体蓋体１７と、を有している。

外装体本体１４は、上方が開口し、かつ、複数の蓄電素子１１を収容するケースの一例である。つまり、外装体本体１４は、上方に開口が形成された有底矩形筒状のハウジングである。外装体本体１４は、例えば、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ等の絶縁部材により形成されている。ベース部材１５及び外装体蓋体１７は、外装体本体１４を保護（補強）する部材である。ベース部材１５及び外装体蓋体１７は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板等の金属製の部材により形成されている。なお、ベース部材１５及び外装体蓋体１７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。

ベース部材１５は、外装体本体１４を下方（Ｚ軸マイナス方向）から支持する板状の部材であり、外装体本体１４を介して複数の蓄電素子１１を支持する役割も有している。ベース部材１５は、底部１５ａと、基板ユニット取付部１６と、接続部１５ｂ及び１５ｃと、を有している。底部１５ａは、蓄電装置１の底部を構成する、ＸＹ平面に平行かつＹ軸方向に延設された平板状かつ矩形状の部位であり、外装体本体１４の下方に配置される。基板ユニット取付部１６は、底部１５ａのＹ軸マイナス方向側の端部からＺ軸プラス方向に立設された平板状かつ矩形状の部位であり、基板ユニット２０が取り付けられる。接続部１５ｂは、基板ユニット取付部１６のＺ軸プラス方向側の端部に配置され、Ｙ軸マイナス方向に突出する部位であり、外装体蓋体１７と接続される。接続部１５ｃは、底部１５ａのＹ軸プラス方向側の端部からＺ軸プラス方向に立設され、かつ、Ｙ軸プラス方向に突出する部位であり、外装体蓋体１７と接続される。

外装体蓋体１７は、外装体本体１４の開口を塞ぐように配置される部材であり、天面部１７ａと、接続部１７ｂ及び１７ｃと、を有している。接続部１７ｂは、天面部１７ａのＹ軸マイナス方向側の端部に配置され、Ｚ軸マイナス方向に延び、かつ、Ｙ軸マイナス方向に突出する部位であり、ベース部材１５の接続部１５ｂと接続される。接続部１７ｃは、天面部１７ａのＹ軸プラス方向側の端部からＺ軸マイナス方向に延び、かつ、Ｙ軸プラス方向に突出する部位であり、ベース部材１５の接続部１５ｃと接続される。このように、ベース部材１５及び外装体蓋体１７は、外装体本体１４を上下方向から挟み込んだ状態で、接続部１５ｂ及び１５ｃと接続部１７ｂ及び１７ｃとがネジ止め等で接続されることで固定される構成となっている。

基板ユニット２０は、蓄電ユニット１０が有する蓄電素子１１の状態の監視、及び、蓄電素子１１の制御を行うことができる機器である。本実施の形態では、基板ユニット２０は、蓄電ユニット１０の外装体１８の長手方向の端部１８ａ（図２参照）、つまり、蓄電ユニット１０のＹ軸マイナス方向側の側面に取り付けられる扁平な矩形状の部材である。基板ユニット２０は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の絶縁部材で形成される基板ケース２１（図２参照）と、基板ケース２１に収容された基板２５とを有する。具体的には、基板ユニット２０は、蓄電ユニット１０の外装体１８が有するベース部材１５に設けられた基板ユニット取付部１６に取り付けられる。基板２５は、蓄電ユニット１０に電気的に接続される回路基板（監視基板）である。具体的には、基板２５は、上述の検出用ケーブル１３ａ及びコネクタ１３ｂを介して蓄電素子１１に電気的に接続されることで、蓄電素子１１の電圧及び温度等の情報を取得し、蓄電素子１１の充電状態及び放電状態等の状態を監視する。また、基板２５は、検出用ケーブル１３ａを用いて蓄電素子１１を放電させて、蓄電素子１１間の容量をバランスさせる制御基板としての機能も有している。基板２５には、これ機能を実現するための複数の部品（図示せず）が実装されている。なお、基板２５は、蓄電素子１１の制御は行わず、蓄電素子１１の状態の監視のみ行い、監視結果に基づく制御は、蓄電装置１に接続された外部の制御装置が行ってもよい。

［２．電源ケーブルの配置の態様］
上記のように、実施の形態に係る蓄電装置１では、正極電源ケーブル３１及び負極電源ケーブル３２が、外装体１８の端部１８ａにおいて外装体１８の内部から外部に引き出された状態で配置されている。このうち、負極電源ケーブル３２は、外装体１８の端部１８ａに最も近い蓄電素子１１Ａの負極端子１１ｃと接続されている。そのため、バスバーフレーム６０及び外装体本体１４との関係で、負極電源ケーブル３２をどのように配置すべきかが問題となる。

この点に関し、本実施の形態では、バスバーフレーム６０及び外装体本体１４のそれぞれは、負極電源ケーブル３２を、外装体１８から引き出された状態で無理なく配置するための構造を有している。そこで、蓄電装置１における、正極電源ケーブル３１及び負極電源ケーブル３２の配置の態様について、特に負極電源ケーブル３２に着目して、図４～図７を参照しながら以下に説明する。なお、図４～図７のそれぞれでは、主として説明の対象となる複数の構成要素を図示し、他の構成要素についての図示は適宜省略されている。

図４は、実施の形態に係る蓄電ユニット１０における外装体１８の端部１８ａの構成を示す斜視図である。具体的には、図４では、外装体蓋体１７を外装体本体１４から持ち上げた状態で、外装体１８の端部１８ａを図示している。図５は、実施の形態に係るバスバーフレーム６０及び外装体本体１４と負極電源ケーブル３２との構造上の関係を示す斜視図である。図６は、実施の形態に係る負極電源ケーブル３２と蓄電素子１１Ａとの接続構造を示す分解斜視図である。図６では、蓄電素子１１Ａは、負極端子１１ｃ及びその周辺のみが簡易的に図示されている。図７は、実施の形態に係るバスバーフレーム６０及び外装体本体１４と負極電源ケーブル３２との構造上の関係を示す部分断面図である。図７では、図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線を通るＹＺ平面におけるバスバーフレーム６０及び外装体本体１４の部分断面が図示されており、蓄電素子１１Ａ及び負極電源ケーブル３２は側面図で表されている。また、図７における二点鎖線Ｔは、負極端子１１ｃの端子面１２の上下方向（Ｚ軸方向）の位置を示している。本実施の形態では、蓄電装置１が備える複数の蓄電素子１１の正極端子１１ｂ及び負極端子１１ｃそれぞれの端子面１２は、上下方向において実質的に同一の位置（二点鎖線Ｔの位置）に配置されている。

図４に示すように、正極電源ケーブル３１及び負極電源ケーブル３２は、外装体１８の内部から外部に延設された状態で配置されている。具体的には、正極電源ケーブル３１及び負極電源ケーブル３２はともに、外装体１８の端部１８ａから外装体１８の外部に向けて延設されている。正極電源ケーブル３１は正極コネクタ４１を有し、負極電源ケーブル３２は、負極コネクタ４２を有している。なお、図４では省略されているが、正極コネクタ４１及び負極コネクタ４２それぞれには、他方との電気的な接点となる端子等が配置されている。

本実施の形態では、正極コネクタ４１及び負極コネクタ４２は、互いに直接的に接続可能な構造を有している。例えば、負極コネクタ４２及び正極コネクタ４１の一方が他方に機械的に接続（挿入、嵌合、螺入等）することで、負極コネクタ４２及び正極コネクタ４１が電気的に接続される。これにより、例えば隣り合う２つの蓄電装置１の一方の正極コネクタ４１と他方の負極コネクタ４２とを、スパナ等の工具を用いることなく容易に接続することができる。従って、複数の蓄電装置１を、端部１８ａを同じ方向に向けて上下方向または左右方向に一列に並べた場合、これら複数の蓄電装置１の全体を容易に直列に接続することができる。

さらに、１つの蓄電装置１が有する正極コネクタ４１及び負極コネクタ４２は、互いに直接的な接続が不可能な状態に置かれている。具体的には、図４に示すように、負極電源ケーブル３２は、外装体１８から延設された部分における少なくとも一部が蓄電ユニット１０に固定されている。本実施の形態では、金属製のベース部材１５は、負極電源ケーブル３２の当該少なくとも一部を固定する固定部１５ｄを有しており、これにより、負極コネクタ４２は、実質的に下向きに固定される。この固定部１５ｄには、例えば、負極コネクタ４２を含む負極電源ケーブル３２の一部を結束し、かつベース部材１５に形成された凹部または孔に固定される結束部材（例えばプッシュタイと呼ばれる）が採用される。なお、固定部１５ｄにおける固定構造に特に限定はなく、例えば、外装体１８に設けられた凹部（溝、切り欠き、スリット等）、または、外装体１８に固定された部材の凹部に、負極電源ケーブル３２の一部を埋め込むことで当該一部が固定されてもよい。

このように、負極コネクタ４２の姿勢が規制された状態では、正極電源ケーブル３１の外装体１８の角部１９から延設された部分の長さが図４に示す程度の長さである場合、負極コネクタ４２と正極コネクタ４１とを直接的に接続することは不可能である。そのため、蓄電装置１の短絡を生じさせる正極コネクタ４１と負極コネクタ４２との誤接続を実質的に防止することができる。

このような構成において、複数の蓄電素子１１の端子配置面１１ｅと対向する位置に配置されたバスバーフレーム６０には、複数のバスバー用開口部６５が設けられたＸＹ方向に平行な部分を囲むように、壁部６１が立設されている（図３、図５、図７参照）。これにより、複数の蓄電素子１１の正極端子１１ｂ及び負極端子１１ｃに対する、側方からの他の要素の接触の可能性が低減する。つまり、各蓄電素子１１における不要な導通が抑制される。

しかしながら、バスバーフレーム６０の壁部６１は、蓄電素子１１Ａの負極端子１１ｃと接続される負極電源ケーブル３２との干渉の問題を生じさせ得る。具体的には、本実施の形態において、負極電源ケーブル３２は、図５～図７に示すように、丸端子である接続端子３２ａを端部に有し、接続端子３２ａの根元には、負極電源ケーブル３２の電線と接続端子３２ａとの圧着部分を覆う絶縁カバー３２ｂが配置されている。従って、負極電源ケーブル３２における接続端子３２ａの近傍に外径が比較的に大きい部分（径大部）が存在する。このように近傍に径大部が存在する接続端子３２ａと負極端子１１ｃとの接続にはナット１２ｂが用いられる。具体的には、負極端子１１ｃは、外周にネジ山が形成された接続軸体１２ａを有し、接続軸体１２ａが接続端子３２ａを貫通した状態でナット１２ｂが締め付けられ、これにより、接続端子３２ａが端子面１２に面接触する。その結果、負極電源ケーブル３２の接続端子３２ａが設けられた端部には、端子面１２と略平行な姿勢となるように、ナット１２ｂによる締結力が作用する。

一方、バスバーフレーム６０は、各蓄電素子１１の電極端子（１１ｂ、１１ｃ）と、側方の他の部材とを確実に絶縁するために、バスバーフレーム６０の下端部６０ａは、電極端子（図７における負極端子１１ｃ）の端子面１２よりも下方に位置することが好ましい。つまり、負極端子１１ｃの側方には上下方向に比較的に長い壁部６１が配置される。

このような構成において、本実施の形態では、バスバーフレーム６０の壁部６１には、負極端子１１ｃの端子面１２の位置（図７における二点鎖線Ｔの位置）を含む範囲に第一開口部６２が設けられている。これにより、負極電源ケーブル３２を、無理なく容易に配置することができる。

すなわち、本実施の形態に係る蓄電装置１は、それぞれが、電極端子が配置された端子配置面１１ｅを有する複数の蓄電素子１１と、バスバーフレーム６０と、負極電源ケーブル３２とを備える。端子配置面１１ｅには、電極端子として正極端子１１ｂ及び負極端子１１ｃとは配置されている。バスバーフレーム６０は、複数の蓄電素子１１の端子配置面１１ｅそれぞれの少なくとも一部を一括して覆う部分を有する。負極電源ケーブル３２は、複数の蓄電素子１１の内の１つである蓄電素子１１Ａが有する負極端子１１ｃの端子面１２に接続されている。複数の蓄電素子１１を、端子配置面１１ｅが上向きとなる姿勢にした場合において、端子面１２は、負極端子１１ｃの上面であり、バスバーフレーム６０の下端部６０ａは、上下方向において、端子面１２より下に位置する。バスバーフレーム６０は、蓄電素子１１Ａの側方に位置する壁部６１を有する。壁部６１は、負極電源ケーブル３２が貫通して配置される第一開口部６２であって、上下方向において、端子面１２と同じ位置を含む範囲に設けられた第一開口部６２を有する。

この構成によれば、図５及び図７に示すように、負極端子１１ｃの端子面１２に接続された負極電源ケーブル３２は、その端子面１２と同じ高さ位置から第一開口部６２を介して無理なくバスバーフレーム６０の外側に引き出した状態にすることができる。そのため、負極電源ケーブル３２に径大部（特に絶縁カバー３２ｂが配置された部分）が存在する場合であっても、負極電源ケーブル３２の接続端子３２ａを負極端子１１ｃの端子面１２に接触させた状態で負極端子１１ｃに接続することができる。つまり、負極電源ケーブル３２を壁部６１の上を通過させる場合に必要となる、接続端子３２ａと端子面１２との間に介在させる他の導電部材を用いる必要がない。このように、本実施の形態に係る蓄電装置１によれば、構成の簡易化を図ることができる。

なお、本実施の形態では、より詳細には、第一開口部６２は、上下方向において、端子面１２と同じ位置を含み、かつ、端子配置面１１ｅ以下を含む範囲に配置されている。これにより、図７に示すように、絶縁カバー３２ｂを含む負極電源ケーブル３２の一部が、端子配置面１１ｅと接触する状態であっても、負極電源ケーブル３２とバスバーフレーム６０との干渉の問題は生じ難い。従って、例えば、振動または衝撃等に起因して、負極電源ケーブル３２及びバスバーフレーム６０の一方が他方を損傷するような不具合が生じ難い。

また、本実施の形態では、第一開口部６２を有するバスバーフレーム６０は、複数の蓄電素子１１の端子配置面１１ｅに当接して配置されている。そのため、バスバーフレーム６０は、外装体１８に直接的または間接的に固定されることで、複数の蓄電素子１１の上方への移動を規制する規制部材としても機能する。また、バスバーフレーム６０は、複数の蓄電素子１１の端子配置面１１ｅに、例えば接着剤で固定されてもよい。これにより、複数の蓄電素子１１の位置の安定性が向上し、かつ、複数の蓄電素子１１それぞれの膨張を抑制することができる。また、バスバーフレーム６０を含む外装体１８全体としての強度も向上する。

また、本実施の形態では、複数の正極端子１１ｂ及び複数の負極端子１１ｃに対して、これら電極端子と他の部材との電気的な絶縁をより確実にする１つの絶縁部材（バスバーフレーム６０）が配置される。そのため、例えば、複数の電極端子のそれぞれに絶縁部材を設ける場合と比較すると、より効率よく蓄電装置１を製造することができ、かつ、製造に必要な部品点数も削減される。また、複数の電極端子のそれぞれに同一構造の絶縁部材を設ける場合、全ての絶縁部材に、電源ケーブルを貫通させるための開口部が形成されることになり、その結果、全ての電極端子の側方に、必ず絶縁部材の開口部が位置する。つまり、本来的には不要な（使用されない）開口部が１以上の電極端子の側方に存在することになり、このことは、電極端子と他の部材との電気的な絶縁の確実性の観点からは不利である。この点に関し、本実施の形態では、複数の正極端子１１ｂ及び複数の負極端子１１ｃに対して１つのバスバーフレーム６０が配置され、バスバーフレーム６０には、電源ケーブルを貫通させるべき箇所にのみ第一開口部６２を形成することができる。そのため、複数の正極端子１１ｂ及び複数の負極端子１１ｃのそれぞれの側方に、本来的には不要な開口部を配置させないことができる。

また、本実施の形態において、第一開口部６２は、図３及び図７に示すように、バスバーフレーム６０の下端部６０ａから切欠き状に設けられている。

この構成によれば、例えば、負極端子１１ｃに負極電源ケーブル３２を接続した状態で、バスバーフレーム６０を複数の蓄電素子１１に対して配置することができる。そのため、例えば、バスバーフレーム６０に邪魔されることなく、負極電源ケーブル３２の負極端子１１ｃへの接続作業（本実施の形態ではナット１２ｂの締結等）を行うことができる。従って、本実施の形態に係る蓄電装置１によれば、構成の簡易化を図りつつ、製造作業の容易化も図られる。

また、本実施の形態において、バスバーフレーム６０は、図５及び図７に示すように、第一開口部６２における負極電源ケーブル３２の上方に位置し、負極電源ケーブル３２の上方への移動を規制する規制部６３を有している。

この構成によれば、例えば、負極電源ケーブル３２が第一開口部６２の位置において上方に移動または傾くことが抑制されるため、規制部６３が、負極電源ケーブル３２の負極端子１１ｃへの接続前の仮押さえとして機能する。また、負極電源ケーブル３２の負極端子１１ｃへの接続後において、半完成品の取り扱いが容易になる。つまり、本実施の形態に係る蓄電装置１によれば、構成の簡易化を図りつつ、製造効率の向上も図られる。

また、本実施の形態のように、規制部６３を、第一開口部６２の左右の部分を接続するように架橋状に設けた場合、壁部６１は、第一開口部６２をまたいで連続する（第一開口部６２によって分離されない）。そのため、バスバーフレーム６０に第一開口部６２を設けることによるバスバーフレーム６０の強度の低下が抑制される。

また、本実施の形態において、蓄電装置１は、上方が開口した外装体本体１４であって、複数の蓄電素子１１を収容する外装体本体１４を備える。外装体本体１４の上端部１４ａ（図５及び図７参照）は、上下方向において、負極端子１１ｃの端子面１２より上に位置する。外装体本体１４は、第一開口部６２に対向する位置に配置され、負極電源ケーブル３２が貫通して配置される第二開口部１４ｂを有している。

この構成によれば、複数の蓄電素子１１を収容する外装体本体１４は、例えば、蓄電素子１１Ａに接続された負極電源ケーブル３２を含む高さ位置まで、複数の蓄電素子１１を覆うことができる。これにより、外装体本体１４にバスバーフレーム６０を固定することができる。そのため、外装体本体１４の、複数の蓄電素子１１を覆う構造体としての強度が向上される。また、外装体本体１４に第二開口部１４ｂが設けられていることで、負極電源ケーブル３２の外装体本体１４からの引き出し構造は、外装体本体１４によって阻害されない。つまり、本実施の形態に係る蓄電装置１によれば、構成の簡易化を図りつつ、構造的な安定化も図られる。

また、本実施の形態において、複数の蓄電素子１１の端子配置面１１ｅに対向して配置され、第一開口部６２を有する絶縁部材は、バスバーフレーム６０である。バスバーフレーム６０は、複数の蓄電素子１１を電気的に接続する１以上のバスバー１３を保持する部材である。

すなわち、本実施の形態では、複数のバスバー１３の位置決め等の役割を有するバスバーフレーム６０は、電極端子（１１ｂ及び１１ｃ）の端子面１２よりも下の部分まで覆うため、電極端子（１１ｂ及び１１ｃ）と他の部材との不要な導通を防ぐことができる。さらに、バスバーフレーム６０は、第一開口部６２を有することで、負極電源ケーブル３２を無理のない姿勢で、接続すべき電極端子である負極端子１１ｃに直接的に接続させることができる。つまり、本実施の形態に係る蓄電装置１によれば、構成の簡易化を図りつつ、バスバーフレーム６０の効率的な利用も図られる。

（他の実施の形態）
以上、本実施の形態に係る蓄電装置１について説明したが、本発明は、上記実施の形態には限定されない。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く、本発明の範囲は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。

例えば、実施の形態では、バスバーフレーム６０の第一開口部６２及び外装体本体１４の第二開口部１４ｂを貫通して配置される導電部材が負極電源ケーブル３２である場合を例示した。しかし、第一開口部６２及び第二開口部１４ｂを貫通して配置される導電部材は正極電源ケーブル３１であってもよい。例えば、外装体１８の端部１８ａの反対側の端部から、負極電源ケーブル３２及び正極電源ケーブル３１が引き出された状態で配置される場合、当該端部の側に、第一開口部６２及び第二開口部１４ｂを設けてもよい。これにより、当該端部に最も近い蓄電素子１１Ｂの正極端子１１ｂに接続されたに負極電源ケーブル３２が、第一開口部６２及び第二開口部１４ｂを介して、バスバーフレーム６０及び外装体本体１４を無理なく越えて配置することができる。

また、蓄電ユニット１０において、複数の蓄電素子１１を保持する外装体は、図２に示すような箱状である必要はない。例えば、一対のエンドプレートと、一対のエンドプレートを接続する接続部材とで複数の蓄電素子１１をその並び方向で拘束する拘束部材が外装体として蓄電装置１に備えられてもよい。この場合、一対のエンドプレートの少なくとも一方に、第二開口部を設けることで、上下方向において上端部が端子面１２より上に位置するエンドプレートに干渉させずに、無理なく、負極電源ケーブル３２または正極電源ケーブル３１を配置することができる。

また、バスバーフレーム６０が有する第一開口部６２の形状は、図３、図５及び図７等に示される形状には限定されない。例えば、第一開口部６２の上に位置する規制部６３が、第一開口部６２の左右の部分を接続する架橋状ではなく、第一開口部６２の左右の部分の一方からのみ延設された片持ち状に設けられてもよい。この場合、第一開口部６２は、壁部６１の上端に開口した形状となる。そのため、例えば、複数の蓄電素子１１に対してバスバーフレーム６０を配置した後における負極電源ケーブル３２の配置作業が容易になる。また、第一開口部６２は、バスバーフレーム６０の下端部６０ａから切欠き状に設けられることは必須ではなく、例えば、壁部６１に設けられた単純な貫通孔が、第一開口部６２としてバスバーフレーム６０に備えられてもよい。

また、外装体本体１４が有する第二開口部１４ｂの形状も、図５等に示される形状には限定されない。例えば、外装体本体１４は、第二開口部１４ｂにおける負極電源ケーブル３２の上方に位置する規制部を有してもよい。この場合、規制部は、第二開口部１４ｂの左右の部分を接続する架橋状に設けられてもよく、また、当該左右の部分の一方からのみ延設された片持ち状に設けられてもよい。規制部が架橋状に設けられる場合、第二開口部１４ｂは、外装体本体１４に設けられた貫通孔により実現される。また、規制部が片持ち状に設けられる場合、第二開口部１４ｂにおける、外装体本体１４の上端部１４ａに開口した部分は残される。そのため、例えば、バスバーフレーム６０が外装体本体１４に対して配置された後における、負極電源ケーブル３２の配置作業が容易になる。

また、複数の蓄電素子１１の端子配置面１１ｅに対向して配置される絶縁部材は、バスバーフレーム６０以外であってもよい。例えば、制御回路等の電気機器及び配線等を保持し、バスバー１３を保持する機能を有しない部材（例えば中蓋）、または、複数の蓄電素子１１及びその上方の部材を保護する部材（例えば外蓋）が、絶縁部材として配置されてもよい。この場合であっても、中蓋または外蓋の下端部が、上下方向において端子面１２よりも下に位置する場合、中蓋または外蓋は、上下方向において、端子面１２と同じ位置を含む範囲に設けられた第一開口部を有すればよい。これにより、蓄電素子１１Ａまたは１１Ｂに接続された負極電源ケーブル３２または正極電源ケーブル３１は、第一開口部を介して、無理なく、中蓋または外蓋から外部に引き出された状態で配置することができる。

また、実施の形態では各蓄電装置１において、負極コネクタ４２が下向きの姿勢に固定されているが、負極コネクタ４２は上向きに固定されてもよい。また、負極コネクタ４２ではなく正極コネクタ４１が下向きまたは上向きの姿勢となるように正極電源ケーブル３１の一部が固定されてもよい。また、姿勢が実質的に固定される負極コネクタ４２または正極コネクタ４１の向きは上下方向である必要はなく、例えば左右方向であってもよい。さらに、蓄電装置１の負極コネクタ４２及び正極コネクタ４１の一方が固定されていることは必須ではない。

また、蓄電装置１は、基板ユニット２０を備えなくてもよい。つまり、複数の蓄電素子１１の充電状態の監視及び電圧調整等の機能は、蓄電装置１と電気的に接続された外部の装置に担わせてもよい。

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及び複数の蓄電装置を備える蓄電設備に適用できる。

１ 蓄電装置
１０ 蓄電ユニット
１１、１１Ａ、１１Ｂ 蓄電素子
１１ａ 容器
１１ｂ、５１ 正極端子
１１ｃ、５２ 負極端子
１１ｄ スペーサ
１１ｅ 端子配置面
１２ 端子面
１２ａ 接続軸体
１２ｂ ナット
１３ バスバー
１３ａ 検出用ケーブル
１３ｂ コネクタ
１４ 外装体本体
１４ａ 上端部
１４ｂ 第二開口部
１５ ベース部材
１５ａ 底部
１５ｂ、１５ｃ、１７ｂ、１７ｃ 接続部
１５ｄ 固定部
１６ 基板ユニット取付部
１７ 外装体蓋体
１７ａ 天面部
１８ 外装体
１８ａ 端部
１９ 角部
２０ 基板ユニット
２１ 基板ケース
２５ 基板
３１ 正極電源ケーブル
３２ 負極電源ケーブル
３２ａ 接続端子
３２ｂ 絶縁カバー
４１ 正極コネクタ
４２ 負極コネクタ
６０ バスバーフレーム
６０ａ 下端部
６１ 壁部
６２ 第一開口部
６３ 規制部
６５ バスバー用開口部

Claims (4)

1. それぞれが、電極端子が配置された端子配置面を有する複数の蓄電素子と、
   前記複数の蓄電素子の前記端子配置面それぞれの少なくとも一部を一括して覆う部分を有する絶縁部材と、
   前記複数の蓄電素子の内の１つである所定の蓄電素子が有する前記電極端子の端子面に接続された導電部材とを備え、
   前記複数の蓄電素子を、前記端子配置面が上向きとなる姿勢にした場合において、
   前記端子面は、前記電極端子の上面であり、
   前記絶縁部材の下端部は、上下方向において、前記端子面より下に位置し、
   前記絶縁部材は、前記所定の蓄電素子の側方に位置する壁部を有し、
   前記壁部は、前記導電部材が貫通して配置される第一開口部であって、前記上下方向において、前記端子面と同じ位置を含む範囲に設けられた第一開口部を有し、
   前記第一開口部は、前記絶縁部材の前記下端部から切欠き状に設けられている、
   蓄電装置。
2. それぞれが、電極端子が配置された端子配置面を有する複数の蓄電素子と、
   前記複数の蓄電素子の前記端子配置面それぞれの少なくとも一部を一括して覆う部分を有する絶縁部材と、
   前記複数の蓄電素子の内の１つである所定の蓄電素子が有する前記電極端子の端子面に接続された導電部材とを備え、
   前記複数の蓄電素子を、前記端子配置面が上向きとなる姿勢にした場合において、
   前記端子面は、前記電極端子の上面であり、
   前記絶縁部材の下端部は、上下方向において、前記端子面より下に位置し、
   前記絶縁部材は、前記所定の蓄電素子の側方に位置する壁部を有し、
   前記壁部は、前記導電部材が貫通して配置される第一開口部であって、前記上下方向において、前記端子面と同じ位置を含む範囲に設けられた第一開口部を有し、
   前記絶縁部材は、前記第一開口部における前記導電部材の上方に位置し、前記導電部材の上方への移動を規制する規制部を有する、
   蓄電装置。
3. さらに、上方が開口したケースであって、前記複数の蓄電素子を収容するケースを備え、
   前記ケースの上端部は、前記上下方向において、前記電極端子の前記端子面より上に位置し、
   前記ケースは、前記第一開口部に対向する位置に配置され、前記導電部材が貫通して配置される第二開口部を有する、
   請求項１または２記載の蓄電装置。
4. 前記絶縁部材は、前記複数の蓄電素子を電気的に接続する１以上のバスバーを保持するバスバーフレームである、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電装置。

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