JPWO2011021253A1

JPWO2011021253A1 - 蓄電装置

Info

Publication number: JPWO2011021253A1
Application number: JP2011527493A
Authority: JP
Inventors: 崇村田; 平野　将史; 将史平野; 孝訓金森
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2029-08-21
Also published as: US20120148903A1; KR101314009B1; EP2469621A1; US8790813B2; CN102473870B; WO2011021253A1; EP2469621B1; KR20120041743A; CN102473870A; EP2469621A4; JP5003844B2

Abstract

【課題】複数の蓄電素子のうち、任意の蓄電素子だけを取り外すことができる蓄電装置を提供する。【解決手段】複数の蓄電素子と、各蓄電素子の長手方向における両端部で、各蓄電素子を保持するホルダと、を有する。ホルダは、蓄電素子の長手方向と直交する直交面内に設けられ、各蓄電素子の両端部を所定の保持位置に向かって移動させるための複数のガイド部と、各ガイド部の一端に形成され、蓄電素子の端部をガイド部に進入させるための開口部と、を有する。

Description

本発明は、複数の蓄電素子が電気的および機械的に接続された蓄電装置において、任意の蓄電素子を取り外すことができる構造に関するものである。

ハイブリッド自動車では、車両を走行させるための動力源として、エンジンの他に、電池パックが搭載されている。この電池パックは、電気的に直列に接続された複数の単電池と、複数の単電池を保持する電池ホルダと、を有している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１３４８５３号公報（図４等）

従来の電池パックでは、複数の単電池が電池ホルダに固定されているため、複数の単電池のうち、１つの単電池が劣化してしまった場合には、電池パック自体を交換しなければならないことがある。この場合には、劣化していない単電池も交換することになってしまう。

そこで、本発明の目的は、複数の蓄電素子のうち、任意の蓄電素子だけを取り外すことができる蓄電装置を提供することにある。

本発明である蓄電装置は、複数の蓄電素子と、各蓄電素子の長手方向における両端部で、各蓄電素子を保持するホルダと、を有している。ホルダは、複数のガイド部と、各ガイド部に対応した開口部とを有している。ガイド部は、蓄電素子の長手方向と直交する面（直交面という）内に設けられており、各蓄電素子の両端部を所定の保持位置に向かって移動させる。また、開口部は、各ガイド部の一端に形成されており、開口部を介して、蓄電素子の端部をガイド部に進入させることができる。

開口部を塞ぐカバーを用いれば、蓄電素子がガイド部から外れてしまうのを防止することができる。また、直交面内において、ガイド部を所定方向に並んで配置した構成において、各ガイド部に対して、少なくとも２つの蓄電素子の端部を組み込むとともに、各ガイド部を所定方向に対して略６０度の角度で傾斜させることができる。これにより、温度調節用の熱交換媒体を、複数の蓄電素子に対して効率良く接触させることができる。

蓄電素子としては、両端部に電極端子を有し、直交面内における断面形状が略円形に形成された蓄電素子を用いることができる。

また、電極端子の台座の外径が互いに異なる複数の蓄電素子を用いた場合において、ガイド部に対して、第１および第２のガイド領域を設けることができる。第１のガイド領域は、外径が大きい側の台座に対応した幅を有している。第２のガイド領域は、外径が小さい側の台座に対応し、第１のガイド領域よりも狭い幅を有しており、第１のガイド領域に対して開口部側とは反対側に位置している。

これにより、第１および第２のガイド領域に対して、各ガイド領域に適した台座を組み込むことができ、ホルダに対して蓄電素子が間違えて組み込まれてしまうのを阻止することができる。

また、第１のガイド領域と接触する台座を有する第１の蓄電素子と、第２のガイド領域と接触する台座を有する第２の蓄電素子と、を用いた場合において、第１および第２の蓄電素子を、台座が設けられた端部とは反対側の端部において、電気的に直列に接続することができる。

本発明の蓄電装置を車両に搭載する場合において、ホルダのうち、車両の上方側に位置する端面に、開口部を設けることができる。これにより、例えば、蓄電装置を車両に搭載したままの状態において、蓄電素子をホルダから取り外したり、取り付けたりすることができる。

本発明によれば、ホルダにガイド部および開口部を設けることにより、任意の蓄電素子をホルダ内の保持位置まで容易に組み込んだり、保持位置から蓄電素子を容易に取り外したりすることができる。

本発明の実施例１である電池パックを備えた車両を示す概略図である。実施例１の電池パックで用いられる電池モジュールを示す外観図である。実施例１の電池モジュールを図２の矢印Ａ１の方向から見たときの図である。実施例１の電池モジュールにおける正極端子および負極端子の構造を示す側面図である。実施例１において、電池モジュールの電極端子およびバスバーの接続構造を示す側面図である。上記接続構造で用いられる止め輪を示す図である。上記接続構造で用いられる皿バネを示す側面図である。実施例１において、電池モジュールを保持する電池ホルダの構造を示す図である。実施例１における電池ホルダの構造を示す上面図である。実施例１の電池パックのうち、図９のラインＸ１−Ｘ１における断面図である。実施例１の電池パックのうち、図９のラインＸ２−Ｘ２における断面図である。実施例１の電池パックのうち、図９のラインＸ３−Ｘ３における断面図である。実施例１において、電池モジュールの温度調節に用いられる熱交換媒体の移動経路を説明する図である。実施例１において、端子台座をガイドするガイド穴の形状を説明する図である。実施例１において、任意の電池モジュールを取り外すときの説明図である。実施例１の変形例におけるバスバーモジュールの一部を示す図である。図１６のラインＸ４−Ｘ４における断面図である。実施例１の変形例において、バスバーおよび電極端子の接続構造を示す概略図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である電池パックについて説明する。本実施例の電池パックは、車両に搭載することができる。例えば、図１に示すように、車両１００の室内のうち、リアシート１０１の下方に形成されたスペースＳに、電池パック１を配置することができる。なお、電池パック１を搭載する位置は、適宜設定することができる。例えば、スペースＳの他にも、ラゲッジルームやコンソールボックス内に電池パック１を配置することができる。

本実施例の電池パック１が搭載される車両１００としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両の走行エネルギを発生させる動力源として、エンジン又は燃料電池に加えて、電池パック１を用いた車両である。電気自動車は、車両の動力源として電池パック１だけを用いた車両でる。

本実施例の電池パック１は、図２および図３に示す電池モジュール１０と、複数の電池モジュール１０を保持する電池ホルダ５０（図８参照）とを有している。まず、電池モジュール１０の構造について説明する。

ここで、図２に示すＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸である。本実施例において、Ｘ軸は、車両１００の左右方向に相当し、Ｙ軸は、車両１００の前後方向（進行方向）に相当し、Ｚ軸は、車両１００の上下方向に相当する。なお、これらの軸の関係は、他の図面においても同様である。

電池モジュール１０は、図２に示すように、４つの単電池１１〜１４を有しており、４つの単電池１１〜１４は、電気的に直列に接続されている。２つの単電池１１，１２が、単電池１１，１２の長手方向（Ｙ方向）において並んで配置されているとともに、２つの単電池１３，１４が、単電池１３，１４の長手方向（Ｙ方向）において並んで配置されている。そして、単電池１１，１２の列と、単電池１３，１４の列とが、Ｙ方向と直交する方向に並んで配置されている。

各単電池１１〜１４としては、いわゆる円筒形の電池が用いられている。また、各単電池１１〜１４としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。なお、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。また、円筒形の単電池とは異なる形状の単電池を用いることもできる。

第１単電池１１の一端には、正極端子１１ａおよび端子台座１１ｂが設けられており、第１単電池２１の他端には、負極端子１１ｃが設けられている。図３に示すように、正極端子１１ａおよび端子台座１１ｂは、同心円状に配置されている。第１単電池１１の電池ケース１１ｄは、端子台座１１ｂ（正極端子１１ａ）および負極端子１１ｃに電気的に接続される発電要素（不図示）を収容している。

発電要素は、充放電を行う要素であり、正極素子と、負極素子と、正極素子および負極素子の間に配置されたセパレータとで構成されている。本実施例では、正極素子および負極素子の間にセパレータを挟んだ積層体を、軸部材に巻き付けることにより、発電要素が構成されている。発電要素の構成は、他の単電池１２〜１４についても同様である。

図４に示すように、端子台座１１ｂの外径Ｒ１１は、電池ケース１１ｄの外径よりも小さい。また、正極端子１１ａは、先端部１１ａ１および基部１１ａ２を有しており、基部１１ａ２の外径Ｒ１２は、端子台座１１ｂの外径Ｒ１１よりも小さい。さらに、先端部１１ａ１の外径Ｒ１３は、端子台座１１ｂの外径Ｒ１１よりも小さく、基部１１ａ２の外径Ｒ１２よりも大きい。

電池ケース１１ｄのうち、端子台座１１ｂが位置する側の端部には、第１キャップ２１が取り付けられており、第１キャップ２１には、正極端子１１ａおよび端子台座１１ｂを貫通させる開口部が形成されている。第１キャップ２１は、樹脂といった、絶縁性を有する材料で形成されており、弾性変形が可能となっている。第１キャップ２１は、第１単電池１１および第４単電池１４を位置決めするために用いられるとともに、第１単電池１１を後述する電池ホルダ５０に組み込んだときの公差を吸収するために用いられる。

第１単電池１１の負極端子１１ｃは、第２単電池１２の正極端子１２ａに接触した状態で固定されている。これにより、第１単電池１１および第２単電池１２は、電気的に直列に接続される。負極端子１１ｃおよび正極端子１２ａは、単電池１１，１２の長手方向（Ｙ方向）において、互いに向かい合っている。

正極端子１２ａは、電池ケース１２ｂの一端面に設けられており、電池ケース１２ｂの一端面には、第２キャップ２２が取り付けられている。第２キャップ３２は、樹脂といった、絶縁性を有する材料で形成されており、弾性変形が可能となっている。第２キャップ２２は、第２単電池１２を電池ホルダ５０に組み込んだときの公差を吸収するために用いられる。

第２キャップ２２の外周面には操作リング２５が設けられており、操作リング２５は、後述するように、電池モジュール１０を電池ホルダ５０から取り出すときに用いられる。電池ケース１２ｂの他端面には、負極端子１２ｃが設けられており、負極端子１２ｃは、バスバー（いわゆるリターンバスバー）３１に固定されている。負極端子１２ｃおよび正極端子１３ａは、バスバー３１が配置された面内に位置している。

第３単電池１３の正極端子１３ａは、電池ケース１３ｂの一端面に設けられており、バスバー３１に固定されている。これにより、第２単電池１２および第３単電池１３は、バスバー３１を介して電気的に直列に接続される。なお、電池ケース１３ｂのうち、一端側の外周面には、正極端子１３ａを貫通させる開口部を備えた第３キャップ２３が取り付けられている。第３キャップ２３は、樹脂といった、絶縁性を有する材料で形成されており、弾性変形が可能となっている。第３キャップ２３は、第３単電池１３を電池ホルダ５０に取り付ける際の公差を吸収するために用いられる。

第３単電池１３の負極端子１３ｃは、第４単電池１４の正極端子１４ｃに接触した状態で固定されている。これにより、第３単電池１３および第４単電池１４は、電気的に直列に接続される。ここで、負極端子１３ｃおよび正極端子１４ｃは、単電池１３，１４の長手方向において、互いに向かい合っている。

正極端子１４ｃは、電池ケース１４ｄの一端面に設けられており、電池ケース１４ｄの一端側の外周面には、正極端子１４ｃを貫通させる開口部を備えた第４キャップ２４が取り付けられている。第４キャップ２４は、樹脂といった、絶縁性を有する材料で形成されており、弾性変形が可能となっている。第４キャップ２４は、第４単電池２４を電池ホルダ５０に取り付ける際の公差を吸収するために用いられる。

電池ケース１４ｄの他端面には、端子台座１４ｂが設けられており、端子台座１４ｂには、負極端子１４ａが設けられている。図３に示すように、負極端子１４ａおよび端子台座１４ｂは、同心円状に配置されている。電池ケース１４ｄのうち、端子台座１４ｂが設けられている側の外周面には、第１キャップ２１が取り付けられており、第１キャップ２１には、負極端子１４ａおよび端子台座１４ｂを貫通させるための開口部が形成されている。第１キャップ２１を用いることにより、第１単電池１１および第４単電池１４の間隔を所定距離に維持することができる。

図４に示すように、端子台座１４ｂの外径Ｒ２１は、電池ケース１４ｄの外径よりも小さく、第１単電池１１における端子台座１１ｂの外径Ｒ１１よりも小さい。正極端子１４ａは、先端部１４ａ１および基部１４ａ２を有しており、基部１４ａ２の外径Ｒ２２は、端子台座１４ｂの外径Ｒ２１よりも小さい。さらに、先端部１４ａ１の外径Ｒ２３は、端子台座１４ｂの外径Ｒ２１よりも小さく、基部１４ａ２の外径Ｒ２２よりも大きい。

ここで、外径Ｒ２２は、外径Ｒ１２と同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、外径Ｒ２３は、外径Ｒ１３と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

一方、図５に示すように、第１単電池１１の正極端子１１ａには、バスバー３２が接続されており、正極端子１１ａは、バスバー３２を介して、他の電池モジュール１０の第４単電池１４と電気的に接続されている。正極端子１１ａは、電池モジュール１０の正極端子となる。

第４単電池１４の負極端子１４ａには、バスバー３２が接続されており、負極端子１４ａは、バスバー３２を介して、他の電池モジュール１０の第１単電池１１と電気的に接続されている。負極端子１４ａは、電池モジュール１０の負極端子となる。

ここで、正極端子１１ａおよびバスバー３２の接続構造について、具体的に説明する。なお、負極端子１４ａおよびバスバー３２の接続構造は、正極端子１１ａおよびバスバー３２の接続構造と同様であるため、説明を省略する。

正極端子１１ａにおいて、基部１１ａ２の外周には、止め輪４１が配置されている。止め輪４１は、図６に示すように、径方向内側に突出した３つの突起部４１ａを有しており、突起部４１ａの先端は、基部１１ａ２の外周面に接触している。また、止め輪４１の両端部４１ｂは、基部１１ａ２の周方向において離れており、両端部４１ｂの間に形成されたスペースは、基部１１ａ２に対して止め輪４１を取り付けたり、取り外したりするために用いられる。

正極端子２１ａの軸方向（Ｙ方向）において、止め輪４１およびバスバー３２の間には、皿バネ４２が配置されている。図７に示す皿バネ４２の内径部４２ａは、正極端子１１ａの基部１１ａ２が貫通するようになっており、内径部４２ａの径Ｒ３は、基部１１ａ２の外径Ｒ１２よりも大きい。皿バネ４２は、止め輪４１およびバスバー３２を互いに離れる方向に付勢する機能を有している。これにより、止め輪４１は、正極端子１１ａの先端部１１ａ１に接触し、バスバー３２は、端子台座１１ｂに接触する。

なお、止め輪４１の形状は、図６に示す形状に限るものではない。すなわち、止め輪４１は、正極端子１１ａの先端部１１ａ１の側において、皿バネ４２と接触して、皿バネ４２の付勢力を受けることができればよい。ここで、止め輪４１を省略して、皿バネ４２を先端部１１ａ１に接触させることもできる。

止め輪４１およびバスバー３２を用いた構成では、正極端子１１ａに対してバスバー３２を容易に取り付けることができる。すなわち、バスバー３２および皿バネ４２に、正極端子１１ａを貫通させた状態で、止め輪４１をスライドさせながら正極端子１１ａに取り付けるだけでよい。

また、皿バネ４２の付勢力を用いることにより、止め輪４１を先端部１１ａ１に密接させたり、バスバー３２を端子台座１１ｂに密接させたりすることができる。これにより、バスバー３２と、正極端子１１ａおよび端子台座１１ｂとの間における接触抵抗を低下させることができ、接触抵抗による電流ロスを低減することができる。

次に、複数の電池モジュール１０を保持する電池ホルダ５０の構造について、具体的に説明する。

電池ホルダ５０は、樹脂といった、絶縁性を有する材料で形成されており、図８に示すように、電池モジュール１０を保持する。具体的には、電池ホルダ５０は、電池モジュール１０を構成する各単電池１１〜１４の両端を保持している。

電池ホルダ５０は、電池ホルダ５０の上面を構成するホルダカバー５１と、複数の電池モジュール１０を支持するホルダ本体５２とを有している。ホルダカバー５１には、図９に示すように、締結穴５１ａが形成されており、締結穴５１ａを貫通した締結ボルト（不図示）によって、ホルダカバー５１がホルダ本体５２に固定される。また、ホルダカバー５１には、複数の開口部５１ｂが形成されている。

ホルダ本体５２は、図８に示すように、３つの支持部５２１〜５２３と、底部５２４と、固定部５２５とを有している。固定部５２５には、締結穴５２５ａ（図９参照）が形成されており、締結穴５２５ａを貫通した締結ボルト（不図示）によって、固定部５２５が車両１００のボディに固定される。車両１００のボディとしては、例えば、フロアパネル、クロスメンバ、サイドメンバといったものがある。また、底部５２４には、ホルダカバー５１の開口部５１ｂと同様に、複数の開口部（不図示）が形成されている。

各支持部５２１〜５２３は、Ｘ−Ｚ平面内に位置しており、電池モジュール１０を構成する各単電池１１〜１４の一部を支持している。第１支持部５２１には、電池モジュール１０の一端部を所定方向にガイドするためのガイド穴５２１ａ，５２１ｂを有しており、ガイド穴５２１ａおよびガイド穴５２１ｂは、互いに繋がっている。ガイド穴５２１ａ，５２１ｂの組は、電池ホルダ５０に組み込まれる電池モジュール１０の数だけ設けられている。

第２支持部５２２には、電池モジュール１０の他端部を所定方向にガイドするためのガイド溝５２２ａが形成されている。ガイド溝５２２ａは、電池ホルダ５０に組み込まれる電池モジュール１０の数だけ設けられており、ガイド溝５２２ａの内側には、第２単電池１２および第３単電池１３の接続部分が位置するようになっている。

ここで、電池モジュール１０は、第２支持部５２２を貫通しておらず、第２単電池１２および第３単電池１３を接続するバスバー３１は、Ｙ方向においてガイド溝５２２ａと向かい合っている。言い換えれば、バスバー３１は、第２支持部５２２によって覆われており、電池ホルダ５０の外部に露出していない。なお、第２支持部５２２において、電池モジュール１０を貫通させることもできるし、バスバー３１を電池ホルダ５０の外部に露出させることもできる。

第３支持部５２３には、電池モジュール１０の一部を所定方向にガイドするためのガイド穴５２３ａが形成されている。ガイド穴５２３ａは、電池ホルダ５０に組み込まれる電池モジュール１０の数だけ設けられている。また、ガイド穴５２３ａの内側には、第１単電池１１および第２単電池１２の接続部分や、第３単電池１３および第４単電池１４の接続部分が位置するようになっている。そして、ガイド穴５２３ａには、第２単電池１２に取り付けられた第２キャップ２２や、第４単電池１４に取り付けられた第４キャップ２４が接触する。

次に、電池ホルダ５０による電池モジュール１０の保持構造について、具体的に説明する。図１０は、図９のＸ１−Ｘ１断面図であり、図１１は、図９のＸ２−Ｘ２断面図であり、図１２は、図９のＸ３−Ｘ３断面図である。なお、図１１および図１２では、一部の電池モジュール１０を示している。

図１０に示すように、複数の電池モジュール１０は、Ｘ方向に並んで配置されており、各電池モジュール１０は、Ｘ−Ｙ平面に対して傾いている。言い換えれば、複数の第１単電池１１がＸ方向に並んで配置されているとともに、複数の第４単電池１４がＸ方向に並んで配置されている。そして、Ｚ方向から見たときに、各第４単電池１４は、Ｘ方向で隣り合う２つの第１単電池１１の間であって、各第１単電池１１と一部が重なる位置に配置されている。

ホルダカバー５１には、複数の開口部５１ｂが形成されており、ホルダ本体５２の底部５２４にも、複数の開口部５２４ａが形成されている。そして、開口部５１ｂおよび開口部５２４ａは、Ｚ方向から見たときに、互いに重なる形状に形成されている。

なお、Ｘ方向で隣り合う２つの第１単電池１１（又は、第４単電池１４）の間隔は、適宜設定することができる。また、電池モジュール１０に含まれる第１単電池１１および第４単電池１４の間隔も適宜設定することができる。これらの間隔を狭めれば、電池パック１を小型化することができるが、単電池１１，１４の間において、温度調節用の熱交換媒体が流れにくくなってしまう。一方、第２単電池１２および第３単電池１３の位置関係は、上述した第１単電池１１および第４単電池１４の位置関係と同様となっている。

上述したように電池モジュール１０を配置すると、電池モジュール１０を構成するすべての単電池１１〜１４に対して、温度調節用の熱交換媒体を効率良く供給することができる。熱交換媒体としては、気体や、絶縁性を有する液体を用いることができる。この場合には、複数の電池モジュール１０を保持した電池ホルダ５０を、ケースで覆うことができる。

冷却用の熱交換媒体を用いれば、電池モジュール１０の温度上昇を抑制することができ、加温用の熱交換媒体を用いれば、電池モジュール１０の温度低下を抑制することができる。

図１３に示すように、例えば、電池パック１の底面から熱交換媒体を供給すると、第４単電池１４の外周に沿って熱交換媒体が移動した後に、第１単電池１１の外周に沿って熱交換媒体が移動する。図１３に示す矢印は、熱交換媒体の主な移動方向を示している。

第１単電池１１および第４単電池１４をＺ方向に並べて配置した場合には、第４単電池１４に接触した後の熱交換媒体が、第１単電池１１の外周面（特に、第４単電池１４と対向する領域）に到達し難くなってしまう。一方、本実施例によれば、第１単電池１１および第４単電池１４の外周面に対して熱交換媒体を効率良く導くことができ、単電池１１，１４の温度調節を効率良く行うことができる。

図１３の説明では、電池パック１の底面から熱交換媒体を供給するようにしているが、これに限るものではない。例えば、単電池１１，１４に対して、図１３の左方向、右方向および上方向のうち、いずれかの方向から熱交換媒体を供給することができる。この場合であっても、単電池１１，１４の温度調節を効率良く行うことができる。なお、単電池１２，１３は、単電池１１，１４と同様の位置関係で配置されているため、単電池１２，１３に対しても熱交換媒体を効率良く導くことができる。

一方、図１１に示すように、第１支持部５２１のガイド穴５２１ａは、Ｘ−Ｚ平面内で所定方向に延びており、ガイド穴５２１ａの内側には、単電池１１，１４の電池ケース１１ｄ，１４ｄが位置している。本実施例では、ガイド穴５２１ａに対して、電池モジュール１０の第１キャップ２１（図２，３参照）が接触している。また、ガイド穴５２１ａは、第１支持部５２１の上端まで延びており、第１支持部５２１の上端には、ガイド穴５２１ａに対応した開口部５２１ｃが形成されている。これにより、電池モジュール１０を開口部５２１ｃからガイド穴５２１ａに組み込むことができるようになっている。

ガイド穴５２１ａの幅Ｗ１１は、電池ケース１１ｄ，１４ｄの径よりも僅かに大きくなっている。これにより、電池ケース１１ｄ，１４ｄの外周面に取り付けられた第１キャップ２１を、ガイド穴５２１ａに密接させた状態において、ガイド穴５２１ａに対して単電池１１，１４を組み込むことができる。

Ｘ−Ｚ平面において、ホルダ本体５２の上端面とガイド穴５２１ａとの間のなす角度（鋭角）θ１は、略６０度に設定されている。ここで、ホルダ本体５２の上端面は、ホルダカバー５１と接触する面である。また、略６０度とは、６０度に対して機械的な誤差を含むことを意味する。電池モジュール１０をホルダ本体５２に組み込めば、単電池１１，１４の配列方向が、Ｘ−Ｙ平面に対して略６０度の方向となる。なお、単電池１２，１３の配列方向も、Ｘ−Ｙ平面に対して略６０度の方向となる。

一方、第２支持部５２２のガイド溝５２２ａ（図９参照）は、Ｙ方向から見たときに、第１支持部５２１のガイド穴５２１ａと略重なるように形成されている。言い換えれば、ホルダ本体５２の上端面とガイド溝５２２ａとの間のなす角度（鋭角）が略６０度となっている。また、ガイド溝５２２ａは、第２支持部５２２の上端まで延びており、第２支持部５２２の上端には、ガイド溝５２２ａに対応した開口部（不図示）が形成されている。これにより、第２支持部５２２の上端に形成された開口部から電池モジュール１０をガイド溝５２２ａに組み込むことができる。

また、第３支持部５２３のガイド穴５２３ａ（図９参照）は、Ｙ方向から見たときに、第１支持部５２１のガイド穴５２１ａと略重なるように形成されている。言い換えれば、ホルダ本体５２の上端面とガイド穴５２３ａとの間のなす角度（鋭角）が略６０度となっている。また、ガイド穴５２３ａは、第３支持部５２３の上端まで延びており、第３支持部５２３の上端には、ガイド穴５２３ａに対応した開口部（不図示）が形成されている。これにより、第３支持部５２３の上端に形成された開口部から電池モジュール１０をガイド穴５２３ａに組み込むことができる。

一方、第１支持部５２１には、図１１に示すガイド穴５２１ａと一体的に形成されたガイド穴５２１ｂが形成されている。ガイド穴５２１ｂは、電池モジュール１０の端子台座１１ｂ，１４ｂを所定方向にガイドするために設けられている。ガイド穴５２１ｂは、第１支持部５２１の上端まで延びており、第１支持部５２１の上端には、ガイド穴５２１ｂ（ガイド穴５２１ａを含む）に対応した開口部５２１ｃが形成されている。これにより、端子台座１１ｂ，１４ｂを開口部５２１ｃからガイド穴５２１ｂに組み込むことができる。

ガイド穴５２１ｂは、図１４に示すように、第１領域（第１のガイド領域）Ｅ１と、第２領域（第２のガイド領域）Ｅ２と、第１領域Ｅ１および第２領域Ｅ２の間に位置する第３領域Ｅ３と、を有している。また、Ｘ−Ｚ平面において、ガイド穴５２１ｂの中心線ＬＭと、第１支持部１２１の上端面（Ｘ−Ｙ平面）との間のなす角度θ２は、略６０度に設定されている。

第１領域Ｅ１の幅Ｗ２１は、第１単電池１１の端子台座１１ｂの外径Ｒ１１（図４参照）と略等しくなっており、第２領域Ｅ２の幅Ｗ２２は、第４単電池１４の端子台座１４ｂの外径Ｒ２１（図４参照）と略等しくなっている。第３領域Ｅ３の幅は、幅Ｗ２１から幅Ｗ２２の間で連続的に変化している。そして、第２領域Ｅ２には、端子台座１４ｂだけが進入し、端子台座１１ｂは進入できないようになっている。

これにより、電池モジュール１０が誤った方向からガイド穴５２１ｂに組み込まれるのを防止することができる。具体的には、電池モジュール１０の負極端子（単電池１４の負極端子１４ａ）を常に電池パック１の下方に位置させるとともに、電池モジュール１０の正極端子（単電池１１の正極端子１１ａ）を常に電池パック１の上方に位置させることができる。そして、図１２に示すように、Ｘ方向で隣り合って配置された２つの電池モジュール１０を、バスバー３２を用いて電気的に正確に接続することができる。

なお、本実施例では、Ｘ−Ｚ平面内において、ガイド穴５２１ａ，５２１ｂを第１支持部１２１の上端面に対してθ１，θ２（いずれも６０度）の角度で傾けているが、これに限るものではない。具体的には、角度θ１，θ２を、０度よりも大きく、９０度以下の範囲内の値に設定することができる。ここで、本実施例のように、角度θ１，θ２を略６０度に設定することにより、図１３に示すように単電池１１，１４を配置することができ、単電池１１，１４の温度調節を効率良く行うことができる。

また、本実施例では、図４で説明したように、正極端子１１ａに対応した端子台座１１ｂの外径Ｒ１１を、負極端子１４ａに対応した端子台座１４ｂの外径Ｒ２１よりも大きくしているが、これに限るものではない。具体的には、端子台座１１ｂの外径Ｒ１１を、端子台座１４ｂの外径Ｒ２１よりも小さくすることもできる。この場合には、ガイド穴５２１ｂに対して、端子台座１１ｂを先に組み込む必要がある。

さらに、本実施例では、ガイド穴５２１ｂに対して、２つの単電池を組み込んでいるが、これに限るものではない。すなわち、３つ以上の単電池をガイド穴５２１ｂに対して組み込むこともできる。この場合において、ガイド穴５２１ｂの幅（図１４に示す幅Ｗ２１，Ｗ２２に相当する）を、単電池の数だけ段階的に異ならせることができる。これにより、ガイド穴５２１ｂに対して、３つ以上の単電池を正確に組み込むことができる。

また、本実施例では、４つの単電池１１〜１４によって、１つの電池モジュール１０を構成しているが、これに限るものではない。すなわち、電池モジュール１０を構成する単電池の数は、適宜設定することができる。ここで、本実施例のように、電池モジュール１０の正極端子および負極端子を同一面内に位置させる場合には、偶数個の単電池を用いて、電池モジュール１０を構成することができる。

さらに、本実施例では、電池ホルダ５０が複数の電池モジュール１０を保持しており、１つの電池モジュール１０を電池ホルダ５０から取り外したり、電池ホルダ５０に取り付けたりしているが、これに限るものではない。具体的には、電池ホルダによって複数の単電池を保持し、各単電池を電池ホルダから取り外したり、電池ホルダに取り付けたりすることができる。

次に、電池ホルダ５０から電池モジュール１０を取り外すときの手順について、図１５を用いて説明する。

まず、ホルダ本体５２からホルダカバー５１を取り外すことにより、ホルダ本体５２の上端に形成された開口部（開口部５２１ｃを含む）を露出させる。また、取り外しの対象となる電池モジュール１０に接続されているバスバー４１を取り外す。具体的には、第１単電池１１の正極端子１１ａからバスバー３２を取り外すとともに、第４単電池１４の負極端子１４ａからバスバー３２を取り外す。これにより、電池モジュール１０は、ホルダ本体５２に対して移動可能な状態となる。

本実施例では、電池モジュール１０の正極端子および負極端子は、第１支持部５２１が位置する面内に配置されているため、電池モジュール１０を電気的に接続するためのバスバー３２は、第１支持部５２１の側にのみ配置するだけでよい。これにより、複数の電池モジュール１０を容易に接続することができる。

バスバー３２を取り外した後に、電池モジュール１０の操作リング２５を図１５の矢印Ｄ１の方向に引っ張れば、電池モジュール１０をホルダ本体１２から取り出すことができる。これにより、劣化状態の電池モジュール１０だけを、電池パック１から取り外すことができる。

ここで、電池モジュール１０に操作リング２５を設けなくてもよいが、操作リング２５を設けることにより、電池モジュール１０をホルダ本体５２から容易に取り出すことができる。なお、本実施例では、図２で説明したように、操作リング２５を第２キャップ２２に設けているが、これに限るものではない。すなわち、操作リング２５を引っ張ることにより、電池モジュール１０をホルダ本体５２から取り出すことができればよい。例えば、いずれかの単電池１１〜１４に操作リング２５を固定しておくことができる。

一方、電池モジュール１０を電池ホルダ５０に組み込むときには、上述した電池モジュール１０を取り外す作業と逆の作業を行えばよい。これにより、劣化状態の電池モジュール１０に代えて、劣化していない電池モジュール１０を電池パック１に組み込むことができる。

本実施例では、電池パック１の上方から、電池モジュール１０の取り外し作業を行うことができるため、作業を容易に行うことができる。すなわち、リアシート１０１を取り外せば、電池パック１を車両１００に搭載したままの状態で、電池モジュール１０の取り外し作業を容易に行うことができる。

ここで、リアシート１０１の構造として、シートクッションおよびシートバックが相対的に回転できる構造を用いれば、シートクッションをシートバックに近づく方向に回転させることにより、リアシート１０１の下方に配置された電池パック１を車室内に露出させることができる。そして、リアシート１０１を車両に搭載したままの状態で、電池モジュール１０の取り外し作業を行うことができる。

次に、本実施例の変形例について、図１６および図１７を用いて説明する。ここで、図１６は、本変形例で用いられるバスバーモジュールの一部の構成を示す図であり、図１７は、図１６のＸ４−Ｘ４断面図である。

本変形例では、複数のバスバー３２を一体的に備えたバスバーモジュール３０を用いることにより、複数の電池モジュール１０を電気的に接続している。バスバーモジュール３０を用いることにより、複数の電池モジュール１０に対するバスバー３２の取り付け作業を容易に行うことができる。バスバーモジュール３０は、複数のバスバー３２と、これらのバスバー３２を保持する基板３３とを有している。基板３３は、樹脂といった、絶縁性を有する材料で形成されている。

各バスバー３２は、図１７に示すように、基板３３内に埋め込まれた状態で配置されており、バスバー３２および基板３３は、同一面内に位置している。また、各バスバー３２は、基板３３から取り外すことができるようになっている。

例えば、基板３３の表裏面に一体的に形成された爪部（不図示）によってバスバー３２を保持する構造とし、爪部を破断させることにより、バスバー３２を基板３３から取り外すことができる。なお、基板３３は、複数のバスバー３２を保持できる構造を有していればよく、図１６および図１７に示す構造に限るものではない。

また、基板３３には、正極端子１１ａや負極端子１４ａを所定方向に移動させるためのガイド穴３３ａが形成されている。ガイド穴３３ａは、ホルダ本体５２に形成されたガイド穴５２１ａ，５２１ｂと同様の傾斜角度（６０度）で傾いている。これにより、電池モジュール１０をホルダ本体５２から取り外す際に、正極端子１１ａや負極端子１４ａが、バスバーモジュール３０の基板３３と干渉するのを防止でき、正極端子１１ａおよび負極端子１４ａを基板３３から容易に取り外すことができる。

一方、本実施例では、図５を用いて説明したように、止め輪４１および皿バネ４２を用いて、バスバー３２を電極端子１１ａ，１４ａに接続しているが、これに限るものではない。すなわち、バスバー３２を電極端子１１ａ，１４ａに固定できればよい。

バスバーおよび電極端子の接続構造（一例）について、図１８を用いて説明する。図１８において、本実施例で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。

図１８において、正極端子１１ａの先端部には、凹部１１ａ３が形成されており、凹部１１ａ３の内周面には、ネジ部（雌ネジ）が形成されている。凹部１１ａ３は、ボルト６０のネジ部（雄ネジ）６０ａと噛み合うようになっている。ボルト６０のネジ部６０ａを、バスバー３２および基板３３を貫通させて、凹部１１ａ３と係合させれば、バスバー３２および基板３３を正極端子１１ａに固定することができる。

【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、複数の蓄電素子が電気的および機械的に接続された蓄電装置において、任意の蓄電素子を取り外すことができる構造に関するものである。
背景技術
［０００２］
ハイブリッド自動車では、車両を走行させるための動力源として、エンジンの他に、電池パックが搭載されている。この電池パックは、電気的に直列に接続された複数の単電池と、複数の単電池を保持する電池ホルダと、を有している（例えば、特許文献１参照）。
先行技術文献
特許文献
［０００３］
特許文献１：特開２００６−１３４８５３号公報（図４等）
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００４］
従来の電池パックでは、複数の単電池が電池ホルダに固定されているため、複数の単電池のうち、１つの単電池が劣化してしまった場合には、電池パック自体を交換しなければならないことがある。この場合には、劣化していない単電池も交換することになってしまう。
［０００５］
そこで、本発明の目的は、複数の蓄電素子のうち、任意の蓄電素子だけを取り外すことができる蓄電装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
［０００６］
本発明である蓄電装置は、複数の蓄電素子と、各蓄電素子の長手方向における両端部で、各蓄電素子を保持するホルダと、を有している。各蓄電素子は、両端部に電極端子を有し、蓄電素子の長手方向と直交する面（直交面という）内における断面形状が略円形に形成されている。ホルダは、複数のガイド部と、各ガイド部に対応した開口部とを有している。ガイド部は、蓄電素子の直交面内に設けられており、各蓄電素子の両端部を所定の保持位置に向かって移動させる。また、開口

【０００２】
部は、各ガイド部の一端に形成されており、開口部を介して、蓄電素子の端部をガイド部に進入させることができる。蓄電素子の長手方向から見たときに、ホルダの開口部は、蓄電素子よりも上方に位置している。
［０００７］
開口部を塞ぐ平板状のカバーを用いれば、蓄電素子がガイド部から外れてしまうのを防止することができる。また、直交面内において、ガイド部を所定方向に並んで配置した構成において、各ガイド部に対して、少なくとも２つの蓄電素子の端部を組み込むとともに、各ガイド部を所定方向に対して略６０度の角度で傾斜させることができる。これにより、温度調節用の熱交換媒体を、複数の蓄電素子に対して効率良く接触させることができる。
［０００８］
［０００９］
また、電極端子の台座の外径が互いに異なる複数の蓄電素子を用いた場合において、ガイド部に対して、第１および第２のガイド領域を設けることができる。第１のガイド領域は、外径が大きい側の台座に対応した幅を有している。第２のガイド領域は、外径が小さい側の台座に対応し、第１のガイド領域よりも狭い幅を有しており、第１のガイド領域に対して開口部側とは反対側に位置している。
［００１０］
これにより、第１および第２のガイド領域に対して、各ガイド領域に適した台座を組み込むことができ、ホルダに対して蓄電素子が間違えて組み込まれてしまうのを阻止することができる。
［００１１］
また、第１のガイド領域と接触する台座を有する第１の蓄電素子と、第２のガイド領域と接触する台座を有する第２の蓄電素子と、を用いた場合において、第１および第２の蓄電素子を、台座が設けられた端部とは反対側の端部において、電気的に直列に接続することができる。
［００１２］
本発明の蓄電装置を車両に搭載する場合において、ホルダのうち、車両の上方側に位置する端面に、開口部を設けることができる。これにより、例えば、蓄電装置を車両に搭載したままの状態において、蓄電素子をホルダから取り外したり、取り付けたりすることができる。
発明の効果

【０００６】
［００２５］
電池ケース１１ｄのうち、端子台座１１ｂが位置する側の端部には、第１キャップ２１が取り付けられており、第１キャップ２１には、正極端子１１ａおよび端子台座１１ｂを貫通させる開口部が形成されている。第１キャップ２１は、樹脂といった、絶縁性を有する材料で形成されており、弾性変形が可能となっている。第１キャップ２１は、第１単電池１１および第４単電池１４を位置決めするために用いられるとともに、第１単電池１１を後述する電池ホルダ５０に組み込んだときの公差を吸収するために用いられる。
［００２６］
第１単電池１１の負極端子１１ｃは、第２単電池１２の正極端子１２ａに接触した状態で固定されている。これにより、第１単電池１１および第２単電池１２は、電気的に直列に接続される。負極端子１１ｃおよび正極端子１２ａは、単電池１１，１２の長手方向（Ｙ方向）において、互いに向かい合っている。
［００２７］
正極端子１２ａは、電池ケース１２ｂの一端面に設けられており、電池ケース１２ｂの一端面には、第２キャップ２２が取り付けられている。第２キャップ２２は、樹脂といった、絶縁性を有する材料で形成されており、弾性変形が可能となっている。第２キャップ２２は、第２単電池１２を電池ホルダ５０に組み込んだときの公差を吸収するために用いられる。
［００２８］
第２キャップ２２の外周面には操作リング２５が設けられており、操作リング２５は、後述するように、電池モジュール１０を電池ホルダ５０から取り出すときに用いられる。電池ケース１２ｂの他端面には、負極端子１２ｃが設けられており、負極端子１２ｃは、バスバー（いわゆるリターンバスバー）３１に固定されている。負極端子１２ｃおよび正極端子１３ａは、バスバー３１が配置された面内に位置している。
［００２９］
第３単電池１３の正極端子１３ａは、電池ケース１３ｂの一端面に設けられており、バスバー３１に固定されている。これにより、第２単電池１２および第３単電池１３は、バスバー３１を介して電気的に直列に接続される。なお、電池ケース１３ｂのうち、一端側の外周面には、正極端子１３ａを貫通させる開口部を備えた第３キャップ２３が取り付けられている。第３キャ

Claims

複数の蓄電素子と、
前記各蓄電素子の長手方向における両端部で、前記各蓄電素子を保持するホルダと、を有し、
前記ホルダは、
前記蓄電素子の長手方向と直交する直交面内に設けられ、前記各蓄電素子の両端部を所定の保持位置に向かって移動させるための複数のガイド部と、
前記各ガイド部の一端に形成され、前記蓄電素子の端部を前記ガイド部に進入させるための開口部と、
を有することを特徴とする蓄電装置。
前記ホルダは、前記開口部を塞ぐカバーを有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
前記ガイド部は、前記直交面内において、所定方向に並んで配置されており、
前記各ガイド部は、少なくとも２つの前記蓄電素子の端部を前記保持位置に向かって移動させるとともに、前記所定方向に対して略６０度の角度で傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電装置。
前記各蓄電素子は、前記両端部に電極端子を有しており、前記直交面内における断面形状が略円形に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電装置。
前記複数の蓄電素子は、前記電極端子の台座の外径が互いに異なる複数の蓄電素子を含んでおり、
前記ガイド部は、
外径が大きい側の前記台座に対応した幅を有する第１のガイド領域と、
外径が小さい側の前記台座に対応し、前記第１のガイド領域よりも狭い幅を有しており、前記第１のガイド領域に対して前記開口部側とは反対側に位置する第２のガイド領域と、
を有することを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置。
前記複数の蓄電素子は、前記第１のガイド領域と接触する前記台座を有する第１の蓄電素子と、前記第２のガイド領域と接触する前記台座を有する第２の蓄電素子と、を含んでおり、
前記第１および第２の蓄電素子は、前記台座が設けられた端部とは反対側の端部において、電気的に直列に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の蓄電装置。
前記蓄電装置は、車両に搭載されており、
前記開口部は、前記ホルダのうち、前記車両の上方側に位置する端面に設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の蓄電装置。