JP7451295B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本開示は、蓄電装置に関する。

従来の蓄電装置として、片面に活性炭電極を接着した２枚の集電極板の間に、アルミ箔基材の両面に活性炭電極を接着した分極電極とセパレータの機能を有するゲル電解質膜とを交互に重ねて挟み込み、更にこれらを一対のエンドプレートで両側から締め付けた、密閉構造の積層型電気二重層キャパシタが知られている（特許文献１参照）。この積層型電気二重層キャパシタでは、一対のエンドプレート同士は、スペーサを介して皿ねじによって連結されており、各エンドプレートには、締結時に皿ねじの頭部を収納するための座繰り穴が設けられている。

特開２００３－２１７９８６号公報

ところで、一対のエンドプレートによってモジュール化された蓄電装置において、装置の搭載性を高めるために、例えば、エンドプレートの外面に、蓄電装置を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）又はヒューズ等の電子部品をネジなどによって締結固定することが考えられている。この場合、エンドプレートには、エンドプレート同士を締結するための締結穴以外に、電子部品を外面に固定するためのネジ穴を設ける必要がある。しかしながら、通常、エンドプレートの外面にネジ穴を設けると、拘束ボルトなどで締結されたエンドプレートが撓んだ場合には、そのエンドプレートの外面に設けたネジ穴の周囲の一部分に応力が集中するため、結果として、エンドプレートの強度が低下してしまうという問題があった。

本開示は、エンドプレートの主面に設けられた穴部の周囲に応力が集中することを抑制できる蓄電装置を提供する。

本開示の一側面に係る蓄電装置は、積層された複数の蓄電モジュールと、積層方向において前記複数の蓄電モジュールを挟む第１拘束板及び第２拘束板と、前記第１拘束板と前記第２拘束板とを連結し、前記第１拘束板及び前記第２拘束板を介して前記積層方向に前記複数の蓄電モジュールに荷重を付加する少なくとも１つの連結部材と、を備え、前記第１拘束板は、第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有し、前記第２主面は前記複数の蓄電モジュールに対向しており、前記第１主面には、頭部と前記頭部に連結された軸部とを有する締結部材を介して前記第１主面に付属部品を締結固定するための少なくとも１つの穴部が設けられており、前記少なくとも１つの穴部は、前記第１主面から前記第２主面に向かって窪む第１部分と、前記第１部分の中央の最も窪んだ部分に設けられ前記締結部材の前記軸部が挿入される第２部分と、を有し、前記第１主面において、前記第１部分は、第１方向に沿った第１径と、前記第１方向に交差する第２方向に沿った第２径と、を有し、前記第２径が前記第１径よりも大きくなるとともに、前記第１径が前記締結部材の前記頭部よりも小さくなるように前記第１部分が形成されており、前記複数の蓄電モジュールにより前記第１拘束板が押圧された際には、前記積層方向及び前記第２方向に沿った断面において、前記第１拘束板が前記第１主面側に凸状に撓むように、前記第１拘束板と前記第２拘束板とは連結されている。

上記蓄電装置によれば、積層方向及び第２方向に沿った断面において第１主面が凸となるように第１拘束板が撓んだ場合に、第１主面において穴部（第１部分）の縁に応力が加わる。その際に、第１径の両端に比較的大きな応力が加わるが、第２方向に沿った第２径が第１径よりも大きいので、第１径の両端に加わる応力が分散する。その結果、第１径の両端に応力が集中することが抑制される。よって、上記蓄電装置によれば、第１拘束板の第１主面に設けられた穴部の縁の一部に応力が集中することを抑制できる。

前記連結部材は、複数の第１連結部材と、複数の第２連結部材と、を含み、前記第１拘束板は、前記複数の蓄電モジュールに荷重を付加する拘束部分と、前記複数の第１連結部材をそれぞれ貫通させるための複数の第１貫通孔が設けられた第１非拘束部分と、前記複数の第２連結部材をそれぞれ貫通させるための複数の第２貫通孔が設けられた第２非拘束部分と、を有し、前記拘束部分は、前記第１非拘束部分と前記第２非拘束部分との間に配置され、前記複数の第１貫通孔のうちの１つの第１貫通孔と前記複数の第２貫通孔のうちの１つの第２貫通孔との間の距離が最小となる前記１つの第１貫通孔と前記１つの第２貫通孔とを結ぶ方向が前記第２方向であってもよい。この場合、積層方向及び第２方向に沿った断面において第１拘束板の撓み量が最大又は最大に近くなる。よって、第１径の両端に加わる応力も最大又は最大に近くなる。そのような場合であっても、第１径の両端に応力が集中することを抑制できる。

前記少なくとも１つの穴部は、第１穴部と、前記第２方向において前記第１穴部よりも前記第１主面の中心軸に近い第２穴部と、を含み、前記第２穴部の前記第２径は、前記第１穴部の前記第２径よりも大きくてもよい。この場合、第２穴部の縁に加わる応力は第１穴部の縁に加わる応力よりも大きくなる。上記構成によれば、より大きな応力が加わる第２穴部の縁の一部に応力が集中することを抑制できる。

前記少なくとも１つの穴部は、第１穴部と、前記第２方向において前記第１穴部よりも前記第１主面の中心軸に近い第２穴部と、を含み、前記第２穴部の前記第１部分の深さは、前記第１穴部の前記第１部分の深さよりも深くてもよい。第１拘束板が撓むと、第１部分と第２部分との間に位置する第２部分の縁にもある程度の応力が加わる。第２穴部の第２部分の縁に加わる応力は第１穴部の第２部分の縁に加わる応力よりも大きくなる。上記構成によれば、より大きな応力が加わる第２穴部の第２部分の縁に加わる応力を小さくできる。

前記第１部分は、前記第１主面から前記第２部分に向けて湾曲した曲面状の内面を有する断面略円弧状の凹部であってもよい。この場合、内面の一部に応力が集中することを抑制できる。

本開示によれば、エンドプレートの主面に設けられた穴部の周囲に応力が集中することを抑制できる蓄電装置が提供され得る。

図１は、本実施形態に係る蓄電装置の概略斜視図である。 図２は、図１の蓄電装置の断面図である。 図３は、図１の蓄電装置の上面図である。 図４の（ａ）は、図３のＩＶａ－ＩＶａ線に沿った第１拘束板の断面図であり、図４の（ｂ）は、図３のＩＶｂ－ＩＶｂ線に沿った第１拘束板の断面図である。 図５は、撓んだ状態の第１拘束板の断面図である。 図６は、第１拘束板の第１主面に付属部品が締結固定された状態の第１拘束板の断面図である。 図７は、変形例に係る第１拘束板の断面図である。 図８は、他の変形例に係る第１拘束板の断面図である。 図９は、円形の穴部における応力シミュレーション結果を示す斜視図である。 図１０は、長円形の穴部における応力シミュレーション結果を示す斜視図である。 図１１は、楕円形の穴部における応力シミュレーション結果を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図面には、必要に応じてＸＹＺ直交座標系が示される。

図１は、本実施形態に係る蓄電装置の概略斜視図である。図２は、図１の蓄電装置の断面図である。図１及び図２に示されるバイポーラ型蓄電装置１０（以下、単に蓄電装置１０という）は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、及び電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。蓄電装置１０は、複数（本実施形態では３つ）の蓄電モジュール１２を備える。蓄電モジュール１２は、導電性を有する集電体の表面に正極活物質層が形成されてなる正極と、集電体の表面に負極活物質層が形成されてなる負極と、正極と負極の間に配置されたセパレータに電解液が保持されてなる電解質層とを含む発電要素を有する二次電池であって、積層された複数のバイポーラ電極を有するバイポーラ型電池である。蓄電モジュール１２は、例えばニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池等の二次電池である。以下の説明では、バイポーラ型のニッケル水素二次電池を例示する。

複数の蓄電モジュール１２は、それぞれの間に導電板１４を介して積層され得る。導電板１４は、例えば、良導電性の金属板等で構成される。以下、単に「積層方向」と述べた場合には、当該「積層方向」は複数の蓄電モジュール１２の積層方向（Ｚ軸方向）を意味する。積層方向から見て、蓄電モジュール１２及び導電板１４は、それぞれ、例えば矩形状に形成されている。

本実施形態では、各蓄電モジュール１２は、複数のバイポーラ電極と電解液を保持する複数のセパレータとが交互に積層された電極積層体と、電極積層体の積層方向一端にセパレータを介して配置された負極終端電極と、電極積層体の積層方向他端にセパレータを介して配置された正極終端電極と、を含んで構成されている。セパレータは、互いに隣り合うバイポーラ電極の間に配置される。複数のバイポーラ電極のそれぞれは、集電体と、集電体の一方の面に設けられた正極活物質層と、集電体の他方の面に設けられた負極活物質層とを有する。換言すれば、各バイポーラ電極は、正極活物質層と集電体と負極活物質層とがこの順番に積層配置された構造となっている。積層方向に隣り合う一対のバイポーラ電極は、一方のバイポーラ電極の正極活物質層が、セパレータを挟んで他方のバイポーラ電極の負極活物質層と対向するように積層配置されている。換言すれば、積層方向に隣り合う一対のバイポーラ電極の間には、それぞれ、集電体と正極活物質層とを有する正極と、集電体と負極活物質層とを有する負極と、正極と負極の間に配置されたセパレータに電解液が保持されてなる電解質層と、を含む発電要素が構成されている。各蓄電モジュール１２における複数のバイポーラ電極及びセパレータの積層方向は、蓄電装置１０における複数の蓄電モジュール１２の積層方向と同一である。負極終端電極は、集電体と、集電体の一方の面に設けられた負極活物質層とを有している。負極終端電極は、負極活物質層が形成された面が、セパレータを挟んで積層方向に隣り合うバイポーラ電極の正極活物質層と対向するように配置されている。正極終端電極は、集電体と、集電体の一方の面に設けられた正極活物質層とを有している。正極終端電極は、正極活物質層が形成された面が、セパレータを挟んで積層方向に隣り合うバイポーラ電極の負極活物質層と対向するように配置されている。積層方向に隣り合う電極間にそれぞれ形成される内部空間には、セパレータと電解液とが収容されており、各内部空間は封止部によって封止されている。蓄電モジュール１２の積層方向両端面には、集電体が封止部から露出した露出部が設けられている。この露出部に導電板１４又は後述する集電板が接触配置されており、蓄電モジュール１２は導電板１４又は集電板に電気的に接続される。

積層された複数の蓄電モジュール１２のうち、その積層方向における一端に位置する蓄電モジュール１２の外側（図２におけるＺ方向下側）には、集電部材としての正極集電板２４が配置される。正極集電板２４は、例えば、良導電性の金属板等から構成されており、一端に位置する蓄電モジュール１２と電気的に接続される。正極集電板２４は、例えば、積層方向から見て矩形状に形成されている。積層された複数の蓄電モジュール１２のうち、その積層方向における他端に位置する蓄電モジュール１２の外側（図２におけるＺ方向上側）には、集電部材としての負極集電板２６が配置される。負極集電板２６は、例えば、良導電性の金属板等から構成されており、他端に位置する蓄電モジュール１２と電気的に接続される。負極集電板２６は、例えば、積層方向から見て矩形状に形成されている。正極集電板２４及び負極集電板２６のそれぞれの厚さは、例えば５ｍｍ以下である。導電板１４は、隣り合う蓄電モジュール１２と電気的に接続される。これにより、複数の蓄電モジュール１２が積層方向に直列に接続される。正極集電板２４には、積層方向に交差する方向（例えばＹ軸方向）に突出する正極端子が設けられている。正極端子は、正極集電板２４と一体成型されていてもよく、別体として構成された端子部材を正極集電板２４に取り付けたものであってもよい。負極集電板２６には、正極端子と同じ方向に突出する負極端子が設けられている。負極端子は、負極集電板２６と一体成型されていてもよく、別体として構成された端子部材を負極集電板２６に取り付けたものであってもよい。これら正極端子及び負極端子を介して、蓄電装置１０の充放電が行われる。

導電板１４は、蓄電モジュール１２において発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。例えば、導電板１４に複数の冷却用流路１４ａを設け、その複数の冷却用流路１４ａに冷却媒体（例えば空気等の気体）を流通させることにより、発熱する蓄電モジュール１２を効率的に冷却することができる。複数の冷却用流路１４ａは、それぞれ導電板１４の内部を互いに平行に延びる貫通孔として構成されており、例えば積層方向に交差する方向（Ｙ軸方向）に延在している。各冷却用流路１４ａはＸ軸方向に延在してもよい。本実施形態では、積層方向から見た導電板１４のサイズは蓄電モジュール１２よりも小さいが、導電板１４のサイズは、蓄電モジュール１２と同じサイズであってもよく、また、蓄電モジュール１２より大きいサイズであってもよい。

蓄電装置１０は、積層された、複数の蓄電モジュール１２、複数の導電板１４、正極集電板２４及び負極集電板２６を積層方向に拘束する拘束部材１６を備える。拘束部材１６は、第１拘束板１７と、第２拘束板１８と、第１拘束板１７と第２拘束板１８とを連結する複数の連結部材１９とを備える。第１拘束板１７と第２拘束板１８とは、単一の連結部材１９によって連結されてもよい。第１拘束板１７及び第２拘束板１８は、積層方向において複数の蓄電モジュール１２を挟む。複数の連結部材１９は、第１拘束板１７及び第２拘束板１８を介して積層方向に各蓄電モジュール１２に拘束荷重を付加する。複数の連結部材１９は、第１拘束板１７及び第２拘束板１８のそれぞれの縁部に接続されている。

第１拘束板１７は、第１主面１７ａと第１主面１７ａとは反対側の第２主面１７ｂとを有する。第１拘束板１７の第２主面１７ｂの側に、積層された複数の蓄電モジュール１２が設けられている。第１拘束板１７の第１主面１７ａは蓄電装置１０の外面となっている。第２拘束板１８は、第１主面１８ａと第１主面１８ａとは反対側の第２主面１８ｂとを有する。第２拘束板１８の第２主面１８ｂの側に、積層された複数の蓄電モジュール１２が設けられている。第２拘束板１８の第１主面１８ａは蓄電装置１０の外面となっている。第１拘束板１７の第２主面１７ｂと第２拘束板１８の第２主面１８ｂとは、積層方向において互いに対向している。第１拘束板１７と第２拘束板１８は積層方向から見て矩形状に形成されている。第１拘束板１７及び第２拘束板１８のそれぞれは、それらの間に挟まれる蓄電モジュール１２の面内方向（図２のＸ軸方向）の各部分に均一な拘束荷重を付加することができるように、例えば、鉄又はアルミニウム等の剛性の高い金属材料によって構成される。

第１拘束板１７には、積層方向に第１拘束板１７を貫通する複数の貫通孔Ｈ１が設けられている。第２拘束板１８には、積層方向に第２拘束板１８を貫通する複数の貫通孔Ｈ２が設けられている。複数の連結部材１９のそれぞれは、積層方向に延在している軸部を含むボルト１９ａと当該ボルト１９ａに螺合されるナット１９ｂとを有している。貫通孔Ｈ１，Ｈ２のそれぞれにボルト１９ａの軸部が挿通されている。ボルト１９ａの頭部は第１拘束板１７の第１主面１７ａ上に配置され、ボルト１９ａのネジ先は第２拘束板１８の第１主面１８ａから突出している。ボルト１９ａのネジ先にはナット１９ｂが螺合されている。ナット１９ｂは、第２拘束板１８の第１主面１８ａ上に配置されている。

第１拘束板１７と負極集電板２６との間には、両部材の接触による短絡を防止するために、例えば樹脂製の絶縁板等の絶縁部材２２が配置される。第２拘束板１８と正極集電板２４との間には、両部材の接触による短絡を防止するために、例えば樹脂製の絶縁板等の絶縁部材２２が配置される。第１拘束板１７、第２拘束板１８及び絶縁部材２２は、積層方向から見て、例えば矩形状に形成されている。積層方向から見て絶縁部材２２のサイズは導電板１４よりも大きくなっている。積層方向から見て第１拘束板１７及び第２拘束板１８のサイズは蓄電モジュール１２よりも大きくなっている。

第１拘束板１７の第２主面１７ｂは、絶縁部材２２を介して負極集電板２６に突き当てられ、第２拘束板１８の第２主面１８ｂは、絶縁部材２２を介して正極集電板２４に突き当てられている。この状態で、第１拘束板１７及び第２拘束板１８は、互いに連結部材１９によって連結されている。これにより、絶縁部材２２、負極集電板２６、正極集電板２４、導電板１４及び蓄電モジュール１２が挟持されてユニット化されると共に、積層方向に拘束荷重が付加される。

第１拘束板１７の第１主面１７ａは、互いに対向すると共に対向方向と交差する方向（Ｙ軸方向）に延在している一対の縁３１ａ，３１ｂと、一対の縁３１ａ，３１ｂに交差する方向（Ｘ軸方向）に延在している一対の縁３１ｃ，３１ｄとを有する。本実施形態では、第１主面１７ａは、平面視略長方形状である。一対の縁３１ａ，３１ｂは、互いに平行に延在してもよい。一対の縁３１ｃ，３１ｄは、互いに平行に延在してもよい。縁３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄは、第１主面１７ａを画定する。縁３１ｃは縁３１ａ及び縁３１ｂの一端に接続されており、縁３１ｄは縁３１ａ及び縁３１ｂの他端に接続されている。矩形状を呈している第１主面１７ａにおいて、縁３１ａ，３１ｂが長辺を構成し、縁３１ｃ，３１ｄが短辺を構成する。第１拘束板１７の第２主面１７ｂ、第２拘束板１８の第１主面１８ａ及び第２主面１８ｂは、第１主面１７ａと同じ形状を有する。

第１主面１７ａには、頭部４４と頭部４４に連結された軸部４２とを有するボルト４０（締結部材）を介して第１主面１７ａに付属部品４８を締結固定するための複数の穴部Ｈ３が設けられている（図６参照）。第１主面１７ａには、単一の穴部Ｈ３が設けられてもよい。穴部Ｈ３は貫通孔Ｈ１とは異なる。各穴部Ｈ３は、第１主面１７ａから第２主面１７ｂまで第１拘束板１７を貫通する貫通孔であってもよいし、第１主面１７ａと第２主面１７ｂとの間に位置する底面を有する穴部であってもよい。

図３は、図１の蓄電装置の上面図である。図４の（ａ）は、図３のＩＶａ－ＩＶａ線に沿った第１拘束板の断面図であり、図４の（ｂ）は、図３のＩＶｂ－ＩＶｂ線に沿った第１拘束板の断面図である。

複数の連結部材１９は、複数（例えば５つ）の第１連結部材１１９と、複数（例えば５つ）の第２連結部材２１９とを含む。第１拘束板１７は、拘束部分１７ｃと、第１非拘束部分１７ｄと、第２非拘束部分１７ｅとを有する。拘束部分１７ｃ、第１非拘束部分１７ｄ及び第２非拘束部分１７ｅのそれぞれは、積層方向から見て例えば矩形形状を有する。拘束部分１７ｃは、負極集電板２６に対向する部分であり、負極集電板２６を介して積層された複数の蓄電モジュール１２に荷重を付加する。第１非拘束部分１７ｄには、複数の第１連結部材１１９をそれぞれ貫通させるための複数（例えば５つ）の第１貫通孔Ｈ１ａが設けられる。複数の第１貫通孔Ｈ１ａは、Ｙ軸方向に沿って例えば等間隔に配列される。第１非拘束部分１７ｄは、第１拘束板１７において負極集電板２６と対向しない部分である。第２非拘束部分１７ｅには、複数の第２連結部材２１９をそれぞれ貫通させるための複数（例えば５つ）の第２貫通孔Ｈ１ｂが設けられる。複数の第２貫通孔Ｈ１ｂは、Ｙ軸方向に沿って例えば等間隔に配列される。第２非拘束部分１７ｅは、第１拘束板１７において負極集電板２６と対向しない部分である。拘束部分１７ｃは、第１非拘束部分１７ｄと第２非拘束部分１７ｅとの間に配置される。

複数の第１貫通孔Ｈ１ａのうちの１つの第１貫通孔Ｈ１ａと、複数の第２貫通孔Ｈ１ｂのそれぞれとを直線で結んだ場合に、その直線距離が最小となる1つの第１貫通孔Ｈ１ａと1つの第２貫通孔Ｈ１ｂは、第２方向（Ｘ軸方向）に延びる仮想線上に並んでいる。第２方向は、第１拘束板１７の撓み方向とも呼ばれる。

各穴部Ｈ３は、第１主面１７ａから第２主面１７ｂに向かって窪む第１部分Ｈ３１と、第１部分Ｈ３１の中央の最も窪んだ部分に設けられボルト４０の軸部４２（図６参照）が挿入される第２部分Ｈ３２とを有する。第１部分Ｈ３１は例えば座繰り部である。第２部分Ｈ３２は例えばネジ穴部である。第２部分Ｈ３２は第１部分Ｈ３１と連通している。第１主面１７ａにおいて、第１部分Ｈ３１は、積層方向に交差する第１方向（Ｙ軸方向）に沿った第１径Ｄ１ａと、第１方向に交差する第２方向（Ｘ軸方向）に沿った第２径Ｄ１ｂとを有する、平面視楕円形状の穴である。第１径Ｄ１ａは楕円の短径である。第２径Ｄ１ｂは楕円の長径である。積層方向から見て、第２部分Ｈ３２は、例えば円形状を有する。第２径Ｄ１ｂが第１径Ｄ１ａよりも大きくなるとともに、第１径Ｄ１ａがボルト４０の頭部４４（図６参照）よりも小さくなるように第１部分Ｈ３１は形成されている。第１径Ｄ１ａは第２部分Ｈ３２の径Ｄ１ｃよりも大きい。径Ｄ１ｃは例えば第２部分Ｈ３２の最大径である。なお、本実施形態では、第１主面１７ａにおいて、穴部Ｈ３（第１部分Ｈ３１）は楕円形状を有するが、長円形状であってもよい。この長円形状の穴は、一対の半円部分と、その一対の半円部分の間に挟まれた矩形部分とを含む。

図３に示されるように、複数の穴部Ｈ３は、第１穴部Ｈ３ｄと、第２方向（Ｘ軸方向）において第１穴部Ｈ３ｄよりも第１主面１７ａの中心軸Ａｘに近い第２穴部Ｈ３ｃとを含む。中心軸Ａｘは第１方向（Ｙ軸方向）に沿って延在する。第２穴部Ｈ３ｃの第２径Ｄ１ｂは、第１穴部Ｈ３ｄの第２径Ｄ１ｂよりも大きい。第２穴部Ｈ３ｃの第１部分Ｈ３１の深さＤｐ（図４参照）は、第１穴部Ｈ３ｄの第１部分Ｈ３１の深さＤｐよりも深い。

図４に示されるように、第１部分Ｈ３１は、第１主面１７ａから第２主面１７ｂに向かうに連れて第１径Ｄ１ａ及び第２径Ｄ１ｂが減少するように湾曲した曲面状の内面Ｈ３１ｓを有する断面略円弧状の凹部である。内面３１ｓは曲面である。このような内面３１ｓは、例えばダイカスト等の鋳造により作製可能である。第２部分Ｈ３２は、ネジ山が形成された内面Ｈ３２ｓを有する。

図５は、撓んだ状態の第１拘束板の断面図である。例えば、充電時に積層された複数の蓄電モジュール１２の内圧が上昇した場合には、蓄電モジュール１２は積層方向に膨張し、第１拘束板１７が膨張する蓄電モジュールによって押圧される。その結果、図５に示されるように第１拘束板１７は撓んだ状態となる。この時、第１拘束板１７は、積層方向（Ｚ軸方向）及び第２方向（Ｘ軸方向）に沿った断面（ＸＺ断面）において第１主面１７ａが凸となるように撓む。ＸＺ断面において、第１拘束板１７の撓み量Ｔは最大となる。積層方向（Ｚ軸方向）及び第１方向（Ｙ軸方向）に沿った断面（ＹＺ断面）においては、第１拘束板１７の撓み量Ｔは最小（ゼロ）となる。

図６は、第１拘束板の第１主面に付属部品が締結固定された状態の第１拘束板の断面図である。図６に示されるように、穴部Ｈ３にボルト４０を挿入することによって、付属部品４８は第１拘束板１７の第１主面１７ａに締結固定される。本実施形態において、付属部品４８は、例えばＥＣＵ又はヒューズ等の電子部品の取り付けブラケットなどである。ボルト４０は、第２部分Ｈ３２と螺合される軸部４２と、軸部４２の一端に取り付けられた頭部４４と、頭部４４に接続されたフランジ部４６とを有する。付属部品４８は、軸部４２を貫通させるための貫通孔４８ａを有する。付属部品４８は、フランジ部４６と第１主面１７ａとによって挟まれる。フランジ部４６の径は第１径Ｄ１ａよりも大きい。頭部４４の径は、フランジ部４６の径よりも小さく、第１径Ｄ１ａよりも大きい。

第２拘束板１８の第１主面１８ａは、穴部Ｈ３と同様の穴部を有してもよい。第１主面１８ａに設けられる穴部の形状、数及び位置は、第１拘束板１７の第１主面１７ａに設けられる穴部Ｈ３の形状、数及び位置と異なってもよく、第１主面１８ａに締結固定される付属部品に応じて決定される。

上記蓄電装置１０によれば、積層方向及び第２方向（Ｘ軸方向）に沿った断面において第１主面１７ａが凸となるように第１拘束板１７が撓んだ場合に、第１主面１７ａにおいて穴部Ｈ３（第１部分Ｈ３１）の縁に応力が加わる。その際に、第１径Ｄ１ａの両端に比較的大きな応力が加わるが、第２方向に沿った第２径Ｄ１ｂが第１径Ｄ１ａよりも大きいので、第１径Ｄ１ａの両端に加わる応力が分散する。その結果、第１径Ｄ１ａの両端に応力が集中することが抑制される。よって、上記蓄電装置１０によれば、第１拘束板１７の第１主面１７ａに設けられた穴部Ｈ３の縁の一部に応力が集中することを抑制できる。したがって、第１拘束板１７の強度を向上できる。

拘束部分１７ｃを挟んで第１貫通孔Ｈ１ａと第２貫通孔Ｈ１ｂとの間の距離が最小となる第１貫通孔Ｈ１ａと第２貫通孔Ｈ１ｂを結ぶ方向が第２方向（Ｘ軸方向）であると、積層方向及び第２方向（Ｘ軸方向）に沿った断面において第１拘束板１７の撓み量が最大又は最大に近くなる。よって、第１径Ｄ１ａの両端に加わる応力も最大又は最大に近くなる。そのような場合であっても、第１径Ｄ１ａの両端に応力が集中することを抑制できる。

中心軸Ａｘにより近い第２穴部Ｈ３ｃの第２径Ｄ１ｂが第１穴部Ｈ３ｄの第２径Ｄ１ｂよりも大きいと、より大きな応力が加わる第２穴部Ｈ３ｃの縁の一部に応力が集中することを抑制できる。

中心軸Ａｘにより近い第２穴部Ｈ３ｃの第１部分Ｈ３１の深さＤｐが第１穴部Ｈ３ｄの第１部分Ｈ３１の深さＤｐよりも深いと、より大きな応力が加わる第２穴部Ｈ３ｃの第２部分Ｈ３２の縁に加わる応力を小さくできる。

穴部Ｈ３の第１部分Ｈ３１が、湾曲した曲面状の内面Ｈ３１ｓを有する断面略円弧状の凹部であると、内面Ｈ３１ｓの一部に応力が集中することを抑制できる。内面が角部を有する場合、角部に応力が集中する可能性がある。

図７は、変形例に係る第１拘束板の断面図である。図７に示される第１拘束板１７は、第１部分Ｈ３１に代えて第１部分Ｈ３３を有すること以外は図４に示される第１拘束板１７と同じ構成を備える。第１部分Ｈ３３は、湾曲した内面３１ｓに代えて側面Ｈ３３ｓ１及び底面Ｈ３３ｓ２を有すること以外は第１部分Ｈ３１と同じ構成を備える。側面Ｈ３３ｓ１は、例えば筒状である。底面Ｈ３３ｓ２は、第１主面１７ａにおける第１部分Ｈ３１と同じ形状を有する。底面Ｈ３３ｓ２は、例えば楕円形状を有する。

図７に示される第１拘束板１７においても、図４に示される第１拘束板１７と同様の作用効果が得られる。さらに、第１部分Ｈ３３は、機械加工によっても作製可能である。

図８は、他の変形例に係る第１拘束板の断面図である。図８に示される第１拘束板１７は、第２部分Ｈ３２に代えて第２部分Ｈ３４を有すること以外は図４に示される第１拘束板１７と同じ構成を備える。第２部分Ｈ３４は、貫通孔ではなく底面を有する穴部であること以外は第２部分Ｈ３２と同じ構成を備える。第２部分Ｈ３４は、ネジ山が形成された内面Ｈ３４ｓ１と、第１主面１７ａと第２主面１７ｂとの間に位置する底面Ｈ３４ｓ２とを有する。

図８に示される第１拘束板１７においても、図４に示される第１拘束板１７と同様の作用効果が得られる。さらに、第１拘束板１７の強度を更に向上できる。

図９は、円形の穴部における応力シミュレーション結果を示す斜視図である。図１０は、長円形の穴部における応力シミュレーション結果を示す斜視図である。図１１は、楕円形の穴部における応力シミュレーション結果を示す斜視図である。図９～図１１において、濃い色の部分は応力が大きいことを示す。図９に示されるように、円形の穴部では、拘束板が撓むと、図９の断面に沿った方向において穴部の縁に大きな応力が加わる。図１０に示されるように、長円形の穴部では、拘束板が撓むと、長円形の短手方向において穴部の縁に加わる応力が分散される。ただし、半円形状と矩形形状との境界付近に最も大きな応力が加わる。図１１に示されるように、楕円形の穴部では、拘束板が撓むと、楕円形の短手方向において穴部の縁に加わる応力が更に分散される。直線部分と曲線部分との境界が存在しないので、穴部の縁の一部に応力が集中することが抑制される。

以上、本開示の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本開示は上記実施形態に限定されない。

１０…蓄電装置、１２…蓄電モジュール、１７…第１拘束板、１７ａ，１８ａ…第１主面、１７ｂ，１８ｂ…第２主面、１７ｃ…拘束部分、１７ｄ…第１非拘束部分、１７ｅ…第２非拘束部分、１８…第２拘束板、１９…連結部材、３１ｓ，Ｈ３１ｓ，Ｈ３２ｓ，Ｈ３４ｓ１…内面、４０…ボルト（締結部材）、４２…軸部、４４…頭部、４８…付属部品、１１９…第１連結部材、２１９…第２連結部材、Ａｘ…中心軸、Ｄ１ａ…第１径、Ｄ１ｂ…第２径、Ｄ１ｃ…径、Ｈ１ａ…第１貫通孔、Ｈ１ｂ…第２貫通孔、Ｈ３…穴部、Ｈ３ｃ…第２穴部、Ｈ３ｄ…第１穴部、Ｈ３１，Ｈ３３…第１部分、Ｈ３２，Ｈ３４…第２部分。

Claims (5)

1. 積層された複数の蓄電モジュールと、
   積層方向において前記複数の蓄電モジュールを挟む第１拘束板及び第２拘束板と、
   前記第１拘束板と前記第２拘束板とを連結し、前記第１拘束板及び前記第２拘束板を介して前記積層方向に前記複数の蓄電モジュールに荷重を付加する少なくとも１つの連結部材と、
   を備え、
   前記第１拘束板は、第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有し、前記第２主面は前記複数の蓄電モジュールに対向しており、
   前記第１主面には、頭部と前記頭部に連結された軸部とを有する締結部材を介して前記第１主面に付属部品を締結固定するための少なくとも１つの穴部が設けられており、
   前記少なくとも１つの穴部は、前記第１主面から前記第２主面に向かって窪む第１部分と、前記第１部分の中央の最も窪んだ部分に設けられ前記締結部材の前記軸部が挿入される第２部分と、を有し、
   前記第１主面において、前記第１部分は、第１方向に沿った第１径と、前記第１方向に交差する第２方向に沿った第２径と、を有し、前記第２径が前記第１径よりも大きくなるとともに、前記第１径が前記締結部材の前記頭部よりも小さくなるように前記第１部分が形成されており、
   前記複数の蓄電モジュールにより前記第１拘束板が押圧された際には、前記積層方向及び前記第２方向に沿った断面において、前記第１拘束板が前記第１主面側に凸状に撓むように、前記第１拘束板と前記第２拘束板とは連結されている、蓄電装置。
2. 前記連結部材は、複数の第１連結部材と、複数の第２連結部材と、を含み、
   前記第１拘束板は、前記複数の蓄電モジュールに荷重を付加する拘束部分と、前記複数の第１連結部材をそれぞれ貫通させるための複数の第１貫通孔が設けられた第１非拘束部分と、前記複数の第２連結部材をそれぞれ貫通させるための複数の第２貫通孔が設けられた第２非拘束部分と、を有し、
   前記拘束部分は、前記第１非拘束部分と前記第２非拘束部分との間に配置され、
   前記複数の第１貫通孔のうちの１つの第１貫通孔と前記複数の第２貫通孔のうちの１つの第２貫通孔との間の距離が最小となる前記１つの第１貫通孔と前記１つの第２貫通孔とを結ぶ方向が前記第２方向である、請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記少なくとも１つの穴部は、第１穴部と、前記第２方向において前記第１穴部よりも前記第１主面の中心軸に近い第２穴部と、を含み、
   前記第２穴部の前記第２径は、前記第１穴部の前記第２径よりも大きい、請求項１又は２に記載の蓄電装置。
4. 前記少なくとも１つの穴部は、第１穴部と、前記第２方向において前記第１穴部よりも前記第１主面の中心軸に近い第２穴部と、を含み、
   前記第２穴部の前記第１部分の深さは、前記第１穴部の前記第１部分の深さよりも深い、請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
5. 前記第１部分は、前記第１主面から前記第２部分に向けて湾曲した曲面状の内面を有する断面略円弧状の凹部である、請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電装置。

Images