WO2023047873A1

WO2023047873A1 - 蓄電装置

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Publication number: WO2023047873A1
Application number: PCT/JP2022/031787
Authority: WO
Inventors: 博人伊吹
Original assignee: 株式会社Ｇｓユアサ
Priority date: 2021-09-22
Filing date: 2022-08-24
Publication date: 2023-03-30
Also published as: JPWO2023047873A1

Abstract

蓄電装置は、蓄電素子列と、外装体と、エンド部材と、補強部材と、突出部とを備える。蓄電素子列は、第一方向であるＸ軸方向に並べられた複数の蓄電素子により形成されている。エンド部材は、蓄電素子列のＸ軸方向の側方に配置されている。補強部材は、蓄電素子列の、Ｘ軸方向に直交するＺ軸方向の側方において、蓄電素子列に沿う姿勢で配置されている。突出部は、補強部材から突出して設けられ、外装体の内部において蓄電素子列のＸ軸方向の側方に位置し、かつ、エンド部材に固定されていない。Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交するＹ軸方向における突出部の幅はエンド部材のＹ軸方向の幅よりも小さい。

Description

蓄電装置

　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、一対のエンドプレートと、一対のエンドプレートの間に配置された、一列に並べられた複数の電池セルとを備える電池パックが開示されている。この電池パックはさらに、複数の電池セルの上面側に配置された天板部材と、複数の電池セルの下面側に配置された底板部材と、複数の電池セルの積層方向に沿う側面側に配置された側板部材とを備える。一対のエンドプレートは、天板部材、底板部材及び側板部材のそれぞれと接続されている。

特開２０１９－１６９２７０号公報

　上記従来の電池パック（蓄電装置）では、複数の電池セル（蓄電素子）からなる蓄電素子列を、その配列方向の両側に配置したエンドプレート（一対のエンド部材）で挟持する構造が採用されている。これにより、配列方向における蓄電素子列の膨れを抑制でき、蓄電素子列を収容する外装体が損傷する等の不具合が生じ難くなる。しかしながら、上記従来の蓄電装置では、蓄電素子列を拘束するために、一対のエンド部材のそれぞれを、天板部材、底板部材及び側板部材のそれぞれと複数のボルトで接続する必要がある。このことは、蓄電装置の構成の複雑化若しくは大型化、または、蓄電装置の重量の増加等の要因となる。

　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、簡易な構成で蓄電素子列の膨れを抑制できる蓄電装置を提供することを目的とする。

　本発明の一態様に係る蓄電装置は、第一方向に並べられた複数の蓄電素子により形成された蓄電素子列と、前記蓄電素子列を収容する外装体と、前記蓄電素子列の前記第一方向の側方に配置されたエンド部材と、前記蓄電素子列の、前記第一方向に直交する第二方向の側方において、前記蓄電素子列に沿う姿勢で配置された補強部材と、前記補強部材から突出して設けられ、前記外装体の内部において前記蓄電素子列の前記第一方向の側方に位置し、かつ、前記エンド部材に固定されていない突出部と、を備え、前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向における前記突出部の幅は前記エンド部材の前記第三方向の幅よりも小さい。

　本発明によれば、簡易な構成で蓄電素子列の膨れを抑制できる蓄電装置を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る蓄電装置の分解斜視図である。図３は、実施の形態に係る蓄電素子列、拘束部材、補強部材、及び突出部の構成を示す斜視図である。図４は、実施の形態に係る突出部の配置位置を示す第１の断面図である。図５は、実施の形態に係る突出部の配置位置を示す第２の断面図である。図６は、実施の形態の変形例１に係る突出部及びその周辺の構成を示す拡大斜視図である。図７は、実施の形態の変形例２に係る突出部及びその周辺の構成を示す部分平面図である。図８は、実施の形態の変形例３に係る突出部及びその周辺の構成を示す断面図である。

　（１）本発明の一態様に係る蓄電装置は、第一方向に並べられた複数の蓄電素子により形成された蓄電素子列と、前記蓄電素子列を収容する外装体と、前記蓄電素子列の前記第一方向の側方に配置されたエンド部材と、前記蓄電素子列の、前記第一方向に直交する第二方向の側方において、前記蓄電素子列に沿う姿勢で配置された補強部材と、前記補強部材から突出して設けられ、前記外装体の内部において前記蓄電素子列の前記第一方向の側方に位置し、かつ、前記エンド部材に固定されていない突出部と、を備え、前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向における前記突出部の幅は前記エンド部材の前記第三方向の幅よりも小さい。

　この構成によれば、蓄電素子列に対し、蓄電素子列の並び方向（第一方向）の側方に突出部が位置するため、１以上の蓄電素子が第一方向に膨らむことによる蓄電素子列の膨れを突出部によって抑制できる。突出部は、外部からの衝撃から蓄電素子列を保護する補強部材から突出している。つまり、突出部の基礎の部分（補強部材）が比較的に高い剛性または強度を持つため、突出部による蓄電素子列の膨れ防止機能の実効性が向上する。突出部は、エンド部材に対し、ネジを用いた結合または圧入等によって固定する必要はないため、蓄電装置を組み立てる際に、突出部が設けられた補強部材、及びエンド部材を容易に配置できる。さらに、突出部は、エンド部材の幅以上の幅を有する必要がないため、突出部を備えることによる大型化または重量の増加が抑制される。このように、本態様に係る蓄電装置によれば、簡易な構成で蓄電素子列の膨れを抑制できる。

　（２）上記（１）に記載の蓄電装置において、前記補強部材は、前記外装体の外部に配置されており、前記突出部は、前記補強部材と前記蓄電素子列とを隔てる、前記外装体の壁部を貫通した状態で配置されている、としてもよい。

　この構成によれば、補強部材は、外装体を保護する部材としても機能するため、第二方向から与えられた衝撃による外装体の損傷が抑制される。さらに、蓄電素子列の膨れ抑制のための突出部が、外装体の壁部の外面に対する補強部材の位置決めとしても機能する。

　（３）上記（１）または（２）に記載の蓄電装置において、前記エンド部材は、前記第一方向において、前記突出部と、前記蓄電素子列との間に配置されている、としてもよい。

　この構成によれば、蓄電素子列が第一方向に膨らんだ場合、突出部は、エンド部材に接触することで、エンド部材を介して、蓄電素子列に、膨れを抑制するための反力（拘束力）を与えることができる。従って、比較的に広い面で、蓄電素子列を押圧する状態となり、これにより、効率よく蓄電素子列の膨れを抑制できる。

　（４）上記（１）または（２）に記載の蓄電装置において、前記突出部は、前記第一方向において、前記エンド部材の前記蓄電素子列とは反対側の外面と、前記蓄電素子列との間に配置されている、としてもよい。

　この構成によれば、突出部は、エンド部材よりも外側に位置しないため、突出部の存在によって、蓄電装置の第一方向のサイズが増加することがなく、かつ、比較的に広い面で、蓄電素子列を押圧できる。これにより、効率よく蓄電素子列の膨れを抑制できる。

　（５）上記（１）から（４）に記載の蓄電装置において、前記補強部材の前記第一方向の長さは、前記蓄電素子列の前記第一方向の長さよりも長く、前記突出部は、前記蓄電素子列の、前記第一方向における両側のそれぞれに配置されている、としてもよい。

　この構成によれば、蓄電素子列の並び方向である第一方向の両側に突出部が位置する。さらに、これら一対の突出部は、１つの補強部材によって連結されている。従って、蓄電素子列が第一方向に膨らむことで、蓄電素子列が一対の突出部に挟まれた状態になった場合、一対の突出部は、蓄電素子列を強固に拘束できる。これにより、より確実に、蓄電素子列の第一方向の膨れが抑制される。

　（６）上記（１）から（５）に記載の蓄電装置において、前記突出部は、前記第三方向に複数並んで配置されている、としてもよい。

　この構成によれば、第三方向に並ぶ複数の突出部は、第一方向に膨れようとする蓄電素子列の膨れを第三方向でバランスよく抑制できる。そのため、安定的に蓄電素子列の膨れを抑制できる。

　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、製造工程、製造工程の順序等は、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。各図において、同一または同様な構成要素については同じ符号を付している。

　以下の説明及び図面中において、複数の蓄電素子の並び方向、一対のエンド部材の並び方向、１つの蓄電素子の容器における一対の長側面の対向方向、または、蓄電素子若しくはエンド部材の厚み方向を、Ｘ軸方向と定義する。１つの蓄電素子における一対の電極端子の並び方向、１つの蓄電素子の容器における一対の短側面の対向方向、一対のサイド部材の並び方向を、Ｙ軸方向と定義する。蓄電素子の容器における容器本体と蓋板との並び方向、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、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。単にＸ軸方向という場合は、Ｘ軸プラス方向及びＸ軸マイナス方向の双方向またはいずれか一方の方向を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。以下では、Ｘ軸方向を第一方向と呼び、Ｚ軸方向を第二方向と呼び、Ｙ軸方向を第三方向と呼ぶ場合がある。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。２つの方向が直交するとは、当該２つの方向が完全に直交す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、数％程度の差異を含むことも意味する。さらに、以下の説明において、「絶縁」と表現する場合、「電気的な絶縁」を意味する。

　（実施の形態）
　［１．蓄電装置の全般的な説明］
　まず、図１～図３を用いて、実施の形態に係る蓄電装置１の全般的な説明を行う。図１は、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、実施の形態に係る蓄電装置１の分解斜視図である。図３は、実施の形態に係る蓄電素子列２５、拘束部材５０、補強部材８０、及び突出部８１の構成を示す斜視図である。図３では、外装体１０等の図示は省略されている。

　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。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、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られる。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、化石燃料（ガソリン、軽油、液化天然ガス等）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、リニアモーターカー、並びに、ディーゼル機関及び電気モーターの両方を備えるハイブリッド電車が例示される。蓄電装置１は、家庭用または事業用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いることができる。

　図１及び図２に示すように、蓄電装置１は、複数の蓄電素子２０を含む蓄電素子列２５と、蓄電素子列２５を収容する外装体１０とを備える。本実施の形態では、蓄電素子列２５には８個の蓄電素子２０が含まれている。本実施の形態では、蓄電素子列２５は、拘束部材５０によって、複数の蓄電素子２０の並び方向（配列方向ともいう。本実施の形態ではＸ軸方向）で拘束されている。Ｘ軸方向は第一方向の一例である。蓄電素子列２５の上方にはバスバープレート３０が配置されている。バスバープレート３０は複数のバスバー用開口部３０ａを有し、複数のバスバー用開口部３０ａのそれぞれには、バスバー３３が保持されている。バスバープレート３０の上方には、図示されていない、制御回路等の電気機器、並びに、電気機器と蓄電素子列２５とを電気的に接続する導電部材等が配置され得る。本実施の形態では、外装体１０には補強部材８０が配置されており、補強部材８０には突出部８１が固定されている。突出部８１及びその周辺の構成については、図４及び図５を用いて後述する。

　外装体１０は、蓄電装置１の外殻を構成する矩形状（箱状）の容器（モジュールケース）である。外装体１０は、蓄電素子列２５及びバスバープレート３０等を所定の位置に固定し、これらを衝撃などから保護する部材である。外装体１０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）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ（変性ＰＰＥを含む））、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ＡＢＳ樹脂、若しくは、それらの複合材料等の絶縁部材、または、絶縁塗装をした金属等により形成されている。

　外装体１０は、外装体１０の本体を構成する外装体本体１２と、蓋体１１とを有している。外装体本体１２は、Ｚ軸プラス方向側に本体開口部１８が形成された有底矩形筒状のハウジングである。具体的には、外装体本体１２は、蓄電素子列２５が載置される底壁部１４と、底壁部１４の周縁から立設された一対の側壁部１５及び一対の側壁部１６とを有する。一対の側壁部１５はＹ軸方向で対向し、一対の側壁部１６はＸ軸方向で対向する。一対の側壁部１５及び一対の側壁部１６の上端縁によって本体開口部１８が形成されている。蓋体１１は、外装体本体１２の本体開口部１８を閉塞する矩形状の部材であり、正極の外部端子９１及び負極の外部端子９２を有している。外部端子９１及び９２は、図示しないバスバー等の導電部材を介して蓄電素子列２５と電気的に接続されており、蓄電装置１は、この外部端子９１及び９２を介して、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電する。外部端子９１及び９２は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製の導電部材で形成されている。

　本実施の形態では、外装体本体１２は、図１及び図２に示すように、外装体本体１２の下端部に、蓄電装置１を、自動車の車体等の他の部材に固定するためのボルト孔１９ａが設けられている。外装体本体１２の一対の側壁部１５のそれぞれの下部には、内側に凹んだ凹部１９が形成されている。この凹部１９は、ボルト孔１９ａにボルトを挿入して他の部材と締結する作業を行うための空間を形成する部分である。外装体本体１２における凹部１９は、蓄電装置１の固定のために必要な部位であり、凹部１９の裏側には、図２に示すように、内方に向けて突出した凸部１９ｂが形成されている。「他の部材」とは、自動車における車体、または、蓄電装置１をエンジンルーム内に配置する場合は、エンジンルーム内の蓄電装置１以外の部材を想定できる。

　蓄電素子２０は、電気を充電し、また、電気を放電できる二次電池（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２０は、扁平な直方体形状（角形）を有しており、本実施の形態では、８個の蓄電素子２０がＸ軸方向に配列されている。蓄電素子２０の大きさ、形状、及び、配列される蓄電素子２０の個数等は限定されず、例えば蓄電素子２０の数は２以上であればよい。蓄電素子２０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２０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２０は、固体電解質を用いた電池であってもよい。蓄電素子２０は、パウチタイプの蓄電素子であってもよい。

　本実施の形態に係る蓄電素子２０は、図３に示すように、金属製の容器２１を備え、容器２１は、一対の長側面２１ａと一対の短側面２１ｂとを有している。複数の蓄電素子２０のそれぞれは、長側面２１ａがＸ軸方向を向く姿勢（短側面２１ｂがＸ軸方向と平行になる姿勢）でＸ軸方向に並べられている。これら複数の蓄電素子２０からなる蓄電素子列２５は、隣り合う２つの蓄電素子２０の間に配置されるセル間スペーサを有してもよく、蓄電素子列２５の両端に配置されるエンドスペーサを有してもよい。複数の蓄電素子２０のそれぞれは、容器２１の容器本体の外面に沿って配置される絶縁フィルムを有してもよい。容器２１の蓋部分には、金属製の電極端子２２（正極端子及び負極端子）が設けられている。電極端子２２（正極端子及び負極端子）は、容器２１の蓋部分から、バスバープレート３０側に向けて（上方、つまりＺ軸プラス方向側に向けて）突出して配置されている。容器２１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。

　バスバー３３は、バスバープレート３０に保持された状態で、少なくとも２つの蓄電素子２０上に配置され、当該少なくとも２つの蓄電素子２０の電極端子２２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３３は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製の導電部材で形成されている。本実施の形態では、５つのバスバー３３を用いて、蓄電素子２０を２個ずつ並列に接続して４セットの蓄電素子群を構成し、かつ、当該４セットの蓄電素子群を直列に接続している。８個の蓄電素子２０の電気的な接続の態様に特に限定はなく、８個の蓄電素子２０の全てが、７個のバスバーよって直列に接続されてもよい。

　拘束部材５０は、蓄電素子列２５に対し配列方向（Ｘ軸方向）の拘束力を与える部材である。より具体的には、蓄電素子列２５に対し、蓄電素子列２５をＸ軸方向及びＹ軸方向から囲む環状の拘束部材５０が配置される。拘束部材５０は、複数の蓄電素子２０の並び方向である第一方向（Ｘ軸方向）の両端のそれぞれに配置されたエンド部材５１と、２つのエンド部材５１を接続する１以上のサイド部材５８とを有する。本実施の形態では、蓄電素子列２５の第三方向（Ｙ軸方向）の両側にサイド部材５８が配置されている。つまり、本実施の形態では、２つのエンド部材５１は、Ｙ軸方向の両側のサイド部材５８によって接続されている。これにより、２つのエンド部材５１は、Ｘ軸方向の移動が拘束される。従って、２つのエンド部材５１の間に配置される蓄電素子列２５は、拘束部材５０から、Ｘ軸方向の拘束力を受ける。その結果、蓄電素子列２５に含まれる複数の蓄電素子２０のそれぞれの膨張が抑制される。

　拘束部材５０は、鉄またはアルミニウム合金などの強度が高い素材で形成される。上記のように蓄電素子列２５にＸ軸方向の拘束力を与える拘束部材５０は、２つのエンド部材５１で蓄電素子列２５をＸ軸方向の両側から挟んだ状態で、２つのサイド部材５８のそれぞれをエンド部材５１と溶接等によって接続することで形成される。なお、１以上のエンド部材５１と１以上のサイド部材５８とが一体に設けられていてもよい。一枚の金属板を３か所以上で折り曲げてその端部同士を接続することで、一対のエンド部材５１に相当する部分と、一対のサイド部材５８に相当する部分をと有する平面視で矩形環状の拘束部材５０が形成されてもよい。

　このように構成された蓄電装置１において、外装体１０には補強部材８０が配置されている。補強部材８０は、鉄等の強度の高い材料で構成された部材であり、蓄電装置１の耐衝撃性等を高める機能を有している。補強部材８０は、外部の衝撃から外装体１０及び蓄電素子列２５等を保護する役目を担っている。本実施の形態では、図２に示すように、補強部材８０は、蓄電素子列２５に沿う姿勢で、外装体１０の底壁部１４の外面（Ｚ軸マイナス方向の面、以下同じ）に固定されている。つまり、補強部材８０は、蓄電素子列２５の底面（底壁部１４に対向する面）と平行な姿勢で、底壁部１４に固定されている。補強部材８０の、底壁部１４への固定の手法に特に限定はないが、接着剤によって補強部材８０が、底壁部１４の外面に固定される。

　本実施の形態では、補強部材８０には、図２及び図３に示すように、上方（Ｚ軸プラス方向）に向けて突出する姿勢で突出部８１が固定されている。突出部８１は、補強部材８０と同じく鉄等の強度の高い材料で構成された部材である。突出部８１は、比較的に小さなピン状の部材であり、Ｘ軸方向から見た場合、図４に示すように、突出部８１の幅Ｗａは、エンド部材５１の幅Ｗｂよりも小さい。突出部８１は、補強部材８０に設けられた穴に圧入されることで補強部材８０に固定される。補強部材８０に対する突出部８１の固定手法は圧入には限定されず、溶接、接着またはネジを用いた結合等によって、突出部８１が補強部材８０に固定されてもよい。突出部８１は、蓄電素子列２５のＸ軸方向の側方に配置されることで、蓄電素子列２５のＸ軸方向の膨れを抑制する部材として機能する。突出部８１は、突出部８１と同じく蓄電素子列２５のＸ軸方向の側方に位置するエンド部材５１には固定されない。

　本実施の形態では、上述のように、外装体本体１２の内部における下端部のＹ軸方向の両側には、内方に向けて突出した凸部１９ｂが形成されている（図２参照）。そこで、外装体本体１２の内部空間を複数の蓄電素子２０の収容空間として効率よく使用するために、サイド部材５８は、凸部１９ｂと干渉しない位置に配置されている。２つのサイド部材５８のそれぞれは、図２及び図３に示すように、２つのエンド部材５１の下端部（Ｚ軸マイナス方向側の端部）以外の位置で、２つのエンド部材５１を接続している。これにより、凸部１９ｂよりも上方の空間を、サイド部材５８の配置領域として使用することができる。しかしながらこの場合、２つのエンド部材５１における下端部は、２つのサイド部材５８のいずれによってもＸ軸方向の移動が拘束されない。つまり、拘束部材５０による拘束力が、蓄電素子列２５の下端部には作用し難い。

　そこで、本実施の形態では、蓄電素子列２５における、Ｘ軸方向の拘束力が作用し難いＺ軸方向（高さ方向）の端部に対してＸ軸方向の拘束力が作用するように、突出部８１が配置されている。以下、上述の図２及び図３に加え、図４及び図５を参照しながら、本実施の形態に係る蓄電装置１が備える突出部８１及びその周辺の構成について説明する。

　［２．突出部及びその周辺の構成について］
　図４は、実施の形態に係る突出部８１の配置位置を示す第１の断面図である。図４では、外装体本体１２、補強部材８０、及び突出部８１のＩＶ－ＩＶ断面（図２参照）が簡易的に図示されている。図５は、実施の形態に係る突出部８１の配置位置を示す第２の断面図である。図５では、外装体本体１２、補強部材８０、及び突出部８１のＶ－Ｖ断面（図２参照）が簡易的に図示されており、蓄電素子列２５及び拘束部材５０（エンド部材５１及びサイド部材５８）については、断面図ではなく側面図で表されている。

　図４及び図５に示すように、本実施の形態に係る蓄電装置１では、蓄電素子列２５のＸ軸方向の側方に突出部８１が配置されている。蓄電素子列２５のＸ軸方向の両側のそれぞれにはエンド部材５１が配置されており、突出部８１は、エンド部材５１を挟んで、蓄電素子列２５とは反対側に配置されている。つまり、突出部８１は、エンド部材５１を介して蓄電素子列２５を拘束する位置に配置されている。より詳細には、図４及び図５に示すように、エンド部材５１の、蓄電素子列２５とは反対側の面である外面５２のさらに外側に、突出部８１は位置する。すなわち、突出部８１は、エンド部材５１に機械的に接続（嵌合、ネジを用いた結合、圧入、溶接、溶着等により接続）されておらず、突出部８１は、エンド部材５１の外面５２に接触または近接した状態で配置されている。つまり、突出部８１は、蓄電素子列２５がＸ軸方向に膨らむことでＸ軸方向に移動する、または、移動しようとするエンド部材５１に接触することで、エンド部材５１の移動を規制できる位置に配置されている。突出部８１は、エンド部材５１を介さずに蓄電素子列２５をＸ軸方向で拘束するよう配置されてもよいが、この態様については、図８を用いて後述する。

　本実施の形態において、突出部８１は、図２、図３、及び図５に示すように、蓄電素子列２５に対し、Ｘ軸方向の両側に配置されている。すなわち、Ｘ軸方向に並ぶ一対の突出部８１の間に蓄電素子列２５が配置されている。このような一対の突出部８１が、Ｙ軸方向に２組配置されており、計４つの突出部８１によって、蓄電素子列２５のＸ軸方向の膨れが、Ｙ軸方向においてバランスよく抑制される。

　これら突出部８１のそれぞれは、１つの補強部材８０に固定されており、かつ、補強部材８０は、外装体１０（外装体本体１２）の底壁部１４の外面に固定されている。従って、複数の突出部８１のそれぞれは、底壁部１４を貫通した状態で配置されている。具体的には、図４及び図５に示すように、底壁部１４には貫通孔１４ａが設けられており、複数の突出部８１のそれぞれは、当該突出部８１に対応する位置にある貫通孔１４ａを貫通した状態で配置される。突出部８１と貫通孔１４ａの内面とは図示しない接着剤によって接着される。これにより、突出部８１の外周面と貫通孔１４ａの内面との隙間が接着剤によって埋められる。つまり、外装体１０は、貫通孔１４ａの位置において所定の気密性を確保することができる。貫通孔１４ａの位置における気密性の確保のために、ガスケット等の他の部材を用いてもよい。

　このように、突出部８１は、外装体１０の底壁部１４を貫通して配置されるため、突出部８１は、底壁部１４の内面（Ｚ軸プラス方向側の面）から突出した状態となる。つまり、突出部８１は、底壁部１４の内面に載置される蓄電素子列２５の下端部（Ｚ軸マイナス方向の端部）の側方に位置する。従って、本実施の形態では、突出部８１は、主として蓄電素子列２５の下端部に、Ｘ軸方向の拘束力を与えることができる。この場合であっても、突出部８１は、本実施の形態ではエンド部材５１を介して蓄電素子列２５に拘束力を与えるため、突出部８１による拘束力を、比較的に広い面で蓄電素子列２５に作用させることができる。さらに、蓄電素子列２５の下端部よりも上の部分は、図４及び図５に示すように、一対のエンド部材５１を接続するサイド部材５８が配置されているため、一対のエンド部材５１による比較的に大きい拘束力が、蓄電素子列２５の下端部よりも上の部分に作用する。すなわち本実施の形態に係る蓄電装置１では、上述のように、外装体１０の形状（凸部１９ｂ、図４参照）に起因して、上下方向においてサイド部材５８を配置できない範囲に、突出部８１が配置される。これにより、蓄電素子列２５における、一対のエンド部材５１による拘束力が作用し難い部分に、突出部８１による拘束力を与えることができる。つまり、拘束部材５０及び突出部８１によって、蓄電素子列２５のＸ軸方向の膨れが、上下方向においてバランスよく抑制される。

　以上、説明したように、本実施の形態に係る蓄電装置１は、蓄電素子列２５と、蓄電素子列２５を収容する外装体１０と、エンド部材５１と、補強部材８０と、突出部８１とを備える。蓄電素子列２５は、第一方向であるＸ軸方向に並べられた複数の蓄電素子２０により形成されている。エンド部材５１は、蓄電素子列２５のＸ軸方向の側方に配置されている。補強部材８０は、蓄電素子列２５の、Ｘ軸方向に直交するＺ軸方向の側方において、蓄電素子列２５に沿う姿勢で配置されている。突出部８１は、補強部材８０から突出して設けられ、外装体１０の内部において蓄電素子列２５のＸ軸方向の側方に位置し、かつ、エンド部材５１に固定されていない。Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交するＹ軸方向における突出部８１の幅Ｗａはエンド部材５１のＹ軸方向の幅Ｗｂよりも小さい。

　このように、本実施の形態に係る蓄電装置１では、蓄電素子列２５に対し、蓄電素子列２５の並び方向（Ｘ軸方向）の側方に突出部８１が位置する。これにより、１以上の蓄電素子２０がＸ軸方向に膨らむことによる蓄電素子列２５の膨れを突出部８１によって抑制できる。突出部８１は、外部からの衝撃から蓄電素子列２５を保護する補強部材８０から突出している。つまり、突出部８１の基礎の部分である補強部材８０が比較的に高い剛性または強度を持つため、突出部８１による蓄電素子列２５の膨れ防止機能の実効性が向上する。突出部８１は、エンド部材５１に対し、ネジを用いた結合または圧入等によって固定する必要はない。より具体的には、突出部８１は、エンド部材５１だけでなく、外装体１０の内部に存在する他の部材に機械的に接続する必要はない。従って、蓄電装置１を組み立てる際に、突出部８１が設けられた補強部材８０、及び、エンド部材５１を容易に配置できる。さらに、突出部８１は、エンド部材５１の幅以上の幅を有する必要がないため、突出部８１を備えることによる蓄電装置１の大型化または重量の増加が抑制される。このように、本態様に係る蓄電装置１によれば、簡易な構成で蓄電素子列２５の膨れを抑制できる。

　本実施の形態において、補強部材８０は、外装体１０の外部に配置されており、突出部８１は、補強部材８０と蓄電素子列２５とを隔てる、外装体１０の壁部（本実施の形態では底壁部１４）を貫通した状態で配置されている。

　この構成によれば、補強部材８０は、外装体１０を保護する部材としても機能するため、Ｚ軸方向から与えられた衝撃による外装体１０の損傷が抑制される。さらに、蓄電素子列２５の膨れ抑制のための突出部８１が、外装体１０の底壁部１４の外面に対する補強部材８０の位置決めとしても機能する。これにより、突出部８１及び補強部材８０の、外装体１０に対する正規の位置への配置及び固定のための作業が容易化される。強度を高めるため、補強部材８０が鉄等の金属で形成されている場合には、樹脂等の絶縁材料で形成された外装体１０の底壁部１４によって、金属製の補強部材８０と蓄電素子列２５とを電気的に絶縁できる。

　本実施の形態では、Ｘ軸方向において、蓄電素子列２５と突出部８１との間にエンド部材５１の一部が位置する。具体的には、エンド部材５１は、Ｘ軸方向において、突出部８１と、蓄電素子列２５との間に配置されている。つまり、突出部８１は、エンド部材５１を介して蓄電素子列２５に拘束力を与えるように配置されている。

　この構成によれば、蓄電素子列２５がＸ軸方向に膨らんだ場合、突出部８１は、エンド部材５１に接触することで、エンド部材５１を介して、蓄電素子列２５に、膨れを抑制するための反力（拘束力）を与えることができる。従って、比較的に広い面で、蓄電素子列２５を押圧する状態となり、これにより、効率よく蓄電素子列２５の膨れを抑制できる。

　本実施の形態において、補強部材８０のＸ軸方向の長さは、蓄電素子列２５のＸ軸方向の長さよりも長い。突出部８１は、蓄電素子列２５の、Ｘ軸方向における両側のそれぞれに配置されている。

　このように、本実施の形態では、蓄電素子列２５の並び方向であるＸ軸方向の両側に突出部８１が位置する（図３及び図５参照）。さらに、これら一対の突出部８１は、１つの補強部材８０によって連結されている。従って、蓄電素子列２５がＸ軸方向に膨らむことで、蓄電素子列２５が一対の突出部８１に挟まれた状態になった場合、一対の突出部８１は、蓄電素子列２５を強固に拘束でき、その結果、より確実に、蓄電素子列２５のＸ軸方向の膨れを抑制できる。

　本実施の形態において、突出部８１は、Ｙ軸方向に複数並んで配置されている。より具体的には、図３及び図４に示すように、蓄電素子列２５のＸ軸方向の一方側には、Ｙ軸方向に並ぶ２つの突出部８１が配置されている。

　Ｙ軸方向に並ぶ複数の突出部８１は、Ｘ軸方向に膨れようとする蓄電素子列２５の膨れをＹ軸方向でバランスよく抑制できる。本実施の形態では、これら複数の突出部８１は、１つの補強部材８０によって連結されているため、蓄電素子列２５の膨張力を受けた場合における、複数の突出部８１の相互間のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれが生じ難い。そのため、安定的に蓄電素子列２５の膨れを抑制できる。

　以上、実施の形態に係る蓄電装置１について、突出部８１及びその周辺の構成を中心に説明した。しかし、突出部８１及びその周辺の構成は、図２～図５に示す構成とは異なる構成であってもよい。そこで、以下に、蓄電装置１が採用し得る突出部８１及びその周辺の構成についての変形例を、上記実施の形態との差分を中心に説明する。

　［３－１．実施の形態の変形例１］
　図６は、実施の形態の変形例１に係る突出部８１及びその周辺の構成を示す拡大斜視図である。図６では、本変形例に係るエンド部材５１ａの下端部及びその周辺の断面が簡易的に図示されており、蓄電素子列２５については、その存在範囲がドットを付した領域で表されている。

　図６に示すように、本変形例に係る突出部８１は、補強部材８０から突出して設けられ、外装体１０の内部において蓄電素子列２５のＸ軸方向の側方に位置し、かつ、拘束部材５０ａが有するエンド部材５１ａに固定されていない。図６には表されていないが、Ｙ軸方向における突出部８１の幅はエンド部材５１ａのＹ軸方向の幅よりも小さい。これらの構成は、上記実施の形態と共通する。本変形例では、突出部８１は、Ｘ軸方向において、エンド部材５１ａの蓄電素子列２５とは反対側の外面５２ａと、蓄電素子列２５との間に配置されており、この点で、上記実施の形態とは異なる。

　この構成によれば、突出部８１は、エンド部材５１ａよりも外側に位置しないため、突出部８１の存在によって、蓄電装置１のＸ軸方向のサイズが増加し難い。より具体的には、本変形例では、突出部８１は、エンド部材５１ａの外面５２ａより内側に位置する開口部５４であって、補強部材８０に対向する端面に設けられた開口部５４に挿入されている。この場合であっても、Ｘ軸方向において、蓄電素子列２５と突出部８１との間にエンド部材５１ａの一部が位置する。従って、突出部８１は、エンド部材５１ａのＸ軸方向の移動を規制する規制部材として機能する。すなわち、蓄電素子列２５がＸ軸方向に膨らんだ場合、突出部８１は、エンド部材５１ａの開口部５４の内周面５４ａに接触することで、エンド部材５１ａを介して、蓄電素子列２５に、膨れを抑制するための反力（拘束力）を与えることができる。従って、比較的に広い面で、蓄電素子列２５を押圧する状態となる。これにより、効率よく蓄電素子列２５の膨れを抑制できる。

　［３－２．実施の形態の変形例２］
　図７は、実施の形態の変形例２に係る突出部８１及びその周辺の構成を示す部分平面図である。図７では、本変形例に係る拘束部材５０ｂのＺ軸方向の端部の平面図（Ｚ軸プラス方向から見た場合の図）が簡易的に図示されている。図７では、蓄電素子列２５については、その存在範囲がドットを付した領域で表されており、補強部材８０の外形が太線の破線で図示されている。図７では、エンド部材５１ｂについては、エンド部材５１ｂを構成する第一部材５６ａ及び第二部材５６ｂを識別しやすいように、これら部材のそれぞれに互いに異なる種類の破線を付している。

　本変形例に係る突出部８１は、補強部材８０から突出して設けられ、外装体１０の内部において蓄電素子列２５のＸ軸方向の側方に位置し、かつ、拘束部材５０ｂが有するエンド部材５１ｂに固定されていない。Ｙ軸方向における突出部８１の幅はエンド部材５１ｂのＹ軸方向の幅よりも小さい。これらの構成は、上記実施の形態と共通する。さらに、突出部８１は、Ｘ軸方向において、エンド部材５１ｂの蓄電素子列２５とは反対側の外面５２ｂと、蓄電素子列２５との間に配置されている。この構成は、上記変形例１と共通する。本変形例では、エンド部材５１ｂが、２つの部材（第一部材５６ａ及び第二部材５６ｂ）で構成されている点で、上記実施の形態及び変形例１とは異なる。

　具体的には、本変形例において、第一部材５６ａは、平板状の部材であり、蓄電素子列２５のＸ軸方向の端面と、比較的に広い面で接触する部材である。第二部材５６ｂは、図７に示すように、Ｘ軸方向において第一部材５６ａと積層された部材である。第二部材５６ｂは、第一部材５６ａの外側（蓄電素子列２５から遠い側、Ｘ軸プラス方向）に位置し、かつ、外側に膨出した膨出部５７を有している。第一部材５６ａ及び第二部材５６ｂの素材としては、鉄またはアルミニウム合金等の金属が採用されており、第一部材５６ａ及び第二部材５６ｂは、溶接によって接合されている。第一部材５６ａ及び第二部材５６ｂの接合の手法としては、溶接以外に、かしめ、圧入、または締結等が採用され得る。

　第二部材５６ｂの膨出部５７の内側の面と、第一部材５６ａとの間に、突出部８１の挿入が可能な大きさの開口部５５が形成されている。すなわち、本変形例では、突出部８１は、エンド部材５１ｂの外面５２ｂより内側に位置する開口部５５であって、補強部材８０に対向する端面に設けられた開口部５５に挿入されている。この場合であっても、Ｘ軸方向において、蓄電素子列２５と突出部８１との間にエンド部材５１ｂの一部が位置する。従って、突出部８１は、エンド部材５１ｂのＸ軸方向の移動を規制する規制部材として機能する。すなわち、蓄電素子列２５がＸ軸方向に膨らんだ場合、突出部８１は、エンド部材５１ｂの第一部材５６ａの外面に接触することで、エンド部材５１ｂを介して、蓄電素子列２５に、膨れを抑制するための反力を与えることができる。従って、比較的に広い面で、蓄電素子列２５を押圧する状態となる。これにより、効率よく蓄電素子列２５の膨れを抑制できる。

　本変形例では、２つの部材（第一部材５６ａ及び第二部材５６ｂ）の間の空間（隙間）が、突出部８１が挿入可能な開口部５５として利用されている。従って、エンド部材５１ｂに開口部を形成するための穴あけ加工は不要である。

　第二部材５６ｂの膨出部５７（エンド部材５１ｂの開口部５５）は、エンド部材５１ｂにおいてＺ軸方向の全域に延在している必要はない。膨出部５７（開口部５５）は、少なくとも、エンド部材５１ｂの下端部（Ｚ軸マイナス方向側の端部）において、突出部８１の挿入が可能なサイズに形成されていればよい。

　［３－３．実施の形態の変形例３］
　図８は、実施の形態の変形例３に係る突出部８１及びその周辺の構成を示す断面図である。図８における断面の位置は、図５における断面の位置に準じている。図８では、外装体本体１２、補強部材８０、及び突出部８１の断面が簡易的に図示されており、蓄電素子列２５及び拘束部材５０ｃ（エンド部材５１ｃ及びサイド部材５８）については、断面図ではなく側面図で表されている。

　本変形例に係る突出部８１は、補強部材８０から突出して設けられ、外装体１０の内部において蓄電素子列２５のＸ軸方向の側方に位置し、かつ、拘束部材５０ｃが有するエンド部材５１ｃに固定されていない。図８には表されていないが、Ｙ軸方向における突出部８１の幅はエンド部材５１ｃのＹ軸方向の幅よりも小さい。これらの構成は、上記実施の形態と共通する。

　本変形例では、エンド部材５１ｃのＺ軸方向の幅が、実施の形態に係るエンド部材５１（図５参照）よりも狭い点で、上記実施の形態とは異なる。つまり、本変形例に係るエンド部材５１ｃは、Ｚ軸方向において蓄電素子２０（蓄電素子列２５）の最も膨らみやすい部分である中央部を圧迫でき、かつ、蓄電素子列２５の下端部を覆わないサイズに形成されている。この場合、突出部８１は、図８に示すように、Ｘ軸方向において、エンド部材５１ｃを介さずに蓄電素子列２５と対向する。この場合であっても、蓄電素子列２５がＸ軸方向に膨れようとする場合、突出部８１は、蓄電素子列２５と接触することで、蓄電素子列２５に、膨れを抑制するための反力（拘束力）を与えることができる。

　つまり、外装体１０等との干渉を避けるために、拘束部材５０ｃを、蓄電素子列２５の下端部に配置しない場合でも、その下端部のＸ軸方向の外側に突出部８１を配置することにより、拘束部材５０ｃが拘束できない部分に、Ｘ軸方向の拘束力を与えることができる。

　図８には図示されていないが、蓄電素子列２５のＸ軸方向の端部に絶縁材料で形成されたエンドスペーサが配置されている場合、突出部８１が金属製であっても、突出部８１と蓄電素子列２５とはエンドスペーサによって絶縁される。蓄電素子列２５のＸ軸方向の端部にエンドスペーサ等の絶縁部材が配置されているかいないかに関わらず、金属製の突出部８１と、蓄電素子列２５とをより確実に絶縁するために、突出部８１に、樹脂などの絶縁材料で形成されたカバーを取り付けてもよい。当該カバーは、突出部８１及び蓄電素子列２５の一方が他方を損傷させることを抑制するための緩衝部材として機能してもよい。

　[４．他の変形例について]
　以上、本実施の形態及びその変形例に係る蓄電装置１について説明したが、本発明は、上記実施の形態及び変形例には限定されない。今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではなく、本発明の範囲には、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。

　エンド部材５１の形状は、いわゆるエンドプレートと呼ばれる平板状の形状である必要はない。例えば、比較的厚みが大きいブロック状の形状でもよい。エンド部材５１に、Ｘ軸方向かつ内側に凹む凹部であって、Ｘ軸方向における突出部８１の少なくとも一部を収容する凹部が形成されていてもよい。つまり、突出部８１とエンド部材５１とは、Ｘ軸方向で接触するだけでなく、Ｙ軸方向で接触するように構成されてもよい。これにより、蓄電素子列２５が膨れることによるＸ軸方向の押圧力をエンド部材５１が受けた場合に、突出部８１はより確実にエンド部材５１の移動を抑制できる。サイド部材５８の形状についても特に限定はなく、平板状及び棒状等の各種の形状から適宜選択できる。

　突出部８１は、図３等に示すような円柱形状である必要はない。突出部８１は、角柱形状などの、Ｚ軸方向に垂直な断面が多角形の形状であってもよい。さらに、突出部８１は、突出方向の先端に、拘束部材５０及び蓄電素子列２５の配置を容易にするための傾斜面または湾曲面が設けられてもよい。突出部８１は、突出方向に長尺な棒状である必要はない。突出部８１は、直方体形状、円錐台形状、または、角錐台形状等の、一般的にブロック状と認識される形状であってもよい。

　突出部８１は、補強部材８０に設けられた穴に圧入されることで補強部材８０に固定されるとしたが、突出部８１は、補強部材８０に一体に設けられてもよい。つまり、補強部材８０と突出部８１とが別部材である必要はない。補強部材８０と突出部８１とが別部材であるか否かに関わらず、突出部８１は、補強部材８０の一部として扱われてもよい。つまり、実施の形態に係る蓄電装置１は、補強部材８０を備え、補強部材８０は突出部８１を有する、と表現もできる。

　補強部材８０は、外装体１０の内部に配置されていてもよい。蓄電素子列２５と、外装体１０の底壁部１４との間に補強部材８０が配置されてもよい。この場合、樹脂などの絶縁材料で形成された板状またはシート状の部材を、補強部材８０と蓄電素子列２５との間に配置することで、金属製の補強部材８０と蓄電素子列２５とを絶縁できる。補強部材８０は、外装体１０の底壁部１４の厚み内に収容されてもよい。インサート成形によって、補強部材８０を内包する底壁部１４が成型されてもよい。補強部材８０の形状及びサイズは、図２に示す形状及びサイズには限定されない。Ｘ軸方向に並ぶ一対の突出部８１を接続するＸ軸方向に長尺状の棒体が、補強部材８０として採用されてもよい。複数の棒状の部材が組み合わされることで、フレーム構造の補強部材８０が構成されてもよい。

　上記の、実施の形態に係るエンド部材５１及び突出部８１に関する各種の補足事項は、変形例１～３に係るエンド部材５１ａ～５１ｃ及び突出部８１に適用されてもよい。上記実施の形態に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

　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　蓄電装置
　１０　外装体
　１１　蓋体
　１２　外装体本体
　１４　底壁部
　１４ａ　貫通孔
　２０　蓄電素子
　５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ　拘束部材
　５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ　エンド部材
　５２、５２ａ、５２ｂ　外面
　５４、５５　開口部
　５８　サイド部材
　８０　補強部材
　８１　突出部

Claims

　第一方向に並べられた複数の蓄電素子により形成された蓄電素子列と、
　前記蓄電素子列を収容する外装体と、
　前記蓄電素子列の前記第一方向の側方に配置されたエンド部材と、
　前記蓄電素子列の、前記第一方向に直交する第二方向の側方において、前記蓄電素子列に沿う姿勢で配置された補強部材と、
　前記補強部材から突出して設けられ、前記外装体の内部において前記蓄電素子列の前記第一方向の側方に位置し、かつ、前記エンド部材に固定されていない突出部と、を備え、
　前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向における前記突出部の幅は前記エンド部材の前記第三方向の幅よりも小さい、
　蓄電装置。
　前記補強部材は、前記外装体の外部に配置されており、
　前記突出部は、前記補強部材と前記蓄電素子列とを隔てる、前記外装体の壁部を貫通した状態で配置されている、
　請求項１に記載の蓄電装置。
　前記エンド部材は、前記第一方向において、前記突出部と、前記蓄電素子列との間に配置されている、
　請求項１または２に記載の蓄電装置。
　前記突出部は、前記第一方向において、前記エンド部材の前記蓄電素子列とは反対側の外面と、前記蓄電素子列との間に配置されている、
　請求項１または２に記載の蓄電装置。
　前記補強部材の前記第一方向の長さは、前記蓄電素子列の前記第一方向の長さよりも長く、
　前記突出部は、前記蓄電素子列の、前記第一方向における両側のそれぞれに配置されている、
　請求項１または２に記載の蓄電装置。
　前記突出部は、前記第三方向に複数並んで配置されている、
　請求項１または２に記載の蓄電装置。