WO2021079935A1 - 蓄電装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power storage device including a plurality of power storage elements.
- Patent Document 1 discloses a battery module including a plurality of cell cells connected in series.
- a battery module including a plurality of cell cells connected in series.
- one end of a conductor is connected to the electrode terminal of the cell, and a connector housing is provided at the other end of the conductor.
- the connector housing of one of the two adjacent cells and the connector housing of the cell are both fitted to the relay connector housing. As a result, the two cells are connected in series.
- a relay connector may be used for electrical connection between two power storage devices adjacent to each other, as in the case of a single battery in the conventional battery module.
- a tool such as a spanner is not required.
- the inventors of the present application have studied a structure in which the connectors of two power storage devices are directly connected without using a relay connector. As a result, it has been found that there is a possibility that the positive electrode and negative electrode connectors of one power storage device may be erroneously connected.
- the present invention has been made by the inventor of the present application paying new attention to the above-mentioned problems, and the first aspect of the present invention is to provide a power storage device including a plurality of power storage elements and having improved safety.
- the power storage device is connected to one of a power storage unit having a plurality of power storage elements and one of the positive electrode connection terminal and the negative electrode connection terminal of the power storage unit, and is connected to the outside of the power storage unit from the end of the power storage unit.
- a first power cable extending toward the side and a second power cable connected to the other of the positive electrode connection terminal and the negative electrode connection terminal and extending from the end of the power storage unit to the outside of the power storage unit.
- the first power cable has a first connector
- the second power cable has a second connector having a structure that can be directly connected to the first connector
- the first cable has a structure that can be directly connected to the first connector.
- the first connector and the second connector are arranged in a position in which they cannot be connected.
- a power storage device including a plurality of power storage elements and having improved safety.
- FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the power storage device according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a perspective view showing a configuration when the power storage device according to the first embodiment is separated into a power storage unit and a substrate unit.
- FIG. 3 is an exploded perspective view showing each component when the power storage unit according to the first embodiment is disassembled.
- FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the end portion of the exterior body of the power storage unit according to the first embodiment.
- FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the range of the corners of the exterior body according to the first embodiment.
- FIG. 6 is a partial front view showing a configuration outline of the power storage equipment according to the first embodiment.
- FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the power storage device according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a perspective view showing a configuration when the power storage device according to the first embodiment is separated into a power storage unit and a substrate unit.
- FIG. 3 is an exploded perspective view showing each component when
- FIG. 7 is an enlarged perspective view showing an mode of electrical connection of two power storage devices in the power storage equipment according to the first embodiment.
- FIG. 8 is a schematic view showing an arrangement example of a positive electrode power cable and a negative electrode power cable of the power storage device according to the first modification of the first embodiment.
- FIG. 9 is a partial front view showing a configuration outline of the power storage equipment according to the first modification of the first embodiment.
- FIG. 10 is a schematic view showing an arrangement example of a positive electrode power cable and a negative electrode power cable of the power storage device according to the second modification of the first embodiment.
- FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of the end portion of the exterior body of the power storage unit according to the second embodiment.
- FIG. 12 is a perspective view showing the structural relationship between the bus bar frame and the exterior body body and the negative electrode power cable according to the second embodiment.
- FIG. 13 is an exploded perspective view showing a connection structure between the negative electrode power cable and the power storage element according to the second embodiment.
- FIG. 14 is a partial cross-sectional view showing the structural relationship between the bus bar frame and the exterior body body and the negative electrode power cable according to the second embodiment.
- the power storage device is connected to one of a power storage unit having a plurality of power storage elements and one of the positive electrode connection terminal and the negative electrode connection terminal of the power storage unit, and is connected to the outside of the power storage unit from the end of the power storage unit.
- a first power cable extending toward the side and a second power cable connected to the other of the positive electrode connection terminal and the negative electrode connection terminal and extending from the end of the power storage unit to the outside of the power storage unit.
- the first power cable has a first connector
- the second power cable has a second connector having a structure that can be directly connected to the first connector
- the first cable has a structure that can be directly connected to the first connector.
- the first connector and the second connector are arranged in a position in which they cannot be connected.
- the first connector has a structure that can be directly connected to the second connector. Therefore, by arranging a plurality of the power storage devices, the capacity is large as a whole.
- a power storage facility can be configured. Since the first connector of one power storage device is provided in a state where it cannot be physically connected to the second connector, the first connector of one power storage device is erroneously connected to the second connector. No short circuit occurs.
- the power storage device according to this aspect is a power storage device with improved safety.
- the first connector and the second connector of the first power cable are not connected to each other. It may be arranged in a possible posture.
- the first connector in the first power cable is fixed.
- the cable portion in the vicinity of the first connector in the first power cable is fixed. Therefore, it is possible to prevent erroneous connection between the first connector and the second connector of the power storage device, and to fix the first power cable in a direction suitable for connection with another power storage device.
- the power storage unit may further have a plate-shaped base member that supports the plurality of power storage elements, and the base member may have a fixing portion for fixing the first cable.
- the fixing portion is provided on the base member made of metal such as iron, the first power cable can be firmly or surely fixed. As a result, the posture of the first connector is more reliably maintained in the predetermined posture. Therefore, the reliability or certainty of the connection of the first connector with other connectors is improved.
- the first connector is in the direction opposite to the insertion direction of the second connector into the first connector of the other power storage device when the second connector is connected to the first connector of the other power storage device. It may be arranged in a posture.
- one power storage device and two other power storage devices sandwiching the one power storage device can be arranged in a line, and these power storage devices can be electrically connected in series. That is, each of the plurality of power storage devices arranged in a row is safely and easily connected to the power storage device to be connected.
- the power storage device may further include a board unit having a substrate electrically connected to the power storage unit, and the board unit may be arranged at the end of the power storage unit.
- the board unit is arranged at the end of the power storage unit from which the first power cable and the second power cable are pulled out. Therefore, by arranging the power storage device so that the end of the power storage unit faces the passage side where workers come and go, it is easy to maintain the board unit or the board, or to connect the first connector and the second connector. Is planned.
- Each of the plurality of power storage elements has a terminal arrangement surface on which electrode terminals are arranged, and the power storage device further collectively covers at least a part of each of the terminal arrangement surfaces of the plurality of power storage elements.
- the plurality of power storage elements are arranged in the terminal arrangement, comprising an insulating member having the above and a conductive member connected to the terminal surface of the electrode terminal of the predetermined power storage element, which is one of the plurality of power storage elements.
- the terminal surface is the upper surface of the electrode terminal
- the lower end portion of the insulating member is located below the terminal surface in the vertical direction
- the insulating member is The wall portion is located on the side of the predetermined power storage element, and the wall portion is a first opening portion through which the conductive member is arranged and is arranged with the terminal surface in the vertical direction. It may have a first opening provided in a range including the same position.
- the conductive member such as a cable connected to the terminal surface of the electrode terminal can be pulled out from the same height position as the terminal surface to the outside of the insulating member without difficulty through the first opening. .. Therefore, even if there is a portion of the conductive member having a large outer diameter near the connection terminal used for connecting to the electrode terminal, the electrode is in a state where the connection terminal of the conductive member is in contact with the terminal surface of the electrode terminal. Can be connected to the terminal. That is, it is not necessary to use another conductive member interposed between the conductive member and the terminal surface, which is necessary when the conductive member is passed over the wall portion.
- the configuration can be simplified.
- the first opening may be a notch provided at the lower end of the insulating member.
- the insulating member can be arranged for a plurality of power storage elements with the conductive member connected to the electrode terminal. Therefore, the connection work (fastening of nuts, etc.) of the conductive member to the electrode terminal can be performed without being disturbed by the insulating member. Therefore, according to the power storage device of this embodiment, the manufacturing work can be facilitated while simplifying the configuration.
- the insulating member may have a regulating portion located above the conductive member in the first opening and restricting the upward movement of the conductive member.
- the conductive member is prevented from moving or tilting upward at the position of the first opening, so that the regulating portion functions as a temporary holding before connecting the conductive member to the electrode terminal.
- the semi-finished product can be easily handled. That is, according to the power storage device of this embodiment, the manufacturing efficiency can be improved while simplifying the configuration.
- the power storage device further includes a case having an opening at the top and accommodating the plurality of power storage elements, and the upper end portion of the case is located above the terminal surface of the electrode terminal in the vertical direction.
- the case may have a second opening that is arranged at a position facing the first opening and through which the conductive member is arranged.
- the case accommodating the plurality of power storage elements can cover the plurality of power storage elements up to a height position including the conductive member connected to the predetermined power storage element, whereby the insulating member can be covered in the case. Can be fixed. Therefore, the strength of the case as a structure covering the plurality of power storage elements is improved. Since the case is provided with the second opening, the pull-out structure of the conductive member from the case is not hindered by the case. That is, according to the power storage device of this embodiment, structural stabilization can be achieved while simplifying the configuration.
- the insulating member may be a bus bar frame that holds one or more bus bars that electrically connect the plurality of power storage elements.
- the bus bar frame covers the portion below the terminal surface of the electrode terminal, unnecessary conduction between the electrode terminal and other members can be prevented, and the first opening makes the conductor conductive.
- the member can be directly connected to the electrode terminal in a comfortable posture. That is, the insulating member can be used efficiently while simplifying the configuration.
- the opposite direction is defined as the X-axis direction.
- the arranging direction of a plurality of power storage elements, the facing direction of the long side surface of the container of the power storage element, the facing direction of the short side surface of the exterior body of the power storage unit, or the lining direction of the power storage unit and the substrate unit is defined as the Y-axis direction. ..
- the alignment direction between the base member of the power storage unit and the exterior lid, the lineup direction between the power storage element and the bus bar, the lineup direction between the container body and the lid of the power storage element, or the vertical direction is defined as the Z-axis direction.
- These X-axis directions, Y-axis directions, and Z-axis directions are directions that intersect each other (orthogonally in the present embodiment).
- the Z-axis direction may not be the vertical direction, but for convenience of explanation, the Z-axis direction will be described below as the vertical direction.
- the X-axis plus direction indicates the arrow direction of the X-axis
- the X-axis minus direction indicates the direction opposite to the X-axis plus direction.
- Representations that indicate a relative direction or orientation, such as parallel and orthogonal also include cases that are not strictly that direction or orientation.
- the fact that two directions are orthogonal not only means that the two directions are completely orthogonal, but also that they are substantially orthogonal, that is, a difference of, for example, about several percent. It also means to include.
- FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the power storage device 1 according to the present embodiment.
- FIG. 2 is a perspective view showing a configuration when the power storage device 1 according to the present embodiment is separated into a power storage unit 10 and a substrate unit 20.
- FIG. 3 is an exploded perspective view showing each component when the power storage unit 10 according to the present embodiment is disassembled.
- the power storage device 1 is a device capable of charging electricity from the outside and discharging electricity to the outside, and has a substantially rectangular parallelepiped shape in the present embodiment.
- the power storage device 1 according to the present embodiment is a battery module (assembled battery) used for power storage, power supply, and the like.
- the power storage device 1 is used, for example, as a stationary battery provided in a power storage facility 100 that stores and outputs electric power generated by a generator.
- the power storage equipment 100 is provided with a plurality of electrically connected power storage devices 1. The configuration of the power storage equipment 100 will be described later with reference to FIGS. 6 and 7.
- the power storage device 1 can be used not only as a stationary battery used for home use or a generator, but also for various power storage applications or power source applications.
- the power storage device 1 is, for example, a battery for driving a moving body such as an automobile, a motorcycle, a watercraft, a ship, a snowmobile, an agricultural machine, a construction machine, or a railroad vehicle for an electric railway, or for starting an engine. It can also be used.
- Examples of the above-mentioned vehicle include an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and a gasoline vehicle.
- Examples of the railway vehicle for the electric railway include a train, a monorail, and a linear motor car.
- the power storage device 1 includes a power storage unit 10 and a substrate unit 20 attached to the power storage unit 10.
- the power storage unit 10 is a battery module (assembled battery) having a substantially rectangular parallelepiped shape that is long in the Y-axis direction.
- the power storage unit 10 is an exterior body including a plurality of power storage elements 11, a bus bar frame 60, a plurality of bus bars 13, an exterior body body 14 accommodating these, a base member 15, and an exterior body lid 17. It has 18.
- a positive electrode power cable 31 and a negative electrode power cable 32 are connected to the power storage unit 10.
- the power storage unit 10 may have a restraint member (end plate, side plate, etc.) that restrains the plurality of power storage elements 11.
- the power storage element 11 is a secondary battery (cell battery) capable of charging electricity and discharging electricity, and more specifically, a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
- the power storage element 11 has a flat rectangular parallelepiped (square) shape, and in the present embodiment, 16 power storage elements 11 are arranged side by side in the Y-axis direction. The shape, arrangement position, number, and the like of the power storage element 11 are not particularly limited.
- the power storage element 11 is not limited to the non-aqueous electrolyte secondary battery, and may be a secondary battery other than the non-aqueous electrolyte secondary battery, or may be a capacitor.
- the power storage element 11 may be a primary battery that can use the stored electricity without being charged by the user, instead of the secondary battery.
- the power storage element 11 may be a battery using a solid electrolyte.
- the power storage element 11 may be a laminated type power storage element.
- the power storage element 11 includes a metal container 11a, and the lid of the container 11a is provided with a positive electrode terminal 11b and a negative electrode terminal 11c, which are metal electrode terminals. That is, the lid portion of the container 11a forms a terminal arrangement surface 11e on which the electrode terminals (positive electrode terminal 11b, negative electrode terminal 11c) are arranged.
- a spacer 12 is arranged between adjacent power storage elements 11.
- the lid portion (terminal arrangement surface 11e) of the container 11a is provided with a liquid injection portion for injecting an electrolytic solution, a gas discharge valve for discharging gas when the pressure inside the container 11a rises, and releasing the pressure. It may have been.
- An electrode body also referred to as a power storage element or a power generation element
- a current collector positive electrode current collector and negative electrode current collector
- an electrolytic solution non-aqueous electrolyte
- the positive electrode terminal 11b and the negative electrode terminal 11c are arranged so as to project upward (Z-axis plus direction) at both ends of the terminal arrangement surface 11e of the container 11a in the longitudinal direction (X-axis direction). Then, the power storage elements 11 are electrically connected to each other, and the outermost positive electrode terminals 11b and the negative electrode terminals 11c of the plurality of power storage elements 11 are connected to the power cable, whereby the power storage device 1 (power storage unit 10). However, it can charge electricity from the outside and discharge electricity to the outside.
- the positive electrode terminal 11b of the power storage element 11 at the end in the positive direction of the Y axis is the total positive terminal (power storage unit) of the plurality of power storage elements 11. It functions as a positive electrode connection terminal 51) of 10. That is, inside the exterior body 18, the positive electrode power cable 31 is connected to the positive electrode connection terminal 51 of the power storage unit 10.
- the negative electrode terminal 11c of the power storage element 11 at the end in the negative direction of the Y-axis functions as a total negative terminal (negative electrode connection terminal 52 of the power storage unit 10) of the plurality of power storage elements 11.
- the negative electrode power cable 32 is connected to the negative electrode connection terminal 52 of the power storage unit 10.
- the positive electrode terminal 11b or the negative electrode terminal 11c of the power storage element 11 located at the end of the electrical connection of the plurality of power storage elements 11 is treated as the positive electrode connection terminal 51 or the negative electrode connection terminal 52. Therefore, for example, the positive electrode terminal 11b or the negative electrode terminal 11c of the power storage element 11 in the middle of the row of the plurality of power storage elements 11 arranged in a row may be treated as the positive electrode connection terminal 51 or the negative electrode connection terminal 52.
- the power storage element 11 at the end in the positive direction of the Y axis may be referred to as the power storage element 11B, and the power storage element 11 at the end in the negative direction of the Y axis may be referred to as the power storage element 11A. ..
- the positive electrode terminal 11b of the power storage element 11B functions as the positive electrode connection terminal 51 of the power storage unit 10
- the negative electrode terminal 11c of the power storage element 11A functions as the negative electrode connection terminal 52 of the power storage unit 10.
- the power storage element 11A is an example of a predetermined power storage element to which the negative electrode power cable 32, which is an example of the conductive member, is connected.
- the positive electrode connection terminal 51 (negative electrode connection terminal 52) and the positive electrode power supply cable 31 (negative electrode power supply cable 32) do not need to be directly connected.
- the output terminal bus bar may be connected to the positive electrode terminal 11b, which is the positive electrode connection terminal 51, and the positive electrode power cable 31 may be connected to the output terminal bus bar.
- Each of the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 does not have to be composed of a single cable.
- a first cable connected to a positive electrode terminal 11b, which is a positive electrode connection terminal 51, is connected to a relay member (bus bar or the like) on an electric circuit, and the relay member is provided with a positive electrode connector 41 at one end. The other end may be connected. That is, a conductive member such as a bus bar may be interposed on the conductive path of the positive electrode power cable 31.
- the positive electrode terminal 11b and the negative electrode terminal 11c of the power storage element 11 intersect the arrangement direction (Y-axis direction) of the plurality of power storage elements 11 on one side surface of the container 11a (X). They are provided side by side in the axial direction).
- the number of power storage elements 11 is an even number (16 in the present embodiment), and these even number of power storage elements 11 are connected in series.
- the positive electrode connection terminal 51 and the negative electrode connection terminal 52 of the power storage unit 10 are arranged on the same side in the X-axis direction (in the present embodiment, the X-axis plus direction side). Will be done. Therefore, it is easy to arrange the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 in the same linear shape.
- the opposite side in the X-axis direction in the present embodiment, the side in the minus direction of the X-axis
- the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 are covered electric wires (power cable, main circuit cable, power line) through which a current (also referred to as charge / discharge current or main current) for charging / discharging the power storage device 1 (power storage unit 10) flows. , Also called a power line).
- a current also referred to as charge / discharge current or main current
- Each of the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 is, for example, a relatively thick electric wire having a core wire having a cross-sectional area of about 5 mm 2 to 20 mm 2.
- a coated electric wire having a core wire having a cross-sectional area of about 8 mm 2 is adopted as each of the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32.
- a positive electrode connector 41 is provided at the end of the portion of the positive electrode power cable 31 exposed from the power storage unit 10, and a negative electrode connector 42 is provided at the end of the portion of the negative electrode power cable 32 exposed from the power storage unit 10.
- one of the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 is an example of the first power cable, and the other is an example of the second power cable.
- the positive electrode connector 41 or the negative electrode connector 42 provided at the end of the positive electrode power cable 31 or the negative electrode power cable 32, which is the first power cable, is an example of the first connector.
- the positive electrode connector 41 or the negative electrode connector 42 provided at the end of the positive electrode power cable 31 or the negative electrode power cable 32, which is the second power cable, is an example of the second connector.
- each of the positive electrode power supply cable 31 and the negative electrode power supply cable 32 is pulled out from the end portion 18a of the exterior body 18 (also referred to as the end portion 18a of the power storage unit 10) to the outside of the exterior body 18. It is arranged in.
- "arranged in a state of being pulled out from the exterior body 18 from the cable” refers to a state in which the cable is arranged so as to penetrate the wall portion of the exterior body 18. That is, in the work of arranging the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32, the operation of actually pulling out from the inside of the exterior body 18 to the outside is not essential.
- the bus bar frame 60 is a flat rectangular member capable of electrically insulating the bus bar 13 from other members and restricting the position of the bus bar 13.
- the bus bar frame 60 is formed of an insulating member such as polycarbonate (PC), polypropylene (PP), polyethylene (PE), etc., which is similar to the substrate case 21 of the substrate unit 20 described later.
- the bus bar frame 60 is placed above the plurality of power storage elements 11 and is positioned with respect to the plurality of power storage elements 11.
- a plurality of bus bar openings 65 are formed in the bus bar frame 60, and the bus bar 13 is placed and positioned in each of the plurality of bus bar openings 65.
- the bus bar 13 is positioned with respect to the plurality of power storage elements 11 and is joined to the positive electrode terminals 11b and the negative electrode terminals 11c of the plurality of power storage elements 11.
- the bus bar frame 60 also has a function of reinforcing the exterior body body 14 as the inner lid of the exterior body 18.
- the bus bar frame 60 is an example of an insulating member having a portion that collectively covers at least a part of each of the terminal arrangement surfaces 11e of the plurality of power storage elements 11.
- the bus bar frame 60 further has a wall portion 61 erected on the peripheral edge of a portion where a plurality of bus bar openings 65 are formed, and the wall portion 61 is formed with a first opening 62.
- the negative electrode power cable 32 is arranged in the first opening 62 in a state of penetrating the negative electrode power cable 32.
- the structural relationship between the negative electrode power cable 32 and the bus bar frame 60 and the like will be described later as the second embodiment.
- the bus bar 13 is a rectangular plate-shaped member arranged on a plurality of power storage elements 11 (on the bus bar frame 60) and electrically connecting the electrode terminals of the plurality of power storage elements 11.
- the bus bar 13 is made of a metal such as aluminum, an aluminum alloy, copper, a copper alloy, or stainless steel.
- the bus bar 13 connects 16 power storage elements 11 in series by connecting the positive electrode terminals 11b and the negative electrode terminals 11c of the adjacent power storage elements 11.
- the mode of connection of the power storage element 11 is not limited to the above, and series connection and parallel connection may be combined in any way.
- a detection cable 13a is connected to the electrode terminal of the bus bar 13 or the power storage element 11.
- the detection cable 13a is an electric wire (also referred to as a communication cable, a control cable, a communication line, or a control line) for measuring the voltage of the power storage element 11, measuring the temperature, or balancing the voltage between the power storage elements 11.
- a thermistor (not shown) for measuring the temperature of the power storage element 11 is arranged at the electrode terminal of the bus bar 13 or the power storage element 11, but the description thereof will be omitted.
- a connector 13b is connected to the end of the detection cable 13a in the negative direction of the Y-axis.
- the connector 13b is a connector connected to the substrate 25 of the substrate unit 20 described later.
- the detection cable 13a transmits information such as the voltage and temperature of the power storage element 11 to the substrate 25 of the substrate unit 20 via the connector 13b.
- the detection cable 13a is also used when the high voltage power storage element 11 is discharged by the control of the substrate 25 to balance the voltage between the power storage elements 11.
- the exterior body 18 is a rectangular (box-shaped) container (module case) that constitutes the exterior body of the power storage unit 10. That is, the exterior body 18 is arranged outside the power storage element 11 or the like, fixes the power storage element 11 or the like at a predetermined position, and protects the power storage element 11 or the like from impact or the like. As described above, the exterior body 18 has an exterior body main body 14, a base member 15, and an exterior body lid 17.
- the exterior body body 14 is a bottomed rectangular tubular housing having an opening.
- the exterior body body 14 is formed of an insulating member such as PC, PP, or PE.
- the base member 15 and the exterior body lid 17 are members that protect (reinforce) the exterior body body 14.
- the base member 15 and the exterior lid 17 are formed of metal members such as stainless steel, aluminum, aluminum alloy, iron, and galvanized steel sheet.
- the base member 15 and the exterior body lid 17 may be made of the same material, or may be made of different materials.
- the exterior body body 14 is an example of a case in the second embodiment described later, in which the upper side is open and a plurality of power storage elements 11 are accommodated.
- the base member 15 is a plate-shaped member that supports the exterior body body 14 from below (Z-axis minus direction), and also has a role of supporting a plurality of power storage elements 11 via the exterior body body 14.
- the base member 15 has a bottom portion 15a, a substrate unit mounting portion 16, and connecting portions 15b and 15c.
- the bottom portion 15a is a flat plate-shaped and rectangular portion extending parallel to the XY plane and extending in the Y-axis direction, which constitutes the bottom portion of the power storage device 1, and is arranged below the exterior body body 14.
- the board unit mounting portion 16 is a flat plate-shaped and rectangular portion erected in the Z-axis plus direction from the end of the bottom portion 15a on the Y-axis minus direction side, and the board unit 20 is mounted.
- the connecting portion 15b is arranged at the end portion of the substrate unit mounting portion 16 on the Z-axis positive direction side and projects in the Y-axis negative direction, and is connected to the exterior body lid 17.
- the connecting portion 15c is a portion that is erected in the Z-axis plus direction from the end of the bottom portion 15a on the Y-axis plus direction side and projects in the Y-axis plus direction, and is connected to the exterior body lid 17.
- the exterior body lid 17 is a member arranged so as to close the opening of the exterior body main body 14, and has a top surface portion 17a and connecting portions 17b and 17c.
- the top surface portion 17a is a flat plate-shaped and rectangular portion extending parallel to the XY plane and extending in the Y-axis direction, which constitutes the upper surface portion of the power storage device 1, and is arranged above the exterior body main body 14.
- the connecting portion 17b is arranged at the end of the top surface portion 17a on the negative direction side of the Y axis, extends in the negative direction of the Z axis, and protrudes in the negative direction of the Y axis, and is connected to the connecting portion 15b of the base member 15. Will be done.
- the connecting portion 17c is a portion that extends in the negative direction of the Z axis from the end of the top surface portion 17a on the positive side of the Y axis and protrudes in the positive direction of the Y axis, and is connected to the connecting portion 15c of the base member 15.
- the base member 15 and the exterior body lid 17 are connected by screwing or the like between the connecting portions 15b and 15c and the connecting portions 17b and 17c in a state where the exterior body main body 14 is sandwiched from above and below. It has a fixed structure.
- the board unit 20 is a device capable of monitoring the state of the power storage element 11 included in the power storage unit 10 and controlling the power storage element 11.
- the substrate unit 20 is a flat rectangle attached to the longitudinal end 18a (see FIG. 2) of the exterior body 18 of the power storage unit 10, that is, the side surface of the power storage unit 10 on the negative side in the Y-axis direction. It is a member of the shape.
- the substrate unit 20 has a substrate case 21 (see FIG. 2) formed of an insulating member such as polycarbonate (PC), polypropylene (PP), or polyethylene (PE), and a substrate 25 housed in the substrate case 21.
- PC polycarbonate
- PP polypropylene
- PE polyethylene
- the substrate unit 20 is attached to the substrate unit mounting portion 16 provided on the base member 15 included in the exterior body 18 of the power storage unit 10.
- the board 25 is a circuit board (monitoring board) that is electrically connected to the power storage unit 10.
- the substrate 25 is electrically connected to the power storage element 11 via the detection cable 13a and the connector 13b described above to acquire information such as the voltage and temperature of the power storage element 11 and to acquire information such as the voltage and temperature of the power storage element 11.
- the state such as the charging state and the discharging state of 11 is monitored.
- the substrate 25 also has a function as a control substrate that discharges the power storage element 11 using the detection cable 13a to balance the voltage between the power storage elements 11.
- a plurality of components (not shown) for realizing this function are mounted on the substrate 25.
- the substrate 25 does not control the power storage element 11, but only monitors the state of the power storage element 11, and the control based on the monitoring result may be performed by an external control device connected to the power storage device 1.
- FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the end portion 18a of the exterior body 18 in the power storage unit 10 according to the embodiment. Specifically, FIG. 4 illustrates the end portion 18a of the exterior body 18 in a state where the exterior body lid 17 is lifted from the exterior body body 14. The end portion 18a of the exterior body 18 in the negative direction of the Y-axis is also an end portion of the power storage unit 10. Therefore, the "end 18a of the exterior body 18" can be rephrased as the "end 18a of the power storage unit 10.” The same applies to expressions such as “extended from the exterior body 18", and the "exterior body 18" can be replaced with the "storage unit 10".
- FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the range of the corner portion 19 of the exterior body 18 according to the embodiment.
- the positive electrode power supply cable 31 and the negative electrode power supply cable 32 are arranged in a state of extending from the inside to the outside of the exterior body 18. Specifically, both the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 extend from the end 18a of the exterior body 18 toward the outside of the exterior body 18.
- the positive electrode power cable 31 has a positive electrode connector 41
- the negative electrode power cable 32 has a negative electrode connector 42.
- terminals and the like for electrical connection with the mating connector are arranged in each of the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 have a structure that can be directly connected to each other.
- the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 are electrically connected.
- one positive electrode connector 41 and the other negative electrode connector 42 of the two adjacent power storage devices 1 can be easily connected without using a tool such as a spanner.
- Adjacent power storage devices 1 can be electrically connected to each other without separately preparing a connection cable or the like.
- the adjacent power storage devices 1 have the same structure, and the positive electrode connector 41 of one power storage device 1 of the two adjacent power storage devices 1 is connected to the negative electrode connector 42 of the other power storage device 1.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 can be connected to each other as a single member.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 of one power storage device 1 are arranged so that they cannot be directly connected to each other.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 are arranged with a cable length or posture that cannot be connected. In the example shown in FIG. 4, at least a part of the negative electrode power cable 32 extending from the exterior body 18 is fixed to the power storage unit 10.
- the metal base member 15 has a fixing portion 15d for fixing at least a part of the negative electrode power cable 32.
- the negative electrode connector 42 is substantially downward (the opening of the negative electrode connector 42 into which the positive electrode connector 41 is inserted is downward, and the insertion / removal direction of the positive electrode connector 41 with respect to the negative electrode connector 42 is vertical, the same applies hereinafter). Is fixed to.
- a part of the negative electrode power cable 32 including the negative electrode connector 42 is fixed to the fixing portion 15d formed on the base member 15 by the fixing member 15g.
- the fixing member 15 g is a push mount tie.
- the fixing portion 15d is realized by the through hole (fixing hole 15i) provided in the base member 15. That is, as shown in FIG. 4, a part of the fixing member 15g, which is a push mount tie, is inserted into the fixing hole 15i formed in the fixing piece portion 15h of the base member 15 so that it cannot be inserted or removed.
- the negative electrode power cable 32 is strongly fixed. Therefore, in order to release the fixing of the negative electrode power cable 32, it is necessary to break the fixing member 15g by cutting or deforming.
- the fixing structure of the fixing portion 15d is not particularly limited, and for example, a negative electrode is formed in a recess (groove, notch, slit, hole, etc.) provided in the exterior body 18, or a recess of a member fixed to the exterior body 18.
- a part of the power cable 32 may be fixed by embedding the part. That is, the fixing portion 15d may be realized by a recess instead of a hole.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 of one power storage device 1 are placed in a state in which they cannot be connected to each other. That is, for example, the problem of erroneously connecting the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 of one power storage device 1 does not occur unless it is destroyed. In other words, it is possible to substantially prevent erroneous connection between the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42, which may cause a short circuit of the power storage device 1 itself.
- the positive electrode connector 41 can be oriented in any of the up, down, left, right, front and back directions.
- the negative electrode connector 42 is substantially fixed downward as shown in FIG. Therefore, the positive electrode connector 41 is oriented upward (the end of the positive electrode connector 41 to be inserted into the negative electrode connector 42 is upward, and the positive electrode connector 41 is inserted and removed from the negative electrode connector 42 in the vertical direction, the same applies hereinafter).
- the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 are arranged at positions and lengths that can be directed to opposite sides on the same straight line.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 can always be arranged in the same linear shape.
- the root portion of the positive electrode connector 41 in the positive electrode power cable 31 and the root portion of the negative electrode connector 42 in the negative electrode power cable 32 can always be arranged in the same straight line.
- the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 are directed to opposite sides (the opening of the negative electrode connector 42 is downward and the tip of the positive electrode connector 41 is upward) on a straight line L in the vertical direction (Z-axis direction). It is arranged in a position and length that allows it.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 can be arranged on a straight line L toward opposite sides.
- the root portion of the positive electrode connector 41 in the positive electrode power cable 31 and the root portion of the negative electrode connector 42 in the negative electrode power cable 32 can be arranged in a straight L shape. Therefore, a plurality of power storage devices 1 arranged in the vertical direction can be easily connected in series.
- the positive electrode power supply cable 31 and the negative electrode power supply cable 32 both of which extend outward from the end portion 18a of the exterior body 18, more specifically, from the corner portion 19 which is a part of the end portion 18a to the outside of the exterior body 18. It has been extended. That is, simply put, the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 are in a state of being pulled out from the exterior body 18 within a predetermined range centered on one apex of the square exterior body 18.
- the range of the corner portion 19 of the exterior body 18 is exemplified as the range surrounded by the dotted line shown in FIG.
- the range of the corner 19 in FIG. 5 is described as follows.
- the exterior body 18 having a rectangular parallelepiped shape as a whole is arranged so that each side of the exterior body 18 is along the X-axis, Y-axis, or Z-axis, and the length of each side is D. , M and H (in FIG. 5, D> M> H).
- D the range from one vertex 19c included in the end portion 18a in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the exterior body 18 to d in the Y-axis direction, to m in the X-axis direction, and to h in the Z-axis direction.
- the area inside the dotted line in FIG. 5 is defined as a corner portion 19.
- the range of the corner portion 19 described in this way is an example.
- the corner portion 19 has a range up to h where the linear distance from the apex 19c is the smaller value of m and h (centered on the apex 19c).
- the outlets of the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 from the exterior body 18, that is, the portions arranged through the inside and outside of the exterior body 18, are approximately located on the upper side of the exterior body 18. And it is within the range from the apex 19c to the distance m.
- outlets of the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 from the exterior body 18 are concentrated in the corners 19.
- the power storage device 1 configured as described above can be used as a stationary battery provided in the power storage equipment.
- the configuration of the power storage equipment 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
- FIG. 6 is a partial front view showing a configuration outline of the power storage equipment 100 according to the first embodiment.
- each of the plurality of power storage devices 1 is simply illustrated such that the substrate unit 20 is omitted and the fixed portion 15d is schematically illustrated, and the positive electrode power cable 31 is shown by a thick solid line. Illustrated, the negative electrode power cable 32 is illustrated by a thick dotted line.
- FIG. 7 is an enlarged perspective view showing an aspect of electrical connection between the two power storage devices 1 in the power storage equipment 100 according to the embodiment. In FIG. 7, attention is paid only to the two power storage devices 1 arranged one above the other and the shelf board 120 between them, and the illustration of the other power storage devices 1 and the like is omitted.
- the power storage equipment 100 includes a plurality of power storage devices 1, a rack 110 accommodating the plurality of power storage devices 1, and an electric circuit unit 150 connected to the plurality of power storage devices 1.
- Each rack 110 has a plurality of shelves 120 on which one or more power storage devices 1 can be placed.
- the plurality of shelf boards 120 are arranged side by side in the vertical direction.
- each of the plurality of power storage devices 1 mounted on each of the plurality of shelf boards 120 is arranged in a straight line along the vertical direction. That is, in the rack 110, a plurality of rows (power storage device rows 200) of the power storage devices 1 in the vertical direction (vertical) are formed in the left-right direction.
- different reference numerals 200A, 200B, 200C
- the power storage device 1 can be efficiently and easily electrically connected to at least one of the power storage devices 1 directly above and directly below.
- the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 can be in opposite postures on a straight line in the vertical direction.
- a plurality of power storage devices 1 can be connected in series in each of the plurality of power storage device rows 200.
- the positive electrode connector 41 of the uppermost power storage device 1 in each of the plurality of power storage device rows 200 is connected to the electric circuit unit 150 by the connection cable 91, and the negative electrode connector 42 of the lowermost power storage device 1 is electrically connected by the connection cable 92. It is connected to the circuit unit 150.
- a plurality of such power storage device rows 200 are formed in the left-right direction, and the electric circuit unit 150 electrically connects the power storage device rows 200 adjacent to each other in the left-right direction in series.
- the power storage device rows 200A, 200B and 200C are connected in series in this order.
- all the power storage devices 1 housed in the rack 110 are electrically connected in series. That is, in a plurality of power storage devices 1 arranged vertically and horizontally (up, down, left, and right) by being housed in the rack 110, the vertical series connection is made between the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 of the two power storage devices 1 that are vertically adjacent to each other. Made by connecting with.
- the power storage device rows 200 are connected in series in the left-right direction by an electric circuit unit 150 electrically interposed between the power storage device rows 200 adjacent to each other in the left-right direction.
- the series connection between the power storage device rows 200 may be made not by the electric circuit unit 150 but by an intermediate cable connecting between the power storage device rows 200 adjacent to each other in the left-right direction.
- each power storage device row 200 may be connected in parallel.
- this is made into one unit power storage device group, and similarly, a plurality of power storage device groups are configured and each A group of power storage devices may be connected in parallel.
- the electric circuit unit 150 includes, for example, a wiring cable for connecting the power storage device rows 200 in series, a molded case circuit breaker (circuit breaker), a control circuit, and the like.
- the circuit breaker is arranged on the main circuit through which the main current for charging / discharging each power storage device 1 flows, and the control circuit is connected to the substrate unit 20 of each power storage device 1 by a signal line (not shown).
- the electric circuit unit 150 can control the charge / discharge of a plurality of power storage devices 1 for each power storage device row 200.
- the power storage device 1 located substantially in the center of FIG. 6 is referred to as a power storage device 1A, and the four power storage devices 1 on the top, bottom, left, and right thereof are described as power storage devices 1B, 1C, 1D, and 1E.
- the power storage device 1A is an example of the first power storage device
- the power storage device 1B is an example of the second power storage device.
- the negative electrode power cable 32A of the power storage device 1A has a posture in which the negative electrode connector 42A faces downward (the opening for connecting to the positive electrode connector 41C faces downward) due to the fixed portion 15d (see FIG. 7) of the power storage unit 10 of the power storage device 1A. It is fixed so that it becomes.
- the length of the positive electrode power cable 31A of the power storage device 1A is such that the positive electrode connector 41A cannot be connected to the negative electrode connector 42A when the negative electrode power cable 32A is fixed by the fixed portion 15d.
- the negative electrode connectors 42B to 42E are also in the downward posture in each of the upper, lower, left, and right power storage devices 1B to 1E of the power storage device 1A.
- the positive electrode power cable 31A of the power storage device 1A is not long enough to connect the positive electrode connector 41A to the negative electrode connectors 42C, 42D and 42E of the power storage devices 1C, 1D and 1E directly under and to the left and right.
- the negative electrode connector 42B of the power storage device 1B directly above the power storage device 1A is arranged in a downward posture, that is, facing the side where the positive electrode connector 41A exists. As a result, as shown in FIGS.
- the positive electrode connector 41A of the positive electrode power cable 31A of the power storage device 1A can be easily and directly connected to the negative electrode connector 42B of the negative electrode power cable 32B of the power storage device 1B. is there.
- the four power storage devices 1 diagonally above and diagonally below the power storage device 1A are farther from the positive electrode connectors 41A than the vertical and horizontal power storage devices 1B to 1E, so that each negative electrode connector 42 is used as a positive electrode. It is impossible to connect with the connector 41A.
- the end portion 18a of the exterior body 18 of each power storage device 1 is on the front side (Y-axis minus direction) of the rack 110. It is placed in a position facing the side).
- the positions of the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 in the front-rear direction are located at or near the front end surface 120a of the shelf board 120.
- the positive electrode connector 41A and the negative electrode connector 42A of the power storage device 1A are located in front of the front end surface 120a of the shelf plate 120.
- the shelf plate 120 above the power storage device 1A does not get in the way.
- the positive electrode connector 41C (see FIG. 6) is connected to the negative electrode connector 42A, the shelf plate 120 under the power storage device 1A does not get in the way.
- the positions of the plurality of shelf boards 120 arranged in the vertical direction in the front-rear direction are the same, and the positions of the front end surfaces 120a thereof in the front-rear direction are also the same.
- the positive electrode power cable 31 having the positive electrode connector 41 is also fixed so that the positive electrode connector 41 is in a predetermined posture.
- a part of the positive electrode power cable 31A of the power storage device 1A is fixed to the front end surface 120a of the shelf board 120.
- the through hole provided in the front end surface 120a of the shelf board 120 functions as the fixing portion 120b. Fixing at the fixing portion 120b can be realized by using a push mount tie as a fixing member like the fixing portion 15d.
- FIG. 1 a push mount tie as a fixing member like the fixing portion 15d.
- the push mount tie that binds the positive electrode power cable 31A is inserted into the hole (fixed portion 120b) of the front end surface 120a of the shelf plate 120 above the power storage device 1A to obtain the positive electrode power cable 31A. Fixed is realized. As a result, the positive electrode connector 41A is fixed in an upward posture, that is, in a posture facing the negative electrode connector 42B, which is the connection partner. As a result, the bending stress generated by bending the positive electrode power cable 31A can be absorbed or relaxed by the fixing portion 120b and the push mount tie.
- the fixed structure of the fixed portion 120b is not particularly limited as in the fixed portion 15d. It is necessary to remove the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 at the time of maintenance of the power storage device 1. Therefore, the size of the through hole, which is the fixing portion 120b, is set so that the positive electrode power cable 31 can be fixed and detached.
- the fixing portion 120b provided on the front end surface of the shelf board 120 can also be used for fixing the connection cable 92 (see FIG. 6). That is, by inserting the push mount tie as a fixing member attached to the connection cable 92 into the fixing portion 120b, the portion of the connection cable 92 located on the front surface of the rack 110 can be fixed to the rack 110.
- one of the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 of the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 is on the side opposite to the other on a straight line in the vertical direction. It is arranged at a position and length that can be turned.
- the direction in which the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 are arranged is not limited to the vertical direction. Therefore, the case where the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 are lined up in the left-right direction will be described as a modification 1 of the first embodiment, focusing on the difference from the above-described embodiment.
- FIG. 8 is a schematic view showing an arrangement example of the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 of the power storage device 1 according to the first modification of the embodiment.
- FIG. 9 is a partial front view showing a configuration outline of the power storage equipment 100 according to the first modification of the embodiment.
- each of the three power storage devices 1 is referred to as a power storage device 1F, 1G, and 1H in order to distinguish them from each other.
- the power storage device 1F is an example of the first power storage device
- the power storage device 1H is an example of the second power storage device.
- a row of a plurality of power storage devices 1 arranged in the left-right direction (power storage device row), and different codes (200D, 200E) are assigned to each of the two power storage device rows arranged in the vertical direction in order to distinguish them. It is attached.
- the power storage device 1 according to this modification has the same basic structure as the power storage device 1 according to the first embodiment, that is, the substrate unit 20 (not shown in FIGS. 8 and 9) is provided inside the exterior body 18. Contains a plurality of power storage elements 11. Inside the exterior body 18, the total positive terminals of the plurality of power storage elements 11 (positive electrode connection terminal 51 of the power storage unit 10) and the positive electrode power cable 31 are connected, and the total negative terminals of the plurality of power storage elements 11 (power storage unit 10). The negative electrode connection terminal 52) and the negative electrode power cable 32 are connected. Both the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 extend outward from the corner 19 at the end 18a of the exterior body 18.
- a part of the negative electrode power cable 32 according to this modification is fixed by the fixing portion 15f so that the negative electrode connector 42 faces to the left.
- the positive electrode power cable 31 is not at a position and length at which the positive electrode connector 41 can be connected to the negative electrode connector 42. That is, since a part of the negative electrode power cable 32 is fixed by the fixing portion 15f, the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 are arranged in a posture in which they cannot be connected.
- the positive electrode connector 41 can be directed in various directions. That is, as shown in FIG. 8, the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 are positioned so that one of the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 can be directed to the opposite side on the straight line L in the left-right direction. Arranged in length.
- the power storage device 1 configured in this way is used in the power storage equipment 100 according to the present modification shown in FIG. 9, one negative electrode connector 42 of the two power storage devices 1 adjacent to each other in the left-right direction (X-axis direction) is used as the other. It can be directly connected to the positive electrode connector 41 of the above without difficulty, and no erroneous connection occurs.
- the negative electrode connector 42 of the power storage device 1F can be connected only to the positive electrode connector 41 of the power storage device 1G adjacent to the left when viewed from the front.
- the positive electrode connector 41 of the power storage device 1F can be connected only to the negative electrode connector 42 of the power storage device 1H adjacent to the right side when viewed from the front.
- a plurality of power storage devices 1 arranged in the left-right direction can be easily or efficiently connected in series.
- the power storage devices 1 at the left and right ends of the power storage device 1 in the row in the left-right direction are connected to the electric circuit unit 150 (not shown) by the connection cable 91 (not shown) or the connection cable 92. Is connected with.
- the electric circuit unit 150 can control the charging / discharging of the plurality of power storage devices 1 for each of the power storage device rows (200D, 200E) arranged in the vertical direction, for example.
- both the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 extend outward from the corner 19 at the end 18a of the exterior body 18.
- the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 may extend to the outside from different corners 19 of the exterior body 18. Therefore, a case where the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 are extended from different corners 19 will be described as a modification 2 of the first embodiment, focusing on the difference from the first embodiment.
- FIG. 10 is a schematic view showing an arrangement example of the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 of the power storage device 1 according to the second modification of the first embodiment.
- each of the two power storage devices 1 is referred to as a power storage device 1I and 1J in order to distinguish them from each other.
- the power storage device 1I is an example of the first power storage device
- the power storage device 1J is an example of the second power storage device.
- different reference numerals (19a and 19b) are attached to each other.
- the power storage device 1 has the same basic structure as the power storage device 1 according to the first embodiment, that is, it includes a substrate unit 20 (not shown in FIG. 10), and a plurality of power storage devices 18 are provided inside the exterior body 18.
- the power storage element 11 is housed. Inside the exterior body 18, the total positive terminals of the plurality of power storage elements 11 (positive electrode connection terminal 51 of the power storage unit 10) and the positive electrode power cable 31 are connected, and the total negative terminals of the plurality of power storage elements 11 (power storage unit 10).
- the negative electrode connection terminal 52) and the negative electrode power cable 32 are connected. Both the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 extend outward from the end 18a of the exterior body 18.
- the positive electrode power cable 31 extends outward from the corner 19a, and the negative electrode power cable 32 extends outward from the corner 19b. It is installed. That is, the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 extend from different corners 19. Further, the negative electrode power cable 32 is fixed to the power storage unit 10 by a fixing portion (not shown). As a result, the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 are arranged in a state in which they cannot be connected to each other.
- the positive electrode connector 41 can be directed in various directions. That is, as shown in FIG. 10, in the positive electrode power supply cable 31 and the negative electrode power supply cable 32 included in one power storage device 1, one of the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 is on the side opposite to the other on a straight line in the vertical direction. It is placed in a position where it can be turned.
- the power storage device 1 configured in this way is used in the power storage equipment 100 according to the present modification shown in FIG. 10, one negative electrode connector 42 of two power storage devices 1 adjacent to each other in the vertical direction (Z-axis direction) is connected. It can be directly connected to the other positive electrode connector 41 without difficulty.
- the power storage device 1 includes a power storage unit 10 having a plurality of power storage elements 11, a negative electrode power supply cable 32, and a positive electrode power supply cable 31.
- the negative electrode power cable 32 is connected to the negative electrode connection terminal 52 of the power storage unit 10 and extends from the end 18a of the power storage unit 10 to the outside of the power storage unit 10.
- the positive electrode power cable 31 is connected to the positive electrode connection terminal 51 of the power storage unit 10 and extends from the end 18a of the power storage unit 10 to the outside of the power storage unit 10.
- the negative electrode power cable 32 has a negative electrode connector 42.
- the positive electrode power cable 31 has a positive electrode connector 41 having a structure that can be directly connected to the negative electrode connector 42.
- the negative electrode power cable 32 is arranged with a length or posture in which the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 cannot be connected.
- the negative electrode connector 42 has a structure that can be directly connected to the positive electrode connector 41. Therefore, by arranging a plurality of the power storage devices 1 in a row, the output as a whole is output. A power storage facility 100 having a large voltage can be configured. Since the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 of one power storage device 1 are provided in a state where they cannot be physically connected, the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 of one power storage device 1 are erroneously connected. No short circuit occurs. As described above, the power storage device 1 according to the present embodiment is a power storage device with improved safety. It is also possible to make the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 unconnectable by adjusting the length of the negative electrode power cable 32 instead of the posture, or by adjusting the posture and length of the negative electrode power cable 32. Is.
- the negative electrode power cable 32 Since the portion of the negative electrode power cable 32 extending from the power storage unit 10 is fixed to the power storage unit 10, the negative electrode power cable 32 has a posture in which the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 cannot be connected. It is arranged in.
- the negative electrode connector 42 in the negative electrode power cable 32 is fixed.
- the cable portion in the vicinity of the negative electrode connector 42 in the negative electrode power cable 32 is fixed. Therefore, it is possible to prevent erroneous connection between the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 of the power storage device 1, and to fix the negative electrode power cable 32 in a direction suitable for connection with another power storage device 1.
- the negative electrode power cable 32 extending from the end 18a of the power storage unit 10 is arranged at the end 18a.
- the substrate unit 20 is fixed at a position inside (on the side of the power storage unit 10) of the end face in the extending direction (Y-axis minus direction). That is, the negative electrode power cable 32 is drawn from the power storage unit 10 at the end 18a of the power storage unit 10 and is on the side of the substrate unit 20, so that the negative electrode power cable 32 can be connected to the outer shape of the power storage device 1. It can be bent and placed so that it does not protrude from the outside. As a result, the power storage device 1 can be made compact.
- the power storage unit 10 has a plate-shaped base member 15 that supports a plurality of power storage elements 11.
- the base member 15 has a fixing portion 15d for fixing the negative electrode power cable 32.
- the fixing portion 15d is provided on the base member 15 made of a metal such as iron in this way, the negative electrode power cable 32 can be firmly or reliably fixed. As a result, the posture of the negative electrode connector 42 is more reliably maintained in a predetermined posture.
- the negative electrode connector 42 has a posture opposite to the direction in which the positive electrode connector 41 is inserted into the negative electrode connector 42 of the other power storage device 1 when the positive electrode connector 41 is connected to the negative electrode connector 42 of the other power storage device 1. It is located in.
- one power storage device 1 (first power storage device) and two other power storage devices 1 (second power storage device, third power storage device) sandwiching the one power storage device 1 are arranged in a row, and these The power storage device 1 can be electrically connected in series.
- the positive electrode connector 41A is connected to the negative electrode connector 42B of the above power storage device 1B (second power storage device).
- the negative electrode connector 42A is arranged in a downward position.
- the negative electrode connector 42A is connected to the positive electrode connector 41C of the lower power storage device 1C (third power storage device).
- the insertion direction (downward direction) of the negative electrode connector 42A of the power storage device 1A into the positive electrode connector 41C of the power storage device 1C is the insertion direction of the positive electrode connector 41A of the power storage device 1A into the negative electrode connector 42B of the power storage device 1B. It is the opposite of (upward).
- the plurality of power storage devices 1 arranged in a row in the vertical direction are connected in series.
- the positive electrode connector 41 of the power storage device 1F (first power storage device) is connected to the negative electrode connector 42 of the right power storage device 1H (second power storage device), and the power storage device 1F
- the negative electrode connector 42 is arranged in a left-facing posture.
- the negative electrode connector 42A of the power storage device 1F is connected to the positive electrode connector 41 of the left power storage device 1G (third power storage device).
- the insertion direction (left direction) of the negative electrode connector 42 of the power storage device 1F into the positive electrode connector 41 of the power storage device 1G is the insertion direction of the positive electrode connector 41 of the power storage device 1F into the negative electrode connector 42 of the power storage device 1H. It is the opposite of (to the right).
- the plurality of power storage devices 1 arranged in a row in the left-right direction are connected in series.
- the power storage device 1 includes a board unit 20 having a board 25 electrically connected to the power storage unit 10.
- the substrate unit 20 is arranged at the end 18a of the power storage unit 10.
- the substrate unit 20 is arranged at the end 18a of the power storage unit 10 from which the negative electrode power cable 32 and the positive electrode power cable 31 are pulled out. Therefore, by arranging the power storage device 1 with the end 18a of the power storage unit 10 facing the passage side where workers come and go, maintenance of the board unit 20 or the board 25 or connection between the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 is performed. Work can be facilitated.
- the power storage equipment 100 includes a plurality of power storage devices 1.
- Each of the plurality of power storage devices 1 includes a power storage unit 10 having a plurality of power storage elements 11 and an exterior body 18 holding the plurality of power storage elements 11, a positive electrode power cable 31, and a negative electrode power cable 32.
- the positive electrode power cable 31 is connected to the positive electrode connection terminal 51 of the power storage unit 10 inside the exterior body 18, and extends from the end 18a of the exterior body 18 toward the outside of the exterior body 18.
- the negative electrode power cable 32 is connected to the negative electrode connection terminal 52 of the power storage unit 10 inside the exterior body 18, and extends from the end 18a of the exterior body 18 toward the outside of the exterior body 18.
- the positive electrode power cable 31 has a positive electrode connector 41
- the negative electrode power cable 32 has a negative electrode connector 42 that is separate from the positive electrode connector 41.
- the positive electrode connector 41 of one of the two power storage devices 1 adjacent to each other in the plurality of power storage devices 1 is directly connected to the negative electrode connector 42 of the other power storage device 1 of the two power storage devices 1. It is connected.
- the two power storage devices are connected by connecting one positive electrode connector 41 and the other negative electrode connector 42 of the two adjacent power storage devices 1. 1 is connected. That is, the two power storage devices 1 are electrically connected by one (one place) connection operation. Since the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 are separate bodies, they can be oriented in different directions, whereby the power storage device 1 on both sides (upper and lower sides, left and right, etc.) of the power storage device 1 is arranged. The devices 1 can be connected in series. As described above, each power storage device 1 has power cables (31 and 32) with connectors for the positive electrode and the negative electrode, respectively.
- the two power storage devices 1 to be connected can be easily connected without separately using a conductive member such as a cable for connecting the power storage devices 1 and without using a tool such as a spanner.
- a conductive member such as a cable for connecting the power storage devices 1
- a tool such as a spanner
- the work of connecting the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 to the power storage unit 10 (fastening of nuts, etc.) is performed. Therefore, the reliability or quality of the connection between the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 and the power storage unit 10 can be improved, and the reliability or quality can be made uniform among the plurality of power storage devices 1.
- Each of the plurality of power storage devices 1 is an end portion 18a of the exterior body 18, and the end portion 18a from which the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 are pulled out faces the same direction (first direction). They are arranged side by side in at least one of the vertical direction and the horizontal direction. In the first embodiment, as shown in FIGS. 6, 7, and 9, the plurality of power storage devices 1 are moved up and down in a posture in which the end portion 18a of each exterior body 18 faces the front (front side of the rack 110). They are arranged side by side in the direction and the left-right direction. In the positive electrode power cable 31A of one power storage device 1 (for example, the power storage device 1A of FIGS.
- the positive electrode connector 41A can be connected to the negative electrode connector 42B of the power storage device 1B, and other than the power storage device 1B (for example). It is configured so that it cannot be connected to the negative electrode connector 42 of each of one or more power storage devices 1 (including the power storage device 1A).
- the direction in which the rack 110 faces is the first direction.
- the plurality of power storage devices 1 are arranged side by side in the vertical direction (Z-axis direction), which is the second direction intersecting the first direction.
- the second direction that intersects the first direction may be the left-right direction (X-axis direction). In this case, the plurality of power storage devices 1 are arranged side by side in the left-right direction (X-axis direction).
- the positive electrode connector 41 provided on the positive electrode power cable 31 of one power storage device 1 cannot be physically connected to the negative electrode connector 42, which is prohibited from being connected. Therefore, when a large number of power storage devices 1 of the same product are arranged vertically and horizontally, the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 are not connected by an erroneous combination, and the positive electrode connector of one power storage device 1 is not connected. The 41 and the negative electrode connector 42 are not connected (short circuit in the power storage device 1). That is, the connection work of the plurality of power storage devices 1 can be easily and accurately performed.
- the connectable connector and the non-connectable connector of the positive electrode connector 41A can be selectively changed by changing the length of the positive electrode power cable 31A.
- the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 extend from the corner 19 of the square exterior body 18, which is a part of the end 18a of the exterior body 18, to the outside of the exterior body 18.
- the outlets of the two power cables (31 and 32) for the positive electrode and the negative electrode from the exterior body 18 are concentrated in the corners 19 of the exterior body 18. Therefore, regardless of whether the power storage device 1 of the connection partner is up, down, left, or right, the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 are arranged in a vertical or horizontal direction (see FIGS. 6 and 9). .. That is, when the adjacent power storage devices 1 are connected in series, the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 are not arranged obliquely with respect to the vertical direction or the horizontal direction.
- the lengths of the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 may be relatively short, and the connection work between the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 (connection work between the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42). ) Is easy.
- the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 are arranged at positions where one of the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 can be directed to the opposite side on the same straight line. There is.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 of one power storage device 1 are arranged in opposite directions and in a straight line. Therefore, when a plurality of power storage devices 1 are arranged in a direction parallel to the straight line, one positive electrode connector 41 and the other negative electrode connector 42 of two adjacent power storage devices 1 are coaxially facing each other. Therefore, a plurality of power storage devices 1 can be easily connected in series. That is, in the first embodiment, the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 of one power storage device 1 are arranged on a straight line L in the opposite direction and in the vertical direction (see FIG. 4). Therefore, as shown in FIG. 6, a plurality of power storage devices 1 regularly arranged in the vertical direction can be easily connected in series.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 of one power storage device 1 are arranged on a straight line L in the opposite directions and in the left-right direction (see FIG. 7). Therefore, as shown in FIG. 9, a plurality of power storage devices 1 regularly arranged in the left-right direction can be easily connected in series. Whether or not one of the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 can be directed to the opposite side on the same straight line depends not only on the positions of the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 but also on their lengths. May be done. That is, even if the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 are arranged at positions and lengths at which one of the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 can be directed to the opposite side on the same straight line. Good.
- the power storage equipment 100 includes a rack 110 having one or more shelf boards 120 on which each of the plurality of power storage devices 1 is placed.
- the end portion 18a of the exterior body 18 is arranged in a posture facing the front side of the rack 110.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 are arranged so that the positions in the front-rear direction are located at or near the front end surface 120a of the shelf board 120.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 of the combination to be connected are arranged at or near the front end surface 120a of the rack 110. Therefore, after mounting the plurality of power storage devices 1 on the plurality of shelf boards 120 of the rack 110, it is easy to perform the work of connecting one positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 of the two power storage devices 1 that are vertically adjacent to each other. More preferably, the positions of the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 in the front-rear direction are the same as or in front of the front end surface 120a of the shelf plate 120 located between the two power storage devices 1. In this case, as shown in FIG.
- the positive electrode power cable 31 having the positive electrode connector 41 is arranged at a position that exceeds the shelf plate 120 in the vertical direction, but is arranged at a position that does not substantially interfere with the shelf plate 120.
- the negative electrode connector 42 is located directly above the positive electrode connector 41 facing upward. Therefore, the possibility that the connection work between the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 is hindered by the shelf board 120 can be substantially eliminated.
- At least a part of the negative electrode power cable 32 extending from the power storage unit 10 is fixed to the power storage unit 10, and extends from the power storage unit 10 of the positive electrode power cable 31. The portion is not fixed to the power storage unit 10.
- the negative electrode power cable 32 drawn out from one power storage device 1 is fixed to the power storage device 1, and the positive electrode power cable 31 drawn out from the power storage device 1 is not fixed and is free.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 are connected as shown in FIG. 6, the position of the negative electrode connector 42 is stable, and the degree of freedom in the position and orientation of the positive electrode connector 41 is high, so that the negative electrode connector 42 And the positive electrode connector 41 can be easily connected.
- the position of the set of the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 in the connected state can be regulated to a predetermined position. Therefore, it becomes easy to visually check the connection state of each of the plurality of sets of the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41.
- the negative electrode connector 42 in order to connect a plurality of power storage devices 1 arranged in the vertical direction in series, the negative electrode connector 42 is fixed in a downward posture in each power storage device 1, but the negative electrode connector 42 is upward. It may be fixed. A part of the positive electrode power cable 31 may be fixed so that the positive electrode connector 41 is in a downward or upward posture instead of the negative electrode connector 42. In any case, if one of the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 that is not fixed can be connected to one of the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 of the upper or lower power storage device 1 can be connected. Good. As a result, a plurality of power storage devices 1 can be connected in series without difficulty or efficiently.
- the negative electrode connector 42 may be fixed to the right instead of the left.
- a part of the positive electrode power cable 31 may be fixed so that the positive electrode connector 41 is oriented to the left or right instead of the negative electrode connector 42.
- one of the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 that is not fixed can be connected to one of the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 of the left or right power storage device 1 can be connected. Good.
- one of the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 of the power storage device 1 is fixed.
- the negative electrode connector 42 of one power storage device 1 It may not be possible to connect to the positive electrode connector 41. Even in this case, if the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 can be connected to each other vertically or horizontally adjacent other power storage devices 1 of the one power storage device 1, the vertical direction or the horizontal direction It is possible to connect a plurality of power storage devices 1 arranged in series in series, and the possibility of erroneous connection is reduced.
- the power storage device 1 When the power storage devices 1 are arranged in a direction inclined with respect to the vertical direction, the power storage device 1 has a negative electrode power cable 32 or a positive electrode so that the negative electrode connector 42 or the positive electrode connector 41 faces in the direction along the direction. A part of the power cable 31 may be fixed. As a result, a plurality of power storage devices 1 arranged in a direction inclined with respect to the vertical direction can be connected in series without difficulty or efficiently.
- the corner portion 19 where the outlets of the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 from the exterior body 18 are integrated needs to be the upper right corner portion when the power storage device 1 is viewed from the front. There is no.
- the positive power cable 31 and the negative power cable 32 are located at the upper left, lower left, or lower right corners of the exterior body 18. The exits from the exterior body 18 may be aggregated.
- the power storage device 1 does not have to include the board unit 20. That is, functions such as monitoring the charging state of the plurality of power storage elements 11 and adjusting the voltage may be carried out by an external device electrically connected to the power storage device 1.
- the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 do not have to extend from the same end of the exterior body 18, and extend from the opposite ends of the exterior body 18 toward the outside of the exterior body 18. It may be installed. In FIG. 2, even if the positive electrode power cable 31 extends from the end of the exterior body 18 in the negative direction of the Y axis and the end of the exterior body 18 in the positive direction of the Y axis or the negative electrode power cable 32 extends. Good. Even in this case, if the power storage device 1 can be accessed from the front side and the back side of the rack 110, the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 are connected from the front side and the back side of the rack 110. Can be done.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 are connected from the upper surface side of the plurality of power storage devices 1. Can be done.
- Patent Document 2 discloses an exterior body accommodating a plurality of power storage elements, and a power storage device including a positive electrode external terminal and a negative electrode external terminal provided outside the exterior body. Each of the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal is covered with the terminal cover main body.
- the terminal cover main body is provided with an opening, and the terminal cover main body is rotatably attached to the positive electrode external terminal or the negative electrode external terminal so that the openings are arranged at different positions.
- an inner lid for holding a substrate, a bus bar, or the like is arranged above a plurality of power storage elements.
- a wall portion is erected around the plate-shaped portion on which the substrate or the like is placed in the insulating member, and the electrode terminals of each of the plurality of power storage elements are laterally arranged so that unnecessary conduction does not occur due to the wall portion.
- a cable having a connection terminal such as a round terminal is provided as a member for forming a current conduction path (main circuit) during charging and discharging with another power storage device or the like. May be used.
- connection terminal there is a portion having a relatively large outer diameter in the vicinity of the connection terminal in the cable, which makes it difficult for the cable to cross the wall portion. Therefore, conventionally, a structure is adopted in which the connection terminal is lifted upward by interposing another conductive member between the connection terminal and the electrode terminal. As a result, the cable can be connected to the power storage element without difficulty in a state of exceeding the wall portion of the insulating member. However, in this case, the configuration of the power storage device becomes complicated due to the need for another conductive member that lifts the connection terminal.
- the present invention has been made by the inventor of the present application paying new attention to the above-mentioned problems, and provides a power storage device including a plurality of power storage elements, which can be simplified in configuration. Is the second purpose.
- the power storage device includes a plurality of power storage elements each having a terminal arrangement surface on which electrode terminals are arranged, and at least a part of each of the terminal arrangement surfaces of the plurality of power storage elements.
- the plurality of power storage elements are provided with an insulating member having a covering portion and a conductive member connected to the terminal surface of the electrode terminal of the predetermined power storage element, which is one of the plurality of power storage elements.
- the member has a wall portion located on the side of the predetermined power storage element, and the wall portion is a first opening through which the conductive member is arranged, and the terminal in the vertical direction. It has a first opening provided in a range including the same position as the surface.
- the conductive member such as a cable connected to the terminal surface of the electrode terminal can be pulled out from the same height position as the terminal surface to the outside of the insulating member without difficulty through the first opening. .. Therefore, even if there is a portion of the conductive member having a large outer diameter near the connection terminal used for connecting to the electrode terminal, the electrode is in a state where the connection terminal of the conductive member is in contact with the terminal surface of the electrode terminal. Can be connected to the terminal. That is, it is not necessary to use another conductive member interposed between the conductive member and the terminal surface, which is necessary when the conductive member is passed over the wall portion.
- the configuration can be simplified.
- the first opening may be a notch provided at the lower end of the insulating member.
- the insulating member can be arranged for a plurality of power storage elements with the conductive member connected to the electrode terminal. Therefore, the connection work (fastening of nuts, etc.) of the conductive member to the electrode terminal can be performed without being disturbed by the insulating member. Therefore, according to the power storage device of this embodiment, the manufacturing work can be facilitated while simplifying the configuration.
- the insulating member may have a regulating portion located above the conductive member in the first opening and restricting the upward movement of the conductive member.
- the conductive member is prevented from moving or tilting upward at the position of the first opening, so that the regulating portion functions as a temporary holding before connecting the conductive member to the electrode terminal.
- the semi-finished product can be easily handled. That is, according to the power storage device of this embodiment, the manufacturing efficiency can be improved while simplifying the configuration.
- the power storage device further includes a case having an opening at the top and accommodating the plurality of power storage elements, and the upper end portion of the case is located above the terminal surface of the electrode terminal in the vertical direction.
- the case may have a second opening that is arranged at a position facing the first opening and through which the conductive member is arranged.
- the case accommodating the plurality of power storage elements can cover the plurality of power storage elements up to a height position including the conductive member connected to the predetermined power storage element, whereby the insulating member can be covered in the case. Can be fixed. Therefore, the strength of the case as a structure covering the plurality of power storage elements is improved. Since the case is provided with the second opening, the pull-out structure of the conductive member from the case is not hindered by the case. That is, according to the power storage device of this embodiment, structural stabilization can be achieved while simplifying the configuration.
- the insulating member may be a bus bar frame that holds one or more bus bars that electrically connect the plurality of power storage elements.
- the bus bar frame covers the portion below the terminal surface of the electrode terminal, unnecessary conduction between the electrode terminal and other members can be prevented, and the first opening makes the conductor conductive.
- the member can be directly connected to the electrode terminal in a comfortable posture. That is, the insulating member can be used efficiently while simplifying the configuration.
- the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 are pulled out from the inside of the exterior body 18 at the end portion 18a of the exterior body 18. It is arranged in the state of being. Of these, the negative electrode power cable 32 is connected to the negative electrode terminal 11c of the power storage element 11A closest to the end 18a of the exterior body 18. Therefore, in relation to the bus bar frame 60 and the exterior body body 14, how the negative electrode power cable 32 should be arranged becomes a problem.
- each of the bus bar frame 60 and the exterior body body 14 has a structure for reasonably arranging the negative electrode power cable 32 in a state of being pulled out from the exterior body 18. Therefore, the arrangement of the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 in the power storage device 1 will be described below with reference to FIGS. 11 to 14, paying particular attention to the negative electrode power cable 32.
- FIGS. 11 to 14 a plurality of components to be mainly described are illustrated, and the illustration of the other components is omitted as appropriate.
- FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of the end portion 18a of the exterior body 18 in the power storage unit 10 according to the second embodiment. Specifically, FIG. 11 shows the end portion 18a of the exterior body 18 in a state where the exterior body lid 17 is lifted from the exterior body body 14.
- FIG. 12 is a perspective view showing the structural relationship between the bus bar frame 60 and the exterior body body 14 and the negative electrode power cable 32 according to the second embodiment.
- FIG. 13 is an exploded perspective view showing a connection structure between the negative electrode power cable 32 and the power storage element 11A according to the second embodiment. In FIG. 13, only the negative electrode terminal 11c and its periphery of the power storage element 11A are simply illustrated.
- FIG. 13 is an exploded perspective view showing a connection structure between the negative electrode power cable 32 and the power storage element 11A according to the second embodiment. In FIG. 13, only the negative electrode terminal 11c and its periphery of the power storage element 11A are simply illustrated.
- FIG. 13 only the negative electrode terminal 11c and its periphery
- FIG. 14 is a partial cross-sectional view showing the structural relationship between the bus bar frame 60 and the exterior body body 14 and the negative electrode power cable 32 according to the second embodiment.
- FIG. 14 a partial cross section of the bus bar frame 60 and the exterior body body 14 in the YZ plane passing through the XIV-XIV line of FIG. 12 is shown, and the power storage element 11A and the negative electrode power cable 32 are shown in a side view.
- the alternate long and short dash line T in FIG. 14 indicates the position of the negative electrode terminal 11c in the vertical direction (Z-axis direction) of the terminal surface 11f.
- the terminal surfaces 11f of the positive electrode terminals 11b and the negative electrode terminals 11c of the plurality of power storage elements 11 included in the power storage device 1 are arranged at substantially the same positions (positions of the alternate long and short dash lines T) in the vertical direction. Has been done.
- the positive electrode power supply cable 31 and the negative electrode power supply cable 32 are arranged in a state of extending from the inside to the outside of the exterior body 18. Specifically, both the positive electrode power cable 31 and the negative electrode power cable 32 extend from the end 18a of the exterior body 18 toward the outside of the exterior body 18.
- the positive electrode power cable 31 has a positive electrode connector 41
- the negative electrode power cable 32 has a negative electrode connector 42.
- terminals and the like that serve as electrical contacts with the other are arranged in each of the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 have a structure that can be directly connected to each other.
- the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 are electrically connected.
- one positive electrode connector 41 and the other negative electrode connector 42 of the two adjacent power storage devices 1 can be easily connected without using a tool such as a spanner. Therefore, when a plurality of power storage devices 1 are arranged in a row in the vertical direction or the horizontal direction with the end portions 18a facing the same direction, the entire power storage devices 1 can be easily connected in series.
- the positive electrode connector 41 and the negative electrode connector 42 of one power storage device 1 are placed in a state where they cannot be directly connected to each other. Specifically, as shown in FIG. 11, at least a part of the negative electrode power cable 32 extending from the exterior body 18 is fixed to the power storage unit 10.
- the metal base member 15 has a fixing portion 15d for fixing at least a part of the negative electrode power cable 32, whereby the negative electrode connector 42 is substantially fixed downward.
- a binding member for example, called a push mount tie
- a binding member that binds a part of the negative electrode power cable 32 including the negative electrode connector 42 and is fixed to a recess or a hole formed in the base member 15 is adopted for the fixing portion 15d. Will be done.
- the fixing structure of the fixing portion 15d is not particularly limited, and one of the negative electrode power cables 32 is placed in a recess (groove, notch, slit, etc.) provided in the exterior body 18 or in a recess of a member fixed to the exterior body 18.
- the part may be fixed by embedding the part.
- the bus bar frame 60 arranged at a position facing the terminal arrangement surface 11e of the plurality of power storage elements 11 is provided with a plurality of bus bar openings 65 so as to surround a portion parallel to the XY direction.
- a wall portion 61 is erected on the wall (see FIGS. 3, 12, and 14).
- the wall portion 61 of the bus bar frame 60 may cause a problem of interference with the negative electrode power cable 32 connected to the negative electrode terminal 11c of the power storage element 11A.
- the negative electrode power cable 32 has a connection terminal 32a, which is a round terminal, at the end, and a negative electrode is provided at the base of the connection terminal 32a.
- An insulating cover 32b is arranged to cover the crimping portion between the electric wire of the power cable 32 and the connection terminal 32a. Therefore, there is a portion (large diameter portion) having a relatively large outer diameter in the vicinity of the connection terminal 32a in the negative electrode power cable 32.
- the nut 11h is used for connecting the connection terminal 32a having a large diameter portion in the vicinity and the negative electrode terminal 11c.
- the negative electrode terminal 11c has a connection shaft body 11g having a thread formed on the outer circumference, and the nut 11h is tightened with the connection shaft body 11g penetrating the connection terminal 32a, whereby the connection terminal is tightened.
- 32a comes into surface contact with the terminal surface 11f.
- the fastening force of the nut 11h acts on the end of the negative electrode power cable 32 where the connection terminal 32a is provided so that the posture is substantially parallel to the terminal surface 11f.
- the lower end portion 60a of the bus bar frame 60 is an electrode terminal (FIG. 14). It is preferable that the negative electrode terminal 11c) is located below the terminal surface 11f in the above. That is, a relatively long wall portion 61 is arranged in the vertical direction on the side of the negative electrode terminal 11c.
- the wall portion 61 of the bus bar frame 60 has a first opening in a range including the position of the terminal surface 11f of the negative electrode terminal 11c (the position of the alternate long and short dash line T in FIG. 14). 62 is provided. As a result, the negative electrode power cable 32 can be easily arranged without difficulty.
- the power storage device 1 includes a plurality of power storage elements 11 each having a terminal arrangement surface 11e on which electrode terminals are arranged, a bus bar frame 60, and a negative electrode power cable 32. Positive electrode terminals 11b and negative electrode terminals 11c are arranged as electrode terminals on the terminal arrangement surface 11e.
- the bus bar frame 60 has a portion that collectively covers at least a part of each of the terminal arrangement surfaces 11e of the plurality of power storage elements 11.
- the negative electrode power cable 32 is connected to the terminal surface 11f of the negative electrode terminal 11c of the power storage element 11A, which is one of the plurality of power storage elements 11.
- the terminal surface 11f is the upper surface of the negative electrode terminal 11c
- the lower end portion 60a of the bus bar frame 60 is the terminal surface in the vertical direction. It is located below 11f.
- the bus bar frame 60 has a wall portion 61 located on the side of the power storage element 11A.
- the wall portion 61 is a first opening 62 through which the negative electrode power cable 32 is arranged, and has a first opening 62 provided in a range including the same position as the terminal surface 11f in the vertical direction.
- the negative electrode power cable 32 connected to the terminal surface 11f of the negative electrode terminal 11c passes through the first opening 62 from the same height position as the terminal surface 11f. It can be pulled out to the outside of the bus bar frame 60 without difficulty. Therefore, even when the negative electrode power cable 32 has a large diameter portion (particularly the portion where the insulating cover 32b is arranged), the connection terminal 32a of the negative electrode power cable 32 is brought into contact with the terminal surface 11f of the negative electrode terminal 11c. It can be connected to the negative electrode terminal 11c in the state.
- connection terminal 32a it is not necessary to use another conductive member interposed between the connection terminal 32a and the terminal surface 11f, which is required when the negative electrode power cable 32 is passed over the wall portion 61.
- the configuration can be simplified.
- the first opening 62 is arranged in a range including the same position as the terminal surface 11f and the terminal arrangement surface 11e or less in the vertical direction.
- the bus bar frame 60 having the first opening 62 is arranged in contact with the terminal arrangement surfaces 11e of the plurality of power storage elements 11. Therefore, the bus bar frame 60 also functions as a regulating member that regulates the upward movement of the plurality of power storage elements 11 by being directly or indirectly fixed to the exterior body 18.
- the bus bar frame 60 may be fixed to the terminal arrangement surfaces 11e of the plurality of power storage elements 11 with, for example, an adhesive. As a result, the stability of the positions of the plurality of power storage elements 11 can be improved, and the expansion of each of the plurality of power storage elements 11 can be suppressed.
- the strength of the exterior body 18 as a whole including the bus bar frame 60 is also improved.
- one insulating member (bus bar frame 60) is arranged on the plurality of positive electrode terminals 11b and the plurality of negative electrode terminals 11c to further ensure electrical insulation between these electrode terminals and other members. Will be done. Therefore, as compared with the case where the insulating member is provided for each of the plurality of electrode terminals, the power storage device 1 can be manufactured more efficiently, and the number of parts required for manufacturing is also reduced.
- an insulating member having the same structure is provided for each of the plurality of electrode terminals, an opening for passing the power cable is formed in all the insulating members, and as a result, all the electrode terminals are laterally provided with openings. , The opening of the insulating member is always located.
- one bus bar frame 60 is arranged for the plurality of positive electrode terminals 11b and the plurality of negative electrode terminals 11c, and the bus bar frame 60 is first only at a position where the power cable should be passed.
- the opening 62 can be formed. Therefore, it is possible not to arrange an originally unnecessary opening on each side of the plurality of positive electrode terminals 11b and the plurality of negative electrode terminals 11c.
- the first opening 62 is a notch provided in the lower end portion 60a of the bus bar frame 60, as shown in FIGS. 3 and 14.
- the bus bar frame 60 can be arranged with respect to the plurality of power storage elements 11 in a state where the negative electrode power cable 32 is connected to the negative electrode terminal 11c. Therefore, the connection work of the negative electrode power cable 32 to the negative electrode terminal 11c (fastening of the nut 11h in the present embodiment, etc.) can be performed without being disturbed by the bus bar frame 60. Therefore, according to the power storage device 1 according to the present embodiment, the manufacturing work can be facilitated while simplifying the configuration.
- the bus bar frame 60 has a regulation unit 63. As shown in FIGS. 12 and 14, the regulating unit 63 is located above the negative electrode power cable 32 in the first opening 62, and restricts the upward movement of the negative electrode power cable 32.
- the negative electrode power cable 32 is prevented from moving or tilting upward at the position of the first opening 62, so that the regulation unit 63 temporarily connects the negative electrode power cable 32 to the negative electrode terminal 11c. Functions as a retainer. After connecting the negative electrode power cable 32 to the negative electrode terminal 11c, the semi-finished product can be easily handled. That is, according to the power storage device 1 according to the present embodiment, the manufacturing efficiency can be improved while simplifying the configuration.
- the wall portion 61 is continuous across the first opening 62 ( Not separated by the first opening 62). Therefore, the decrease in strength of the bus bar frame 60 due to the provision of the first opening 62 in the bus bar frame 60 is suppressed.
- the power storage device 1 is an exterior body body 14 having an open upper portion, and includes an exterior body body 14 that accommodates a plurality of power storage elements 11.
- the upper end portion 14a (see FIGS. 12 and 14) of the exterior body body 14 is located above the terminal surface 11f of the negative electrode terminal 11c in the vertical direction.
- the exterior body body 14 has a second opening 14b.
- the second opening 14b is arranged at a position facing the first opening 62.
- a negative electrode power cable 32 is arranged through the second opening 14b.
- the exterior body body 14 accommodating the plurality of power storage elements 11 can cover the plurality of power storage elements 11 up to a height position including the negative electrode power cable 32 connected to the power storage elements 11A.
- the bus bar frame 60 can be fixed to the exterior body body 14. Therefore, the strength of the exterior body body 14 as a structure covering the plurality of power storage elements 11 is improved. Since the second opening 14b is provided in the outer body body 14, the pull-out structure of the negative electrode power cable 32 from the outer body main body 14 is not hindered by the outer body main body 14. That is, according to the power storage device 1 according to the present embodiment, structural stabilization can be achieved while simplifying the configuration.
- the insulating member arranged so as to face the terminal arrangement surfaces 11e of the plurality of power storage elements 11 and having the first opening 62 is the bus bar frame 60.
- the bus bar frame 60 is a member that holds one or more bus bars 13 that electrically connect a plurality of power storage elements 11.
- the bus bar frame 60 having a role of positioning the plurality of bus bars 13 covers the portion of the electrode terminals (11b and 11c) below the terminal surface 11f, so that the electrode terminals (11b and 11c) are covered. ) And other members can be prevented from unnecessary conduction. Since the bus bar frame 60 has the first opening 62, the negative electrode power cable 32 can be directly connected to the negative electrode terminal 11c, which is an electrode terminal to be connected, in a reasonable posture. That is, according to the power storage device 1 according to the present embodiment, the bus bar frame 60 can be efficiently used while simplifying the configuration.
- the conductive member arranged so as to penetrate the first opening 62 of the bus bar frame 60 and the second opening 14b of the exterior body 14 is the negative electrode power cable 32
- the conductive member arranged so as to penetrate the first opening 62 and the second opening 14b may be the positive electrode power cable 31.
- the negative electrode power cable 32 and the positive electrode power cable 31 are arranged in a state of being pulled out from the end opposite to the end 18a of the exterior body 18, the first opening 62 and the second opening 62 and the second are on the side of the end.
- the opening 14b may be provided.
- the negative electrode power cable 32 connected to the positive electrode terminal 11b of the power storage element 11B closest to the end thereof is connected to the bus bar frame 60 and the exterior body body 14 via the first opening 62 and the second opening 14b. Can be placed over without difficulty.
- the exterior body that holds the plurality of power storage elements 11 does not have to be box-shaped as shown in FIG.
- the power storage device 1 may be provided with a restraint member that restrains a plurality of power storage elements 11 in the arrangement direction of the pair of end plates and a connection member connecting the pair of end plates as an exterior body.
- the negative electrode power cable 32 can be reasonably used without interfering with the end plates whose upper ends are located above the terminal surface 11f in the vertical direction.
- the positive electrode power cable 31 can be arranged.
- the shape of the first opening 62 included in the bus bar frame 60 is not limited to the shapes shown in FIGS. 3, 12, 14, 14 and the like.
- a piece in which the regulating portion 63 located above the first opening 62 is not a bridge connecting the left and right portions of the first opening 62, but extends only from one of the left and right portions of the first opening 62. It may be provided in a holding shape.
- the first opening 62 has a shape that opens at the upper end of the wall 61. Therefore, the work of arranging the negative electrode power cable 32 after arranging the bus bar frame 60 with respect to the plurality of power storage elements 11 becomes easy.
- the first opening 62 is not necessarily provided in a notch shape from the lower end portion 60a of the bus bar frame 60, and a simple through hole provided in the wall portion 61 is formed in the bus bar frame 60 as the first opening 62. May be provided.
- the shape of the second opening 14b of the exterior body body 14 is not limited to the shape shown in FIG. 12 and the like.
- the exterior body body 14 may have a regulating portion located above the negative electrode power cable 32 in the second opening 14b.
- the regulating portion may be provided in a crosslinked shape connecting the left and right portions of the second opening 14b, or may be provided in a cantilever shape extending only from one of the left and right portions.
- the second opening 14b is realized by a through hole provided in the exterior body body 14.
- the restricting portion is provided in a cantilever shape, the portion of the second opening 14b that is open to the upper end portion 14a of the exterior body body 14 is left. Therefore, after the bus bar frame 60 is arranged with respect to the exterior body body 14, the work of arranging the negative electrode power cable 32 becomes easy.
- the insulating member arranged to face the terminal arrangement surface 11e of the plurality of power storage elements 11 may be other than the bus bar frame 60.
- a member for example, an inner lid
- a member that does not have a function of holding an electric device such as a control circuit and wiring and holding a bus bar 13, or a member (for example, an outer lid) that protects a plurality of power storage elements 11 and a member above them.
- it may be arranged as an insulating member. Even in this case, if the lower end of the inner lid or the outer lid is located below the terminal surface 11f in the vertical direction, the inner lid or the outer lid includes the same position as the terminal surface 11f in the vertical direction. It suffices to have a first opening provided in the range. As a result, the negative electrode power cable 32 or the positive electrode power cable 31 connected to the power storage element 11A or 11B can be arranged in a state of being pulled out from the inner lid or the outer lid without difficulty through the first opening.
- the negative electrode connector 42 is fixed in the downward posture in each power storage device 1, but the negative electrode connector 42 may be fixed in the upward position.
- a part of the positive electrode power cable 31 may be fixed so that the positive electrode connector 41 is in a downward or upward posture instead of the negative electrode connector 42.
- the orientation of the negative electrode connector 42 or the positive electrode connector 41 whose posture is substantially fixed does not have to be the vertical direction, but may be the horizontal direction. It is not essential that one of the negative electrode connector 42 and the positive electrode connector 41 of the power storage device 1 is fixed.
- the power storage device 1 does not have to include the board unit 20. That is, functions such as monitoring the charging state of the plurality of power storage elements 11 and adjusting the voltage may be carried out by an external device electrically connected to the power storage device 1.
- the present invention can be applied to a power storage device provided with a power storage element such as a lithium ion secondary battery.
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Abstract
蓄電装置(1)は、複数の蓄電素子(11)を有する蓄電ユニット(10)と、負極電源ケーブル(32)と、正極電源ケーブル(31)とを備える。負極電源ケーブル(32)は、蓄電ユニット(10)の負極接続端子(52)に接続され、蓄電ユニット(10)の端部(18a)から蓄電ユニット(10)の外方に延設されている。正極電源ケーブル(31)は、蓄電ユニット(10)の正極接続端子(51)に接続され、蓄電ユニット(10)の端部(18a)から蓄電ユニット(10)の外方に延設されている。負極電源ケーブル(32)は負極コネクタ(42)を有する。正極電源ケーブル(31)は、負極コネクタ(42)と直接的に接続可能な構造を有する正極コネクタ(41)を有する。負極電源ケーブル(32)は、負極コネクタ(42)と正極コネクタ(41)とが接続不可能な姿勢で配置されている。
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、直列に接続された複数の単電池を備える電池モジュールが開示されている。この電池モジュールでは、単電池の電極端子に、導体の一方の端部が接続されており、導体の他方の端部にはコネクタハウジングが設けられている。隣り合う2つの単電池の内の一方の単電池のコネクタハウジング及び単電池のコネクタハウジングは、ともに中継コネクタハウジングに嵌合する。これにより、当該2つの単電池は直列に接続される。
従来、互いに隣り合う2つの蓄電装置の電気的な接続に、上記従来の電池モジュールにおける単電池間のように中継コネクタを用いる場合がある。この場合、当該2つの蓄電装置の一方の蓄電装置の正極または負極のコネクタと、他方の蓄電装置の逆極のコネクタとを中継コネクタに差し込めばよいため、スパナ等の工具が不要である。しかしながら、接続すべき蓄電装置の数が多い場合、必要な中継コネクタの数も多くなり、これら多数の中継コネクタの運搬及び保管等に関する作業またはコスト等の負担が大きくなる。そこで、本願発明者らは、中継コネクタを用いずに、2つの蓄電装置のコネクタを直接的に接続する構造について検討した。その結果、1つの蓄電装置の正極及び負極のコネクタを誤接続する可能性が生じることを見出した。
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、安全性が向上された蓄電装置を提供することを第1の目的とする。
本発明の一態様に係る蓄電装置は、複数の蓄電素子を有する蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットの正極接続端子及び負極接続端子の一方に接続され、前記蓄電ユニットの端部から前記蓄電ユニットの外方に延設された第一電源ケーブルと、前記正極接続端子及び前記負極接続端子の他方に接続され、前記蓄電ユニットの前記端部から前記蓄電ユニットの外方に延設された第二電源ケーブルとを備え、前記第一電源ケーブルは第一コネクタを有し、前記第二電源ケーブルは、前記第一コネクタと直接的に接続可能な構造を有する第二コネクタを有し、第一ケーブルは、前記第一コネクタと第二コネクタとが接続不可能な姿勢で配置されている。
本発明によれば、複数の蓄電素子を備える蓄電装置であって、安全性が向上された蓄電装置を提供できる。
本発明の一態様に係る蓄電装置は、複数の蓄電素子を有する蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットの正極接続端子及び負極接続端子の一方に接続され、前記蓄電ユニットの端部から前記蓄電ユニットの外方に延設された第一電源ケーブルと、前記正極接続端子及び前記負極接続端子の他方に接続され、前記蓄電ユニットの前記端部から前記蓄電ユニットの外方に延設された第二電源ケーブルとを備え、前記第一電源ケーブルは第一コネクタを有し、前記第二電源ケーブルは、前記第一コネクタと直接的に接続可能な構造を有する第二コネクタを有し、第一ケーブルは、前記第一コネクタと第二コネクタとが接続不可能な姿勢で配置されている。
この構成によれば、本態様に係る蓄電装置において、第一コネクタは第二コネクタと直接的に接続可能な構造を有しているため、この蓄電装置を複数並べることで、全体として容量の大きな蓄電設備を構成できる。一つの蓄電装置が有する第一コネクタは第二コネクタとは、物理的に接続が不可能な状態に設けられるため、一つの蓄電装置が有する第一コネクタは第二コネクタとを誤接続することによる短絡は生じない。このように、本態様に係る蓄電装置は、安全性が向上された蓄電装置である。
前記第一電源ケーブルの、前記蓄電ユニットから延設された部分が、前記蓄電ユニットに対して固定されていることで、前記第一電源ケーブルは、前記第一コネクタと第二コネクタとが接続不可能な姿勢で配置されている、としてもよい。
この構成によれば、例えば第一電源ケーブルにおける第一コネクタが固定される。または、第一電源ケーブルにおける第一コネクタの近傍のケーブル部分が固定される。そのため、第一コネクタと当該蓄電装置の第二コネクタとの誤接続を防止でき、かつ、他の蓄電装置との接続に適した向きに第一電源ケーブルを固定できる。
前記蓄電ユニットはさらに、前記複数の蓄電素子を支持する板状のベース部材を有し、前記ベース部材は、前記第一ケーブルを固定する固定部を有する、としてもよい。
このように、例えば鉄等の金属で形成されたベース部材に固定部が設けられるため、第一電源ケーブルの固定を強固または確実に行うことができる。その結果、第一コネクタの姿勢が、より確実に所定の姿勢に維持される。従って、第一コネクタにおける他のコネクタとの接続の信頼性または確実性が向上される。
前記第一コネクタは、前記第二コネクタが他の蓄電装置の第一コネクタと接続された場合における、前記第二コネクタの、前記他の蓄電装置の第一コネクタへの差し込み方向とは逆向きの姿勢に配置されている、としてもよい。
これにより、1つの蓄電装置と当該1つの蓄電装置を挟む2つの他の蓄電装置とを一列に並べ、かつ、これらの蓄電装置を電気的に直列に接続できる。つまり、一列に並べられた複数の蓄電装置のそれぞれは、接続すべき蓄電装置に安全かつ容易に接続される。
蓄電装置はさらに、前記蓄電ユニットに電気的に接続された基板を有する基板ユニットを備え、前記基板ユニットは、前記蓄電ユニットの前記端部に配置されている、としてもよい。
このように、基板ユニットは、蓄電ユニットにおける、第一電源ケーブル及び第二電源ケーブルが引き出されている端部に配置される。そのため、蓄電ユニットの当該端部を、作業員が行き来する通路側に向けて蓄電装置を配置することで、基板ユニット若しくは基板のメンテナンス、または第一コネクタと第二コネクタとの接続作業などの容易化が図られる。
前記複数の蓄電素子のそれぞれは、電極端子が配置された端子配置面を有し、前記蓄電装置は、さらに、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配置した場合において、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、としてもよい。
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に設けられた切欠きである、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できる。そのため、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、前記絶縁部材は有する、としてもよい。
この構成によれば、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。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、前記ケースは有する、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、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。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。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態(その変形例も含む)に係る蓄電装置及び蓄電設備について説明する。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。各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。
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。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。
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。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)
[1-1.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。
[1-1.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。本実施の形態に係る蓄電装置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、例えば発電機により発電された電力を蓄積して出力する蓄電設備100に備えられる定置用のバッテリとして用いられる。蓄電設備100には、電気的に接続された複数の蓄電装置1が備えられる。蓄電設備100の構成については図6及び図7を用いて後述する。
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としてのみならず、各種の電力貯蔵用途または電源用途等に使用することもできる。蓄電装置1は、例えば、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用いることもできる。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。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。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、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。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。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。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。蓄電素子11は、固体電解質を用いた電池であってもよい。蓄電素子11は、ラミネート型の蓄電素子であってもよい。
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(正極端子11b、負極端子11c)が配置された端子配置面11eを形成している。隣り合う蓄電素子11同士の間には、スペーサ12が配置されている。容器11aの蓋部(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。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の長手方向(X軸方向)の両端部において上方(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、蓄電素子11同士が電気的に接続され、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の正極接続端子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の正極接続端子51に正極電源ケーブル31が接続される。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の負極接続端子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の負極接続端子52に負極電源ケーブル32が接続される。複数の蓄電素子11の電気的接続における端部に位置する蓄電素子11の正極端子11bまたは負極端子11cが、正極接続端子51または負極接続端子52として扱われる。そのため、例えば一列に並ぶ複数の蓄電素子11における列の途中の蓄電素子11の正極端子11bまたは負極端子11cが、正極接続端子51または負極接続端子52として扱われてもよい。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と表記する場合がある。この場合、蓄電素子11Bの正極端子11bが蓄電ユニット10の正極接続端子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の負極接続端子52として機能する。後述する実施の形態2において、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。
実施の形態1において、正極接続端子51(負極接続端子52)と、正極電源ケーブル31(負極電源ケーブル32)とは直接的に接続されている必要はない。正極接続端子51である正極端子11bに、出力端子バスバーが接続され、出力端子バスバーに正極電源ケーブル31が接続されてもよい。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、単一のケーブルで構成されている必要はない。正極接続端子51である正極端子11bに接続された第一ケーブルが、電気回路上の中継部材(バスバー等)に接続され、その中継部材に、一端に正極コネクタ41が設けられた第二ケーブルの他端が接続されてもよい。つまり、正極電源ケーブル31の導通路上にバスバー等の導電部材が介在していてもよい。
このように、本実施の形態では、蓄電素子11の正極端子11b及び負極端子11cが、容器11aの1つの側面において、複数の蓄電素子11の配列方向(Y軸方向)と交差する方向(X軸方向)に並んで設けられている。蓄電素子11の数は偶数(本実施の形態では16)であり、これら偶数の蓄電素子11は直列接続されている。
この構成によれば、蓄電素子11の数が偶数なので、蓄電ユニット10の正極接続端子51と負極接続端子52とはX軸方向において同じ側(本実施の形態ではX軸プラス方向側)に配置される。従って、正極コネクタ41と負極コネクタ42とを同一直線状に配置しやすい。各蓄電装置1において、X軸方向の反対側(本実施の形態ではX軸マイナス方向側)が空くために、図9のように、左右方向(X軸方向)で隣り合う2つの蓄電装置1の一方の負極コネクタ42を他方の正極コネクタ41に接続しやすい。つまり、蓄電装置1の端部18aの近傍に空いている空間があるため、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32それぞれについて、相互のコネクタ接続のためのケーブル取り回し用の長さを確保できる。
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、主回路ケーブル、電源線、電力線ともいう)である。正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32のそれぞれは、例えば、芯線の断面積が5mm2~20mm2程度の比較的に太い電線である。本実施の形態では、芯線の断面積が8mm2程度の被覆電線が、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32のそれぞれとして採用される。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。本実施の形態において、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32の一方は第一電源ケーブルの一例であり、他方は第二電源ケーブルの一例である。第一電源ケーブルである正極電源ケーブル31または負極電源ケーブル32の端部に設けられた正極コネクタ41または負極コネクタ42は、第一コネクタの一例である。第二電源ケーブルである正極電源ケーブル31または負極電源ケーブル32の端部に設けられた正極コネクタ41または負極コネクタ42は、第二コネクタの一例である。これら電源ケーブル及びコネクタの配置位置等については、図4及び図5を用いて後述する。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。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、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、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。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が載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。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。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。
バスバーフレーム60はさらに、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実施の形態2として後述する。
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、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。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。
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間の電圧バランス用の電線(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。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。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。検出用ケーブル13aは、基板25の制御によって、電圧が高い蓄電素子11を放電させて、蓄電素子11間の電圧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、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、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、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。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。外装体本体14は、後述する実施の形態2における、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。
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。天面部17aは、蓄電装置1の上面部を構成する、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の上方に配置される。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とがネジ留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。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間の電圧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、この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。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。
[1-2.電源ケーブル及びコネクタの配置]
次に、実施の形態1に係る蓄電装置1における、正極電源ケーブル31、負極電源ケーブル32、正極コネクタ41及び負極コネクタ42の配置位置等について図4及び図5を用いて説明する。
次に、実施の形態1に係る蓄電装置1における、正極電源ケーブル31、負極電源ケーブル32、正極コネクタ41及び負極コネクタ42の配置位置等について図4及び図5を用いて説明する。
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。外装体18のY軸マイナス方向の端部18aは、蓄電ユニット10としての端部でもある。そのため、「外装体18の端部18a」は、「蓄電ユニット10の端部18a」と言い換えることができる。「外装体18から延設された」等の表現についても同様であり、「外装体18」を「蓄電ユニット10」に置き換えることができる。図5は、実施の形態に係る外装体18の角部19の範囲の一例を説明するための図である。
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。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、相手側コネクタと電気的接続するための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。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、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できる。接続ケーブル等を別途用意することなく、隣り合う蓄電装置1同士を電気的に接続できる。
隣り合う蓄電装置1は同じ構造となっており、隣り合う2つの蓄電装置1の一方の蓄電装置1の正極コネクタ41を他方の蓄電装置1の負極コネクタ42に接続する。ここで、1つの蓄電装置1について見れば、部材単体としては、正極コネクタ41および負極コネクタ42は互いに接続可能である。しかし、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配置されている。具体的には、1つの蓄電装置1において、正極コネクタ41と負極コネクタ42とが接続不可能なケーブル長さまたは姿勢で配置されている。図4に示す例であれば、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。具体的には、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を有している。これにより、負極コネクタ42は、実質的に下向き(負極コネクタ42の、正極コネクタ41が挿入される開口が下向きとなり、負極コネクタ42に対する正極コネクタ41の挿抜方向が上下方向となる姿勢、以下同じ)に固定される。
本実施の形態では、固定部材15gによって、負極コネクタ42を含む負極電源ケーブル32の一部が、ベース部材15に形成された固定部15dに固定される。具体的には、固定部材15gはプッシュマウントタイである。本実施の形態では、ベース部材15に設けられた貫通孔(固定孔15i)によって固定部15dが実現されている。つまり、図4に示されるように、ベース部材15の固定片部15hに形成された固定孔15iに、プッシュマウントタイである固定部材15gの一部が抜き差し不可能に差し込まれており、これにより負極電源ケーブル32は強力に固定されている。このため、負極電源ケーブル32の固定を外すには、固定部材15gの切断または変形等の破壊を施す必要がある。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、孔等)、または、外装体18に固定された部材の凹部等に、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。つまり、固定部15dは、孔ではなく凹部によって実現されてもよい。
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。このように、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、互いに接続が不可能な状態に置かれている。つまり、例えば破壊を伴わない限り、1つの蓄電装置1が有する正極コネクタ41と負極コネクタ42とを誤って接続する問題が生じない。言い換えると、蓄電装置1自身の短絡を生じさせ得る正極コネクタ41と負極コネクタ42との誤接続を実質的に防止できる。
正極電源ケーブル31の外装体18から延設された部分は、拘束を受けないため、正極コネクタ41の向きは上下左右前後のいずれの向きにも向けることができる。本実施の形態では、負極コネクタ42が、図4に示すように実質的に下向きに固定される。そのため、正極コネクタ41は、上向き(正極コネクタ41の、負極コネクタ42に挿入する端部が上向きとなり、負極コネクタ42に対する正極コネクタ41の挿抜方向が上下方向となる姿勢、以下同じ)の姿勢にされることで、上方の他の蓄電装置1の負極コネクタ42と直接的に接続できる。このように、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32は同一直線上において互いに反対側に向けることができる位置及び長さに配置されている。そのため、上下方向に一列に並べられた複数の蓄電装置1を容易に直列に接続できる。より詳細には、正極コネクタ41と負極コネクタ42とは、必ず同一直線状に配置できる。正極電源ケーブル31における正極コネクタ41の根元部分と、負極電源ケーブル32における負極コネクタ42の根元部分も、必ず同一直線状に配置できる。図4では、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32は上下方向(Z軸方向)の直線L上において互いに反対側(負極コネクタ42の開口が下向きで、正極コネクタ41の先端部が上向き)に向けることができる位置及び長さに配置されている。より詳細には、正極コネクタ41及び負極コネクタ42を、互いに反対側に向けて直線L上に並べることができる。正極電源ケーブル31における正極コネクタ41の根元部分、及び、負極電源ケーブル32における負極コネクタ42の根元部分を、直線L状に配置できる。そのため、上下方向に並べられた複数の蓄電装置1を容易に直列に接続できる。
ともに外装体18の端部18aから外部に延設された正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32は、より具体的には、端部18aの一部である角部19から外装体18の外部に延設されている。つまり、簡単にいうと、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32は、角形の外装体18における1つの頂点を中心とする所定の範囲内において外装体18から引き出された状態にある。外装体18の角部19の範囲は、図5に示す点線で囲まれた範囲として例示される。図5における角部19の範囲は、以下のように説明される。
全体として直方体形状である外装体18を、図5に示すように、外装体18の各辺がX軸、Y軸、またはZ軸に沿うように配置し、かつ、各辺の長さがD、M及びHであると想定する(図5では、D>M>H)。このとき、外装体18の長手方向(Y軸方向)の端部18aに含まれる1つの頂点19cからY軸方向にdまで、X軸方向にmまで、かつ、Z軸方向にhまでの範囲(図5における点線の内側の領域)を角部19と規定する。これらd、m、及びhの値は、例えば、m=M/2、h=H/2であり、dは、例えばm及びhのいずれかの値である。つまり、dは、m及びhのうちの大きい値であるmと同一(d=M/2)であってもよく、m及びhのうちの小さい値であるhと同一(d=H/2)であってもよい。このように説明される角部19の範囲は一例であり、例えば、角部19は、頂点19cからの直線距離がm及びhのうちの小さい値であるhまでの範囲(頂点19cを中心とする半径hの球内)などであってもよい。d=D/2であってもよい。角部19の範囲をより限定するために、m=M/N、h=H/N、及び、h=mまたはhであり、かつ、Nは2より大きい整数としてもよい。この場合、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32の外装体18からの出口が頂点19cにより近い範囲に集約される。
本実施の形態では、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32の外装体18からの出口、つまり、外装体18の内外を貫いて配置されている箇所は、おおよそ、外装体18の上辺に位置し、かつ頂点19cから距離mまでの範囲内である。
このように、本実施の形態では、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32の外装体18からの出口が角部19に集約されている。
[1-3.蓄電設備の構成]
上記のように構成された蓄電装置1は、上述のように、蓄電設備に備えられる定置用のバッテリとして用いることができる。以下、本実施の形態に係る蓄電設備100の構成について図6及び図7を参照しながら説明する。
上記のように構成された蓄電装置1は、上述のように、蓄電設備に備えられる定置用のバッテリとして用いることができる。以下、本実施の形態に係る蓄電設備100の構成について図6及び図7を参照しながら説明する。
図6は、実施の形態1に係る蓄電設備100の構成概要を示す部分正面図である。図6において、複数の蓄電装置1のそれぞれは、基板ユニット20の図示が省略され、固定部15dは模式的に図示されるなど簡易的に図示されており、正極電源ケーブル31は太線の実線で図示され、負極電源ケーブル32は太線の点線で図示されている。これらの補足事項は、後述する図8及び図9にも適用される。図7は、実施の形態に係る蓄電設備100における2つの蓄電装置1の電気的な接続の態様を示す拡大斜視図である。図7では、上下に並ぶ2つの蓄電装置1及びその間の棚板120のみに着目し、他の蓄電装置1等の図示は省略されている。
図6に示すように、蓄電設備100は、複数の蓄電装置1と、複数の蓄電装置1を収容するラック110と、複数の蓄電装置1と接続された電気回路ユニット150とを備える。ラック110は、それぞれが1以上の蓄電装置1を載置可能な複数の棚板120を有する。複数の棚板120は上下方向に並んで配置されている。このように構成されたラック110において、複数の棚板120のそれぞれに載置された複数の蓄電装置1のそれぞれは、上下方向に沿って直線状に整列して並べられる。つまり、ラック110において、上下方向(縦)の蓄電装置1の列(蓄電装置列200)が左右方向に複数形成される。図6では、左右方向に並ぶ複数の蓄電装置列200のそれぞれを区別するために、互いに異なる符号(200A、200B、200C)を付している。
これにより、本実施の形態に係る蓄電装置1は、直上及び直下の少なくとも一方の蓄電装置1と効率よくかつ簡易に電気的に接続できる。具体的には、1つの蓄電装置1に着目すると、上述のように、図7に示すように、負極コネクタ42及び正極コネクタ41は上下方向の直線上において互いに逆向きの姿勢にできる。これにより、図6に示すように、複数の蓄電装置列200のそれぞれにおいて、複数の蓄電装置1を直列に接続できる。複数の蓄電装置列200のそれぞれにおける最上段の蓄電装置1の正極コネクタ41は、接続ケーブル91により電気回路ユニット150と接続され、最下段の蓄電装置1の負極コネクタ42は、接続ケーブル92により電気回路ユニット150と接続される。
このような、蓄電装置列200が左右方向に複数形成されており、電気回路ユニット150は、左右方向で隣り合う蓄電装置列200を、電気的に直列に接続する。例えば、蓄電装置列200A、200B及び200Cは、この順で直列に接続される。これにより、ラック110に収容された全ての蓄電装置1が電気的に直列に接続される。すなわち、ラック110に収容されることで縦横(上下左右)に並べられた複数の蓄電装置1において、縦方向の直列接続は、上下で隣り合う2つの蓄電装置1の正極コネクタ41と負極コネクタ42との接続によってなされる。縦横に並べられた当該複数の蓄電装置1において、蓄電装置列200の左右方向の直列接続は、左右方向で隣り合う蓄電装置列200の間に電気的に介在する電気回路ユニット150によってなされる。蓄電装置列200同士の直列接続は、電気回路ユニット150ではなく、左右方向で隣り合う蓄電装置列200の間を接続する中間ケーブルによってなされてもよい。
全部の蓄電装置列200を直列接続するのではなく、各蓄電装置列200を並列接続させてもよい。複数の蓄電装置列200のうちの一部(2以上)の蓄電装置列200を直列接続することで、これを一単位の蓄電装置群とし、同様に複数の蓄電装置群を構成して、各蓄電装置群を並列接続してもよい。
電気回路ユニット150には、例えば、蓄電装置列200を直列接続するための配線ケーブル、配線遮断器(サーキットブレーカ)及び制御回路等が収容されている。サーキットブレーカは、各蓄電装置1を充放電するための主電流が流れる主回路上に配置されており、制御回路は、図示しない信号線により各蓄電装置1の基板ユニット20と接続されている。電気回路ユニット150は、蓄電装置列200ごとに複数の蓄電装置1の充放電を制御できる。
このような構成を有する蓄電設備100において、1つの蓄電装置1と、その上下左右の4つの蓄電装置1との接続の可否に着目すると、上下の蓄電装置1とのみ接続可能である。具体的には、図6の略中央に位置する蓄電装置1を蓄電装置1Aと表記し、その上下左右の4つの蓄電装置1を、蓄電装置1B、1C、1D、1Eと表記し、かつ、各電源ケーブル及びコネクタの符号にもA~Bを付して区別した場合、以下のように説明される。蓄電装置1Aは第一蓄電装置の一例であり、蓄電装置1Bは第二蓄電装置の一例である。
蓄電装置1Aの負極電源ケーブル32Aは、蓄電装置1Aの蓄電ユニット10が有する固定部15d(図7参照)によって、負極コネクタ42Aが下向き(正極コネクタ41Cと接続するための開口が下向き)の姿勢となるように固定されている。蓄電装置1Aの正極電源ケーブル31Aの長さは、負極電源ケーブル32Aが、固定部15dで固定されている状態において、正極コネクタ41Aが負極コネクタ42Aと接続できない長さである。
蓄電装置1Aの上下左右の蓄電装置1B~1Eのそれぞれにおいても、負極コネクタ42B~42Eは、下向きの姿勢にされている。この状態において、蓄電装置1Aの正極電源ケーブル31Aは、直下及び左右の蓄電装置1C、1D及び1Eの負極コネクタ42C、42D及び42Eに、正極コネクタ41Aを接続できる長さではない。しかし、蓄電装置1Aの直上の蓄電装置1Bの負極コネクタ42Bは下向きの姿勢、つまり、正極コネクタ41Aが存在する側を向いて配置されている。これにより、図6及び図7に示すように、蓄電装置1Aの正極電源ケーブル31Aが有する正極コネクタ41Aは、蓄電装置1Bの負極電源ケーブル32Bが有する負極コネクタ42Bと無理なく直接的に接続可能である。図6において、蓄電装置1Aの斜め上及び斜め下の4つの蓄電装置1については、上下左右の蓄電装置1B~1Eと比較すると、正極コネクタ41Aからさらに遠くなるため、それぞれの負極コネクタ42を正極コネクタ41Aと接続することは不可能である。
このように、本実施の形態では、上下左右に並べられた複数の蓄電装置1において、上下で隣り合う蓄電装置1間でのみ直接的に接続することが可能である。
正極コネクタ41及び負極コネクタ42の前後方向における位置に着目すると、まず、各蓄電装置1は、図7に示すように、外装体18の端部18aが、ラック110における前面側(Y軸マイナス方向側)に向く姿勢に配置される。正極コネクタ41及び負極コネクタ42の前後方向の位置は、棚板120の前端面120aまたはその近傍に位置する。
図7に示す例では、蓄電装置1Aの正極コネクタ41A及び負極コネクタ42Aは棚板120の前端面120aよりも前方に位置する。これにより、正極コネクタ41Aを負極コネクタ42Bと接続する場合に、蓄電装置1Aの上の棚板120が邪魔にならない。同様に、負極コネクタ42Aに、正極コネクタ41C(図6参照)を接続する場合に、蓄電装置1Aの下の棚板120が邪魔にならない。上下方向に並ぶ複数の棚板120の前後方向の位置は同じであり、これらの前端面120aの前後方向の位置も同じである。
図7に示す例では、正極コネクタ41を有する正極電源ケーブル31についても、正極コネクタ41が所定の姿勢となるように固定されている。具体的には、蓄電装置1Aの正極電源ケーブル31Aの一部が、棚板120の前端面120aに固定されている。本実施の形態では、棚板120の前端面120aに設けられた貫通孔が固定部120bとして機能する。固定部120bでの固定は、固定部15dと同じく固定部材としてのプッシュマウントタイを用いて実現できる。図7に示す例では、正極電源ケーブル31Aを結束するプッシュマウントタイを、蓄電装置1Aの上の棚板120の前端面120aの孔(固定部120b)に挿入することで、正極電源ケーブル31Aの固定が実現されている。これにより、正極コネクタ41Aは上を向く姿勢、つまり、接続相手である負極コネクタ42Bの方を向く姿勢で固定される。その結果、正極電源ケーブル31Aが曲げられていることで生じる曲げ応力を固定部120bおよびプッシュマウントタイで吸収または緩和できる。これにより、正極電源ケーブル31Aが比較的に硬い場合でも、正極電源ケーブル31Aの曲げ応力が、正極コネクタ41Aと負極コネクタ42Bとの電気的及び機械的な接続を阻害する可能性が低減される。固定部120bも、固定部15dと同じく固定構造に特に限定はない。蓄電装置1のメンテナンス等の際には正極コネクタ41と負極コネクタ42とを外す必要がある。このため、正極電源ケーブル31の固定は着脱が可能なように、固定部120bである貫通孔の大きさが設定される。
棚板120の前端面に設けられた固定部120bは、接続ケーブル92(図6参照)の固定にも用いることができる。つまり、接続ケーブル92に取り付けた固定部材としてのプッシュマウントタイを、固定部120bに挿入することで、接続ケーブル92の、ラック110の前面に位置する部分をラック110に固定できる。
[1-4.変形例1]
上述のように、本実施の形態では、蓄電装置1において、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32は、正極コネクタ41及び負極コネクタ42の一方が、上下方向の直線上において他方とは反対側に向けることができる位置及び長さに配置されている。しかし、正極コネクタ41及び負極コネクタ42が並ぶ方向は上下方向には限定されない。そこで、正極コネクタ41及び負極コネクタ42が並ぶ方向が左右方向である場合について、実施の形態1の変形例1として、上記実施の形態との差分を中心に説明する。
上述のように、本実施の形態では、蓄電装置1において、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32は、正極コネクタ41及び負極コネクタ42の一方が、上下方向の直線上において他方とは反対側に向けることができる位置及び長さに配置されている。しかし、正極コネクタ41及び負極コネクタ42が並ぶ方向は上下方向には限定されない。そこで、正極コネクタ41及び負極コネクタ42が並ぶ方向が左右方向である場合について、実施の形態1の変形例1として、上記実施の形態との差分を中心に説明する。
図8は、実施の形態の変形例1に係る蓄電装置1の正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32の配置例を示す模式図である。図9は、実施の形態の変形例1に係る蓄電設備100の構成概要を示す部分正面図である。図9では、3つの蓄電装置1のそれぞれを、互いを区別するために、蓄電装置1F、1G、及び1Hと表記している。蓄電装置1Fは第一蓄電装置の一例であり、蓄電装置1Hは第二蓄電装置の一例である。図9では、左右方向に並ぶ複数の蓄電装置1の列(蓄電装置列)であって、上下方向に並ぶ2つの蓄電装置列を区別するために、それぞれに互いに異なる符号(200D、200E)を付している。
本変形例に係る蓄電装置1は、実施の形態1に係る蓄電装置1と基本構造は共通しており、つまり、図8及び図9に図示しない基板ユニット20を備え、外装体18の内部には複数の蓄電素子11が収容されている。外装体18の内部で、複数の蓄電素子11の総プラス端子(蓄電ユニット10の正極接続端子51)と正極電源ケーブル31とが接続され、複数の蓄電素子11の総マイナス端子(蓄電ユニット10の負極接続端子52)と負極電源ケーブル32とが接続されている。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における角部19から外部に延設されている。
しかし、本変形例に係る負極電源ケーブル32は、図8に示すように、負極コネクタ42が左を向く姿勢となるようにその一部が固定部15fによって固定されている。この場合、正極電源ケーブル31は、正極コネクタ41を負極コネクタ42に接続できる位置及び長さではない。つまり、負極電源ケーブル32の一部が固定部15fによって固定されていることで、負極コネクタ42と正極コネクタ41とが接続不可能な姿勢で配置されている。
しかし、蓄電装置1が備える正極電源ケーブル31は固定されていないため、様々な方向に正極コネクタ41を向けることができる。つまり、図8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、正極コネクタ41及び負極コネクタ42の一方が、左右方向の直線L上において他方とは反対側に向けることができる位置及び長さに配置されている。このように構成された蓄電装置1を図9に示す本変形例に係る蓄電設備100に用いた場合、左右方向(X軸方向)で隣り合う2つの蓄電装置1の一方の負極コネクタ42を他方の正極コネクタ41と無理なく直接的に接続可能であり、かつ、誤接続も生じない。
蓄電装置1Fの負極コネクタ42は、正面から見て左隣りの蓄電装置1Gの正極コネクタ41とのみ接続可能である。蓄電装置1Fの正極コネクタ41は、正面から見て右隣りの蓄電装置1Hの負極コネクタ42とのみ接続可能である。これにより、容易にまたは効率よく、左右方向に並ぶ複数の蓄電装置1を直列に接続できる。本変形例に係る蓄電設備100では、蓄電装置1の左右方向の列における左右の端部の蓄電装置1は、接続ケーブル91(図示せず)または接続ケーブル92により、電気回路ユニット150(図示せず)と接続される。これにより、電気回路ユニット150は、例えば、上下方向に並ぶ蓄電装置列(200D、200E)ごとに複数の蓄電装置1の充放電を制御できる。
[1-5.変形例2]
上記実施の形態1では、蓄電装置1において、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における角部19から外部に延設されている。しかし、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における互いに異なる角部19から外部に延設されていてもよい。そこで、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32が互いに異なる角部19から延設されている場合について、実施の形態1の変形例2として、上記実施の形態1との差分を中心に説明する。
上記実施の形態1では、蓄電装置1において、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における角部19から外部に延設されている。しかし、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における互いに異なる角部19から外部に延設されていてもよい。そこで、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32が互いに異なる角部19から延設されている場合について、実施の形態1の変形例2として、上記実施の形態1との差分を中心に説明する。
図10は、実施の形態1の変形例2に係る蓄電装置1の正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32の配置例を示す模式図である。図10では、2つの蓄電装置1のそれぞれを、互いを区別するために、蓄電装置1I及び1Jと表記している。蓄電装置1Iは第一蓄電装置の一例であり、蓄電装置1Jは第二蓄電装置の一例である。蓄電装置1の端部18aにおける上部の2つの角部19のそれぞれを区別するために、互いに異なる符号(19a及び19b)を付している。
本変形例に係る蓄電装置1は、実施の形態1に係る蓄電装置1と基本構造は共通しており、つまり、図10に図示しない基板ユニット20を備え、外装体18の内部には複数の蓄電素子11が収容されている。外装体18の内部で、複数の蓄電素子11の総プラス端子(蓄電ユニット10の正極接続端子51)と正極電源ケーブル31とが接続され、複数の蓄電素子11の総マイナス端子(蓄電ユニット10の負極接続端子52)と負極電源ケーブル32とが接続されている。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から外部に延設されている。
しかし、本変形例に係る負極電源ケーブル32は、図10に示すように、正極電源ケーブル31は角部19aから外部に延設されており、負極電源ケーブル32は、角部19bから外部に延設されている。つまり、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32は、互いに異なる角部19から延設されている。さらに、負極電源ケーブル32は、図示しない固定部により蓄電ユニット10に固定されている。これにより、負極コネクタ42と正極コネクタ41とは互いに接続不可能な状態で配置される。
この場合、蓄電装置1が備える正極電源ケーブル31は固定されていないため、様々な方向に正極コネクタ41を向けることができる。つまり、図10に示すように、1つの蓄電装置1が有する正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32は、正極コネクタ41及び負極コネクタ42の一方が、上下方向の直線上において他方とは反対側に向けることができる位置に配置されている。このように構成された蓄電装置1を、図10に示す本変形例に係る蓄電設備100に用いた場合、上下方向(Z軸方向)で隣り合う2つの蓄電装置1の一方の負極コネクタ42を他方の正極コネクタ41と無理なく直接的に接続可能である。
[1-6.効果の説明]
実施の形態1(その変形例を含む)に係る蓄電装置1は、複数の蓄電素子11を有する蓄電ユニット10と、負極電源ケーブル32と、正極電源ケーブル31とを備える。負極電源ケーブル32は、蓄電ユニット10の負極接続端子52に接続され、蓄電ユニット10の端部18aから蓄電ユニット10の外方に延設されている。正極電源ケーブル31は、蓄電ユニット10の正極接続端子51に接続され、蓄電ユニット10の端部18aから蓄電ユニット10の外方に延設されている。負極電源ケーブル32は負極コネクタ42を有する。正極電源ケーブル31は、負極コネクタ42と直接的に接続可能な構造を有する正極コネクタ41を有する。負極電源ケーブル32は、負極コネクタ42と正極コネクタ41とが接続不可能な長さまたは姿勢で配置されている。
実施の形態1(その変形例を含む)に係る蓄電装置1は、複数の蓄電素子11を有する蓄電ユニット10と、負極電源ケーブル32と、正極電源ケーブル31とを備える。負極電源ケーブル32は、蓄電ユニット10の負極接続端子52に接続され、蓄電ユニット10の端部18aから蓄電ユニット10の外方に延設されている。正極電源ケーブル31は、蓄電ユニット10の正極接続端子51に接続され、蓄電ユニット10の端部18aから蓄電ユニット10の外方に延設されている。負極電源ケーブル32は負極コネクタ42を有する。正極電源ケーブル31は、負極コネクタ42と直接的に接続可能な構造を有する正極コネクタ41を有する。負極電源ケーブル32は、負極コネクタ42と正極コネクタ41とが接続不可能な長さまたは姿勢で配置されている。
このように、実施の形態1に係る蓄電装置1では、負極コネクタ42は正極コネクタ41と直接的に接続可能な構造を有しているため、この蓄電装置1を複数並べることで、全体として出力電圧の大きな蓄電設備100を構成できる。一つの蓄電装置1が有する負極コネクタ42と正極コネクタ41とは物理的に接続が不可能な状態に設けられるため、一つの蓄電装置1が有する負極コネクタ42と正極コネクタ41とを誤接続することによる短絡は生じない。このように、本実施の形態に係る蓄電装置1は、安全性が向上された蓄電装置である。負極電源ケーブル32の姿勢ではなく長さを調整することで、または、負極電源ケーブル32の姿勢及び長さを調整することで、負極コネクタ42と正極コネクタ41とを接続不可能にすることも可能である。
負極電源ケーブル32の、蓄電ユニット10から延設された部分が、蓄電ユニット10に対して固定されていることで、負極電源ケーブル32は、負極コネクタ42と正極コネクタ41とが接続不可能な姿勢で配置されている。
この構成によれば、例えば負極電源ケーブル32における負極コネクタ42が固定される。または、負極電源ケーブル32における負極コネクタ42の近傍のケーブル部分が固定される。そのため、負極コネクタ42と当該蓄電装置1の正極コネクタ41との誤接続を防止でき、かつ、他の蓄電装置1との接続に適した向きに負極電源ケーブル32を固定できる。
より具体的には、本実施の形態では、図1及び図4等に示されるように、蓄電ユニット10の端部18aから延設された負極電源ケーブル32は、その端部18aに配置された基板ユニット20の、当該延設方向(Y軸マイナス方向)の端面よりも内側(蓄電ユニット10の側)の位置で固定されている。つまり、負極電源ケーブル32の蓄電ユニット10からの引き出し位置が、蓄電ユニット10の端部18aであり、かつ、基板ユニット20の側方であることで、負極電源ケーブル32を、蓄電装置1の外形からはみ出さないように曲げて配置することできる。これにより、蓄電装置1のコンパクト化が図られる。
蓄電ユニット10は、複数の蓄電素子11を支持する板状のベース部材15を有する。ベース部材15は、負極電源ケーブル32を固定する固定部15dを有する。
このように、鉄等の金属で形成されたベース部材15に固定部15dが設けられるため、負極電源ケーブル32の固定を強固または確実に行うことができる。その結果、負極コネクタ42の姿勢が、より確実に所定の姿勢に維持される。
負極コネクタ42は、正極コネクタ41が他の蓄電装置1の負極コネクタ42と接続された場合における、正極コネクタ41の、当該他の蓄電装置1の負極コネクタ42への差し込み方向とは逆向きの姿勢に配置されている。
これにより、1つの蓄電装置1(第一蓄電装置)と当該1つの蓄電装置1を挟む2つの他の蓄電装置1(第二蓄電装置、第三蓄電装置)とを一列に並べ、かつ、これらの蓄電装置1を電気的に直列に接続できる。具体的には、実施の形態1では、図6に示すように、蓄電装置1A(第一蓄電装置)において、正極コネクタ41Aは上の蓄電装置1B(第二蓄電装置)の負極コネクタ42Bと接続され、かつ、負極コネクタ42Aは下向きの姿勢に配置される。この負極コネクタ42Aは、下の蓄電装置1C(第三蓄電装置)の正極コネクタ41Cに接続されている。この状態において、蓄電装置1Aの負極コネクタ42Aの、蓄電装置1Cの正極コネクタ41Cへの差し込み方向(下方向)は、蓄電装置1Aの正極コネクタ41Aの、蓄電装置1Bの負極コネクタ42Bへの差し込み方向(上方向)とは逆向きである。これにより、上下方向に一列に並べられた複数の蓄電装置1は直列に接続される。変形例では、図9に示すように、蓄電装置1F(第一蓄電装置)の正極コネクタ41は右の蓄電装置1H(第二蓄電装置)の負極コネクタ42と接続され、かつ、蓄電装置1Fの負極コネクタ42は左向きの姿勢に配置される。蓄電装置1Fの負極コネクタ42Aは、左の蓄電装置1G(第三蓄電装置)の正極コネクタ41に接続されている。この状態において、蓄電装置1Fの負極コネクタ42の、蓄電装置1Gの正極コネクタ41への差し込み方向(左方向)は、蓄電装置1Fの正極コネクタ41の、蓄電装置1Hの負極コネクタ42への差し込み方向(右方向)とは逆向きである。これにより、左右方向に一列に並べられた複数の蓄電装置1は直列に接続される。
蓄電装置1は、図2に示すように、蓄電ユニット10に電気的に接続された基板25を有する基板ユニット20を備える。基板ユニット20は、蓄電ユニット10の端部18aに配置されている。
このように、基板ユニット20は、蓄電ユニット10における、負極電源ケーブル32及び正極電源ケーブル31が引き出されている端部18aに配置される。そのため、蓄電ユニット10の端部18aを、作業員が行き来する通路側に向けて蓄電装置1を配置することで、基板ユニット20若しくは基板25のメンテナンス、または負極コネクタ42と正極コネクタ41との接続作業などの容易化が図られる。
実施の形態1(その変形例を含む)に係る蓄電設備100は、複数の蓄電装置1を備える。複数の蓄電装置1のそれぞれは、複数の蓄電素子11及び複数の蓄電素子11を保持する外装体18を有する蓄電ユニット10と、正極電源ケーブル31と、負極電源ケーブル32とを備える。正極電源ケーブル31は、外装体18の内部において蓄電ユニット10の正極接続端子51に接続され、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。負極電源ケーブル32は、外装体18の内部において蓄電ユニット10の負極接続端子52に接続され、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、正極コネクタ41とは別体の負極コネクタ42を有する。複数の蓄電装置1における互いに隣りあう2つの蓄電装置1の内の一方の蓄電装置1の正極コネクタ41は、当該2つの蓄電装置1の内の他方の蓄電装置1の負極コネクタ42と直接的に接続されている。
このように、本実施の形態では、複数並べられた蓄電装置1において、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とを接続することで、当該2つの蓄電装置1が接続される。つまり、1回(一か所)の接続作業で、当該2つの蓄電装置1が電気的に接続される。正極コネクタ41と負極コネクタ42とは別体であるため、互いに異なる向きに向けることができ、これにより、蓄電装置1の並び方向における両側(上下または左右等)の蓄電装置1に対して当該蓄電装置1を直列に接続できる。このように、それぞれの蓄電装置1が、正極用及び負極用それぞれのコネクタ付き電源ケーブル(31及び32)を有している。そのため、蓄電装置1同士を接続するためのケーブル等の導電部材を別途用いることなく、かつ、スパナ等の工具を用いることなく、接続すべき2つの蓄電装置1を容易に接続できる。このように、実施の形態1に係る蓄電設備100によれば、複数の蓄電装置1の接続作業を容易に行うことができる。
複数の蓄電装置1を製造する工程の中で正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32の蓄電ユニット10への接続作業(ナットの締結など)が行われる。そのため、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32と蓄電ユニット10との接続の信頼性または品質の向上が図られ、複数の蓄電装置1間での信頼性または品質の均一化も図られる。
複数の蓄電装置1は、それぞれが有する外装体18の端部18aであって、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32が引き出された端部18aが同じ方向(第一方向)を向く姿勢で、上下方向及び左右方向の内の少なくとも1方向に並んで配置されている。実施の形態1では、図6、図7、及び図9に示すように、複数の蓄電装置1は、それぞれの外装体18の端部18aが正面(ラック110の前側)を向く姿勢で、上下方向及び左右方向に並んで配置されている。1つの蓄電装置1(例えば、図6及び図7の蓄電装置1A)の正極電源ケーブル31Aは、正極コネクタ41Aが、蓄電装置1Bの負極コネクタ42Bと接続可能であり、かつ、蓄電装置1B以外(蓄電装置1Aを含む)の1以上の蓄電装置1それぞれの負極コネクタ42とは接続不可能に構成されている。本実施の形態では、ラック110が向く方向(棚板120の前端面120aが向く方向、Y軸マイナス方向)が第一方向である。複数の蓄電装置1は、第一方向と交差する第二方向である上下方向(Z軸方向)に並んで配置されている。第一方向と交差する第二方向は、左右方向(X軸方向)でもよい。この場合、複数の蓄電装置1は左右方向(X軸方向)に並んで配置される。
この構成によれば、ある1つの蓄電装置1の正極電源ケーブル31に設けられた正極コネクタ41は、接続が禁じられる負極コネクタ42とは物理的に接続できない状態となる。そのため、同一製品である多数の蓄電装置1が上下左右に並べられている場合において、誤った組み合わせで正極コネクタ41と負極コネクタ42とが接続されることがなく、1つの蓄電装置1の正極コネクタ41と負極コネクタ42とが接続されること(蓄電装置1での短絡)もない。つまり、複数の蓄電装置1の接続作業を容易かつ正確に行うことができる。正極コネクタ41Aの、接続可能なコネクタ及び接続不可能なコネクタは、正極電源ケーブル31Aの長さを変えることで選択的に変更できる。
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の端部18aの一部である、角形の外装体18の角部19から外装体18の外部に延設されている。
このように、蓄電装置1では、正極用及び負極用の2本の電源ケーブル(31及び32)の外装体18からの出口が外装体18の角部19に集約されている。そのため、接続相手の蓄電装置1が上下左右のいずれの場合であっても、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32が上下方向または左右方向に沿う姿勢で配置される(図6及び図9参照)。つまり、隣り合う蓄電装置1を直列に接続する場合、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、上下方向または左右方向に対して斜めには配置されない。従って、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32の長さが比較的に短くてもよく、かつ、正極電源ケーブル31と負極電源ケーブル32との結線作業(正極コネクタ41と負極コネクタ42との接続作業)が容易である。
複数の蓄電装置1のそれぞれにおいて、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32は、正極コネクタ41及び負極コネクタ42の一方が、同一直線上において他方とは反対側に向けることができる位置に配置されている。
この構成によれば、1つの蓄電装置1の正極コネクタ41と負極コネクタ42とが互いに逆向きかつ直線上に並ぶ。そのため、複数の蓄電装置1を当該直線と平行な方向に並べた場合、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とが同軸上で向かい合う姿勢となる。従って、複数の蓄電装置1を容易に直列に接続できる。つまり、上記実施の形態1では、1つの蓄電装置1の正極コネクタ41と負極コネクタ42とが互いに逆向きかつ上下方向の直線L上に並ぶ(図4参照)。そのため、図6に示すように上下方向に規則正しく配列された複数の蓄電装置1を容易に直列に接続できる。上記変形例では、1つの蓄電装置1の正極コネクタ41と負極コネクタ42とが互いに逆向きかつ左右方向の直線L上に並ぶ(図7参照)。そのため、図9に示すように左右方向に規則正しく配列された複数の蓄電装置1を容易に直列に接続できる。正極コネクタ41及び負極コネクタ42の一方が、同一直線上において他方とは反対側に向けることができるか否かは、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32の位置だけではなく、これらの長さも関与する場合がある。つまり、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32は、正極コネクタ41及び負極コネクタ42の一方が、同一直線上において他方とは反対側に向けることができる位置及び長さに配置されている、としてもよい。
蓄電設備100は、複数の蓄電装置1のそれぞれが載置される1以上の棚板120を有するラック110を備える。複数の蓄電装置1のそれぞれは、外装体18の端部18aが、ラック110における前面側に向く姿勢に配置される。正極コネクタ41及び負極コネクタ42は、前後方向の位置が、棚板120の前端面120aまたはその近傍に位置するように配置されている。
この構成によれば、ラック110の前端面120aまたはその近傍に、接続すべき組み合わせの正極コネクタ41及び負極コネクタ42が配置される。そのため、複数の蓄電装置1をラック110の複数の棚板120に載置した後に、上下で隣り合う2つの蓄電装置1の一方の正極コネクタ41と負極コネクタ42とを接続する作業を行いやすい。より好ましくは、正極コネクタ41及び負極コネクタ42の前後方向の位置は、2つの蓄電装置1の間に位置する棚板120の前端面120aと同一または前方である。この場合、図7に示すように、正極コネクタ41を有する正極電源ケーブル31は、棚板120を上下方向に越える位置に配置されるが、当該棚板120にほぼ干渉しない位置に配置される。上向きにした正極コネクタ41の直上に、負極コネクタ42が位置する。従って、正極コネクタ41と負極コネクタ42との接続作業が、当該棚板120に阻害される可能性をほぼ排除できる。
蓄電設備100において、負極電源ケーブル32は、蓄電ユニット10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に対して固定されており、正極電源ケーブル31の、蓄電ユニット10から延設された部分は、蓄電ユニット10に対して固定されていない。
このように、1つの蓄電装置1から引き出された負極電源ケーブル32はその蓄電装置1に固定され、かつ、その蓄電装置1から引き出された正極電源ケーブル31は固定されずにフリーである。これにより、図6のように正極コネクタ41と負極コネクタ42とを接続する場合に、負極コネクタ42の位置が安定し、かつ、正極コネクタ41の位置及び姿勢の自由度が高いことで負極コネクタ42と正極コネクタ41との接続作業を行いやすい。接続された状態の負極コネクタ42及び正極コネクタ41の組の位置を、所定の位置に規制できる。そのため、複数組の負極コネクタ42及び正極コネクタ41のそれぞれの接続状態の確認を目視で行うことが容易になる。
[1-7.実施の形態1に関連する他の変形例]
以上、実施の形態1及びその変形例に係る蓄電設備100及び蓄電装置1について説明したが、本発明は、上記実施の形態1及び変形例には限定されない。つまり、今回開示された実施の形態1及び変形例は、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、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。
以上、実施の形態1及びその変形例に係る蓄電設備100及び蓄電装置1について説明したが、本発明は、上記実施の形態1及び変形例には限定されない。つまり、今回開示された実施の形態1及び変形例は、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、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、上下方向に並ぶ複数の蓄電装置1を直列に接続するために、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。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。いずれの場合であっても、負極コネクタ42及び正極コネクタ41の固定されていない一方が、上または下の蓄電装置1の負極コネクタ42及び正極コネクタ41の固定されている一方と接続可能であればよい。これにより、複数の蓄電装置1を無理なくまたは効率よく直列に接続できる。変形例についても同様であり、各蓄電装置1において、負極コネクタ42は左向きではなく右向きに固定されてもよい。負極コネクタ42ではなく正極コネクタ41が左向きまたは右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。いずれの場合であっても、負極コネクタ42及び正極コネクタ41の固定されていない一方が、左または右の蓄電装置1の負極コネクタ42及び正極コネクタ41の固定されている一方と接続可能であればよい。
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。蓄電装置1の負極電源ケーブル32及び正極電源ケーブル31それぞれの長さ若しくは硬さ等により、または、負極コネクタ42及び正極コネクタ41それぞれのサイズ若しくは形状等により、1つの蓄電装置1の負極コネクタ42と正極コネクタ41とが接続不可能であってもよい。この場合であっても、当該1つの蓄電装置1の上下または左右で隣り合う他の蓄電装置1との間で負極コネクタ42と正極コネクタ41との接続が可能であれば、上下方向または左右方向に並べられた複数の蓄電装置1を直列に接続でき、かつ、誤接続の可能性も低減される。
蓄電装置1が上下方向に対して傾いた方向に配列される場合、蓄電装置1は、その方向に沿う向きに負極コネクタ42または正極コネクタ41が向く姿勢となるように、負極電源ケーブル32または正極電源ケーブル31の一部が固定されてもよい。これにより、上下方向に対して傾いた方向に配列された複数の蓄電装置1を無理なくまたは効率よく直列に接続できる。
正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32の外装体18からの出口が集約される角部19は、図7及び図8に示すように、蓄電装置1を正面から見て右上の角部である必要はない。蓄電ユニット10が有する蓄電素子11の姿勢または蓄電素子11の電極端子の位置等に応じて、外装体18の左上、左下、または右下の角部に、正極電源ケーブル31及び負極電源ケーブル32の外装体18からの出口が集約されてもよい。
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。
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の同一の端部から延設されていなくてもよく、外装体18の互いに反対側に位置する端部から外装体18の外部に向けて延設されていてもよい。図2において、外装体18の、Y軸マイナス方向の端部から正極電源ケーブル31が延設され、外装体18の、Y軸プラス方向の端部か負極電源ケーブル32が延設されていてもよい。この場合であっても、ラック110の前面側及び背面側から蓄電装置1にアクセス可能な場合、ラック110の前面側及び背面側から、正極コネクタ41と負極コネクタ42との接続作業等を行うことができる。複数の蓄電装置1を、ラック110に収容するのではなく所定の平面領域に並べて配置する場合、複数の蓄電装置1の上面側から、正極コネクタ41と負極コネクタ42との接続作業等を行うことができる。
(実施の形態2)
次に、蓄電素子の電極端子に接続されたケーブルと、蓄電素子の端子配置面に対向する位置に配置された絶縁部材との構造上の関係について着目し、実施の形態2として詳細に説明する。
次に、蓄電素子の電極端子に接続されたケーブルと、蓄電素子の端子配置面に対向する位置に配置された絶縁部材との構造上の関係について着目し、実施の形態2として詳細に説明する。
特許文献2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。
特許文献2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、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、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第2の目的とする。
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配置した場合において、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に設けられた切欠きである、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できる。そのため、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、前記絶縁部材は有する、としてもよい。
この構成によれば、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。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、前記ケースは有する、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、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。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できる。
[2-1.電源ケーブルの配置の態様]
本実施の形態に係る蓄電装置1の全般的な構成(例えば図1~図3参照)は、上記実施の形態1に係る蓄電装置1と共通するため、ここでの説明は省略し、以下、電源ケーブルの配置の態様について説明する。
本実施の形態に係る蓄電装置1の全般的な構成(例えば図1~図3参照)は、上記実施の形態1に係る蓄電装置1と共通するため、ここでの説明は省略し、以下、電源ケーブルの配置の態様について説明する。
実施の形態2に係る蓄電装置1では、実施の形態1に係る蓄電装置1同じく、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11~図14を参照しながら以下に説明する。なお、図11~図14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11は、実施の形態2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11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12は、実施の形態2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13は、実施の形態2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13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14は、実施の形態2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14では、図12のXIV-XIV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。図14における二点鎖線Tは、負極端子11cの端子面11f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11f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11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。図11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。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、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できる。
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11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、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(例えばプッシュマウントタイと呼ばれる)が採用される。固定部15dにおける固定構造に特に限定はなく、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11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12、図14参照)。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12~図14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11h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11gを有し、接続軸体11gが接続端子32aを貫通した状態でナット11hが締め付けられ、これにより、接続端子32aが端子面11f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11fと略平行な姿勢となるように、ナット11h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14における負極端子11c)の端子面11f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11fの位置(図14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できる。
[2-2.効果の説明]
本実施の形態2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11f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配置した場合において、端子面11f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11f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11f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。
本実施の形態2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11f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配置した場合において、端子面11f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11f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11f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12及び図14に示すように、負極端子11cの端子面11fに接続された負極電源ケーブル32は、その端子面11f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11fに接触させた状態で負極端子11cに接続できる。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11f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。
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11f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14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、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。
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。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できる。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。
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、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を製造でき、かつ、製造に必要な部品点数も削減される。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。
本実施の形態において、第一開口部62は、図3及び図14に示すように、バスバーフレーム60の下端部60aに設けられた切欠きである。
この構成によれば、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に対して配置できる。そのため、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11h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。
本実施の形態において、バスバーフレーム60は、規制部63を有している。規制部63は、図12及び図14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。
この構成によれば、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。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。
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。
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12及び図14参照)は、上下方向において、負極端子11cの端子面11fより上に位置する。外装体本体14は、第二開口部14bを有している。第二開口部14bは、第一開口部62に対向する位置に配置される。第二開口部14bには、負極電源ケーブル32が貫通して配置される。
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、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。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。
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11f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。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。
[2-3.実施の形態2に関連する他の変形例]
以上、本実施の形態2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2には限定されない。つまり、今回開示された実施の形態2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、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。
以上、本実施の形態2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2には限定されない。つまり、今回開示された実施の形態2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、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。
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。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できる。
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。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11f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を配置できる。
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12及び図14等に示される形状には限定されない。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、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。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、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。
外装体本体14が有する第二開口部14bの形状も、図12等に示される形状には限定されない。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、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。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、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。
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。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11f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11f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できる。
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。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。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、左右方向であってもよい。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。
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に適用できる。
1、1A~1J 蓄電装置
10 蓄電ユニット
11、11A、11B 蓄電素子
11a 容器
11b 正極端子
11c 負極端子
11e 端子配置面
11f 端子面
11g 接続軸体
11h ナット
12 スペーサ
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、15f、120b 固定部
15g 固定部材
15h 固定片部
15i 固定孔
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、19a、19b 角部
19c 頂点
20 基板ユニット
21 基板ケース
25 基板
31、31A 正極電源ケーブル
32、32A、32B 負極電源ケーブル
32a 接続端子
32b 絶縁カバー
41、41A、41C 正極コネクタ
42、42A~42E 負極コネクタ
51 正極接続端子
52 負極接続端子
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
91、92 接続ケーブル
100 蓄電設備
110 ラック
120 棚板
120a 前端面
150 電気回路ユニット
200、200A~200E 蓄電装置列
10 蓄電ユニット
11、11A、11B 蓄電素子
11a 容器
11b 正極端子
11c 負極端子
11e 端子配置面
11f 端子面
11g 接続軸体
11h ナット
12 スペーサ
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、15f、120b 固定部
15g 固定部材
15h 固定片部
15i 固定孔
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、19a、19b 角部
19c 頂点
20 基板ユニット
21 基板ケース
25 基板
31、31A 正極電源ケーブル
32、32A、32B 負極電源ケーブル
32a 接続端子
32b 絶縁カバー
41、41A、41C 正極コネクタ
42、42A~42E 負極コネクタ
51 正極接続端子
52 負極接続端子
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
91、92 接続ケーブル
100 蓄電設備
110 ラック
120 棚板
120a 前端面
150 電気回路ユニット
200、200A~200E 蓄電装置列
Claims (10)
- 複数の蓄電素子を有する蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットの正極接続端子及び負極接続端子の一方に接続され、前記蓄電ユニットの端部から前記蓄電ユニットの外方に延設された第一電源ケーブルと、
前記正極接続端子及び前記負極接続端子の他方に接続され、前記蓄電ユニットの前記端部から前記蓄電ユニットの外方に延設された第二電源ケーブルとを備え、
前記第一電源ケーブルは第一コネクタを有し、
前記第二電源ケーブルは、前記第一コネクタと直接的に接続可能な構造を有する第二コネクタを有し、
第一ケーブルは、前記第一コネクタと第二コネクタとが接続不可能な姿勢で配置されている、
蓄電装置。 - 前記第一電源ケーブルの、前記蓄電ユニットから延設された部分が、前記蓄電ユニットに対して固定されていることで、前記第一電源ケーブルは、前記第一コネクタと第二コネクタとが接続不可能な姿勢で配置されている、
請求項1記載の蓄電装置。 - 前記蓄電ユニットはさらに、前記複数の蓄電素子を支持する板状のベース部材を有し、
前記ベース部材は、前記第一ケーブルを固定する固定部を有する、
請求項2記載の蓄電装置。 - 前記第一コネクタは、前記第二コネクタが他の蓄電装置の第一コネクタと接続された場合における、前記第二コネクタの、前記他の蓄電装置の第一コネクタへの差し込み方向とは逆向きの姿勢に配置されている、
請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電装置。 - さらに、前記蓄電ユニットに電気的に接続された基板を有する基板ユニットを備え、
前記基板ユニットは、前記蓄電ユニットの前記端部に配置されている、
請求項1~4のいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記複数の蓄電素子のそれぞれは、電極端子が配置された端子配置面を有し、
前記蓄電装置は、さらに、
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配置した場合において、
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、
請求項1~5のいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記第一開口部は、前記絶縁部材の前記下端部に設けられた切欠きである、
請求項6記載の蓄電装置。 - 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、前記絶縁部材は有する、
請求項6または7記載の蓄電装置。 - 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、前記ケースは有する、
請求項6~8のいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 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6~9のいずれか一項に記載の蓄電装置。
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