WO2025134685A1

WO2025134685A1 - 電源装置及び電源装置用電源ケース並びに電源装置の製造方法

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Publication number: WO2025134685A1
Application number: PCT/JP2024/041497
Authority: WO
Inventors: 琢夢三浦
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2023-12-22
Filing date: 2024-11-22
Publication date: 2025-06-26
Anticipated expiration: 2026-06-22

Abstract

電源装置は、複数の二次電池セルを接続した複数の電池モジュールと、電源ケースとを備える。電源ケースは、複数の電池モジュールを挿抜可能な状態にそれぞれ収納する複数の挿抜口を開口した第一面と、第一面と対向する第二面と、を有するケース本体と、ケース本体の一部に固定される、ケース本体と別部材で構成されたプレート部とを備える。プレート部は、複数の電池モジュールを各端面側からそれぞれ、ケース本体の各挿抜口から第二面側に向かって挿入する際に、該電池モジュールの端面と干渉することで押し込み量を規制するストッパ部を設けている。

Description

電源装置及び電源装置用電源ケース並びに電源装置の製造方法

　本開示は、電源装置及び電源装置用電源ケース並びに電源装置の製造方法に関する。

　リチウムイオン二次電池等の充電可能な二次電池セルを複数、直列や並列に接続した電池モジュールは、駆動対象の機器を駆動させる電源装置として各分野で利用されている。例えば、二次電池セルを複数、直列や並列に接続した電池モジュールを複数本、ラックに挿入したバックアップ用電源装置が利用されている。

　データセンター向けのバックアップ用電源装置は、複数の電池モジュールと、電装部品と、電源ケースとで構成される。各電池モジュールは、挿抜可能な構造となっている。また電源装置は、電池モジュールの抜き差しの際、電池モジュールと電装部品とが干渉しないように、内部にストッパ部が設けられている。

　このようなストッパを用いて、電池モジュールをラックに挿入する際の、電池モジュールの位置決めを行っている。具体的には、電池モジュールを規定の位置まで押し込んだ状態で、それ以上電池モジュールを押し込めないように、ストッパが電池モジュールの端面と当接する。これにより、電池モジュールは定位置に保持される。またこの状態で、電源ケースの奥側に配置された回路基板上に実装されたケース側コネクタに、電池モジュールの端面に設けられた電池側コネクタが嵌合されて、電池モジュールは電源ケースの回路基板と電気的に接続される。

米国特許出願明細書ＵＳ２０１９／０２７３３６６Ａ明細書米国特許出願明細書ＵＳ２０１８／００６３９８８Ａ明細書

　電源装置を構成する電池モジュールの高容量、高出力化が要求されている。しかしながら、より多くの二次電池セルを含めようとして電池モジュールを長大化すると、これに応じてストッパ部の位置を変更するように、電源ケースを設計し直す必要があった。特に電池モジュールの挿入しろの位置決めとなるストッパ部の位置は、電池モジュールの長手方向の長さによって変わるため、長手方向の長さが異なる電池モジュールに対して電源ケースの設計を共通化することができないという問題があった。

　本開示の一の課題は、電池モジュールの長手方向の長さが変動しても対応可能な電源装置を提供することにある。また他の課題は、電池モジュールの長さが異なる場合でも電源ケースを共通化することが可能な電源装置を提供することにある。なお、本開示のこれらの目的や課題の記載は、他の目的や課題の存在を妨げるものではない。また本開示の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。さらに本開示の明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

　本開示の一形態に係る電源装置は、複数の二次電池セルをそれぞれ有する複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールを収納する電源ケースとを備える。電源ケースは、前記複数の電池モジュールを挿抜可能な状態にそれぞれ収納する複数の挿抜口を開口した第一面と、前記第一面と対向する第二面と、を有するケース本体と、前記ケース本体の一部に固定される、前記ケース本体と別部材で構成されたプレート部とを備える。前記プレート部は、前記複数の電池モジュールを前記複数の電池モジュールの各端面側からそれぞれ、前記ケース本体の前記複数の挿抜口の各挿抜口から前記第二面側に向かって挿入する際に、前記複数の電池モジュールの前記各端面と干渉することで押し込み量を規制するストッパ部を設けてなる。

　また本開示の他の形態に係る電源ケースは、複数の二次電池セルを接続した複数の電池モジュールを収納するための電源装置用電源ケースであって、前記複数の電池モジュールを、挿抜可能な状態にそれぞれ収納する複数の挿抜口を開口した第一面と、前記第一面と対向する第二面と、を有するケース本体と、前記ケース本体の一部に固定される、前記ケース本体と別部材で構成されたプレート部と、を備える。前記プレート部は、前記複数の電池モジュールを各端面側からそれぞれ、前記ケース本体の各挿抜口から前記第二面側に向かって挿入する際に、該電池モジュールの端面と干渉することで押し込み量を規制するストッパ部を設けている。

　さらに本開示の一形態に係る電源装置の製造方法は、複数の二次電池セルをそれぞれ有する複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールを収納する電源ケースと、を備える電源装置の製造方法である。前記電源ケースは、前記複数の電池モジュールを挿抜可能な状態にそれぞれ収納する複数の挿抜口を複数開口した第一面と、前記第一面と対向する第二面と、を有するケース本体と、前記ケース本体の一部に固定される、前記ケース本体と別部材で構成されたプレート部とを備える電源ケースと、を備える。その製造方法は、前記複数の電池モジュールを前記複数の電池モジュールの各端面側からそれぞれ、前記ケース本体の各挿抜口から前記第二面側に向かって挿入する際に、該電池モジュールの端面と干渉することで押し込み量を規制するストッパ部を設けた前記プレート部を準備する工程と、前記プレート部を、前記ケース本体の一部に固定する工程とを含む。

　本開示の一形態に係る電源装置及び電源装置用電源ケース並びに電源装置の製造方法によれば、ストッパ部を設けたプレート部をケース本体と別部材で構成することにより、挿入する電池モジュールの長さが変更されても、これに応じてストッパ部の位置を変更したプレート部のみを交換することで対応でき、ケース本体を再設計する事態を回避できる。

図１は、実施形態１に係る電源装置に、一の電池モジュールを挿抜する状態を示す分解斜視図である。図２は、図１の電源装置を背面側から見た分解斜視図である。図３は、図１の電源装置の電源ケースの分解斜視図である。図４は、図３の電源ケースを背面側から見た分解斜視図である。図５は、図４の電源ケースから回路基板と絶縁シートを外した分解斜視図である。図６は、図５の電源ケースの拡大斜視図である。図７は、図５の電源ケースからプレート部を外した分解斜視図である。図８は、図１の電源装置のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における垂直断面図である。図９は、図１の電池モジュールの分解斜視図である。図１０は、実施形態１に係る電源装置の模式断面図である。図１１は、図１０のケース本体に異なる長さの電池モジュールを挿入した状態を示す模式断面図である。図１２は、比較例に係る電源装置を背面側から見た分解斜視図である。図１３は、比較例に係る電源装置のストッパ部を示す拡大斜視図である。図１４は、比較例に係る電源装置において、電源ケースに電池モジュールを挿入する様子を示す模式断面図である。図１５は、図１４の電源装置において、電池モジュールが長大化した状態を示す模式断面図である。図１６は、変形例に係る電源装置を示す模式断面図である。図１７は、プレート部の斜視図である。図１８は、実施形態２に係る電源装置のプレート部を示す斜視図である。図１９は、実施形態３に係る電源装置のプレート部を示す斜視図である。

　本開示の形態は、以下の構成や特徴によって特定されてもよい。

　本開示の他の形態に係る電源装置は、上記形態において、前記ケース本体は、前記複数の挿抜口からそれぞれ連通して、前記複数の電池モジュールをそれぞれ収納する複数の収納空間を内部に形成している。

　また本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、各収納空間の底面において、前記プレート部の端面を該底面よりも上に表出させない。上記構成により、電池モジュールを電源ケースに挿入する際にプレート部の端面が干渉して挿入を妨げる事態を回避できる。

　さらに本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記ケース本体の内面において、該ケース本体の、前記複数の電池モジュールを載置する載置面と、前記プレート部の上面とが、同一平面状に形成されている。上記構成により、プレート部をケース本体に付加しつつも、プレート部の追加による高さ方向の変化を生じさせずに、電池モジュールを押し込む際にプレート部が干渉する事態を回避できる。

　さらにまた本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記ケース本体は、その底面の一部を開口させた底面開口を形成しており、前記プレート部が、前記底面開口を閉塞するように配置されている。

　さらにまた本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、さらに、前記ケース本体の内部において、前記複数の電池モジュールの端面と、前記第二面との間に配置される回路基板を備えており、前記プレート部は、前記回路基板の一部を固定するためのプレート側基板固定部を設けている。上記構成により、電源ケースに挿入される電池モジュールの長さの変更に応じて、回路基板の幅を変更した際にも、プレート部に設けるプレート側基板固定部の位置を、変更した回路基板の幅に応じて調整でき、ケース本体を再設計することなく、異なる奥行の回路基板に対応できる。

　さらにまた本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記ケース本体は、前記回路基板の他の一部を固定するためのケース側基板固定部を設けている。上記構成により、ケース本体に設けたケース側基板固定部の位置を固定しながら、プレート部に設けたプレート側基板固定部の位置を、プレート部を交換することで可変として、異なる幅の回路基板を固定することが可能となる。

　さらにまた本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記回路基板は、前記電池モジュールの挿入方向に沿う姿勢に、前記ケース本体内に載置されている。上記構成により、電池モジュールとケース本体の第二面の間に、回路基板を水平姿勢で保持できる。

　さらにまた本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記ケース本体は、前記第一面において、前記複数の挿抜口を、横並びに開口させている。上記構成により、複数の電池モジュールを横並びの姿勢で、電源ケースに対し挿抜することが可能となる。

　さらにまた本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記ストッパ部が、断面視において半円状に形成されている。

　さらにまた本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記電源装置が、データセンター用のバックアップ電源である。上記構成により、特にデータセンターのバックアップ用電源装置においては、電池モジュール等の口径のサイズが規格上で規定されているため、電池モジュールを大きくして高容量化を図るには奥行方向にしか延長できないところ、奥行方向にモジュール長さを変更するとストッパ部を含む電源ケース自体を設計し直さねばならない問題を、ストッパ部を別部材のプレート部に設けることで、ケース本体を共通としたまま対応可能とできるようになる。

　さらにまた本開示の他の形態に係る電源装置の製造方法は、上記いずれかの形態において、前記プレート部を準備する工程が、電池モジュールのモジュール長さの想定される最大値をＬmax、電池モジュールのモジュール長さの想定される最小値をＬminとするとき、前記プレート部の奥行方向のプレート長さＤ１を、Ｄ１＞Ｌmax－Ｌminとなるように決定する工程を含む。これにより、プレート部のプレート長さの範囲内で、ストッパ部を設ける位置を変更して、想定される電池モジュールのモジュール長さの全域に対応可能とできる。

　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本開示の技術思想を具体化するための例示であって、本開示は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本開示の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本開示を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

　本開示の電源装置は、据え置き型の電源装置、例えばデータセンターのバックアップ用電源や家庭用、事業所用、工場用の、太陽光発電等で得られた電力を蓄える蓄電装置、あるいは日中のピークカット用の電源等に利用できる。以下、本開示の一実施形態として、データセンターのバックアップ用電源として用いる電源装置について説明する。データセンター向けの電源装置は、サーバー、ストレージ、ネットワークスイッチなどのハードウェアと同じように、ラック等の収納スペースに挿入されて使用される。このようなラックに搭載される電源装置は、パワーシェルフ等とも呼ばれる。

　［実施形態１］
　本開示の実施形態１に係る電源装置１００を図１～図１１に示す。これらの図において、図１は実施形態１に係る電源装置１００に、一の電池モジュール２を挿抜する状態を示す分解斜視図、図２は図１の電源装置１００を背面側から見た分解斜視図、図３は図１の電源装置１００の電源ケース１０の分解斜視図、図４は図３の電源ケース１０を背面側から見た分解斜視図、図５は図４の電源ケース１０から回路基板３０と絶縁シート３４を外した分解斜視図、図６は図５の電源ケース１０の拡大斜視図、図７は図５の電源ケース１０からプレート部２０を外した分解斜視図、図８は図１の電源装置１００のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における垂直断面図、図９は図１の電池モジュール２の分解斜視図、図１０は実施形態１に係る電源装置１００の模式断面図、図１１は図１０のケース本体１１に異なる長さの電池モジュール２’を挿入した状態を示す模式断面図を、それぞれ示している。これらの図に示す電源装置１００は、電源ケース１０と、電池モジュール２を備える。また電源ケース１０の背面側には、回路基板３０が配置される。

　（電源ケース１０）
　電源ケース１０は、一以上の電池モジュール２を、挿抜自在に収納するための部材であり、電源装置１００の外形を構成する。電源ケース１０は外形を箱状とするケース本体１１で構成され、第一面１２と、その対向面である第二面１３を有する。図１、図２等の例では、ケース本体１１の正面側を第一面１２、背面側を第二面１３としている。第一面１２には、電池モジュール２をそれぞれ挿抜するための挿抜口１４を開口している。図１、図２等の例では、電源ケース１０のケース本体１１の外形を平板状として、正面側の第一面１２に挿抜口１４を水平面状に並べており、複数の電池モジュール２を横並びに配置している。

　具体的には、図３～図７の分解斜視図に示すように、ケース本体１１を、第一本体ケース１５と第二本体ケース１６と第三本体ケース１７と第四本体ケース１８に４分割している。第一本体ケース１５と第二本体ケース１６は、蓋を構成し、上面を開口するようにコ字状に折曲した第三ケースの上面を第一本体ケース１５と第二本体ケース１６で閉塞する。また、ケース本体１１の背面である第二面１３を、第四本体ケース１８で閉載する。さらにケース本体１１の内部に、複数の仕切り板１９を平行状に互いに離間させて固定して、複数の収納空間３を画成する。各収納空間３は、挿抜口１４から連通して、電池モジュール２を収納する。なお図３～図７の例では、図示の関係上、複数の仕切り板１９を第三本体ケース１７の底面に固定した状態を示しているが、第三本体ケース１７に代えて、あるいは第三本体ケース１７に加えて、第一本体ケース１５に複数の仕切り板１９を固定してもよいことはいうまでもない。また第二本体ケース１６は、複数の仕切り板１９を第一本体ケース１５や第三本体ケース１７に固定した状態で、回路基板３０やプレート部２０にアクセスし易いように、第一本体ケース１５と別に構成したものである。

　（回路基板３０）
　さらにまたケース本体１１の背面側で、第二面１３と電池モジュール２との間には、回路基板３０が配置される。回路基板３０は、電池モジュール２の挿入方向に沿う姿勢に、ケース本体１１内に載置されている。すなわち回路基板３０は、電池モジュール２と第二面１３の間で水平姿勢で保持される。

　回路基板３０は、充放電の電流を検出する電流検出回路や、互いに接続された複数の二次電池セルをそれぞれ有する電池ブロックの電池側回路基板から入力される二次電池セルの電圧や温度等の電池情報から二次電池セルの満充電や残容量を検出、演算する回路や、二次電池セルの充放電を制御する制御回路、あるいは電池が正常であるかどうかを監視する保護回路等の電子回路を実装している。回路基板３０は、矩形状に形成されている。図４等の例では、回路基板３０は、電源ケース１０の背面側において水平姿勢に固定される。この回路基板３０は、例えばガラスエポキシ等の樹脂製とすることが好ましい。

　また回路基板３０をケース本体１１内部に設置するにあたり、図５に示すように絶縁シート３４を介在させてもよい。これにより、回路基板３０の裏面側での絶縁性を高めることができる。

　なお電源ケースは、上述した形態に限られず、筐体部を縦置きに並べるよう、挿抜口をケース本体の上下方向に積層してもよい。また、碁盤目状に筐体部を配置するよう構成してもよい。なお、電源ケース１０の挿抜口１４のすべてに筐体部を挿入する必要はなく、電源装置に要求される出力や容量等に応じて、電源ケースに挿入する筐体部の数を設定してもよい。また挿抜口の開口端の形状や長さは、挿抜される電池モジュールの大きさに応じて設計される。さらにケース本体１１は、放熱性に優れた板金などの金属製とすることが好ましい。

　（電池モジュール２）
　電池モジュール２は、ケース本体１１の挿抜口１４に挿抜される。電池モジュール２の外形は、挿抜し易いよう一方向に延長された棒状に形成される。棒状の電池モジュール２は、箱形に形成することが好ましい。箱形の電池モジュール２は、長手方向ＤＬの一方の端面を、ケース本体１１に各筐体を挿入する挿入面４１とする。また他方の端面を、ケース本体１１に挿入された状態で、このケース本体１１から表出する表出面４２とする。図１等の例では、端面を正方形状とする角柱状に形成されている。ただ、電池モジュールの形状はこれに限らず、端面を長方形状や八角形状等としてもよい。

　各電池モジュール２は、図９に示すように箱形のモジュール筐体４３に複数の二次電池セル１を収納している。各電池モジュール２は、内部の収納する複数本の二次電池セル１を直列や並列に接続した出力を、電源ケース１０側に出力する。このため電池モジュール２は、電源ケース１０と接続するための電池側コネクタ４４を設けている。またケース本体１１は、電池側コネクタ４４と接続するケース側コネクタ３２を設けている。

　電池側コネクタ４４は、電池モジュール２の挿入面４１側に設けられる。またケース側コネクタ３２は、回路基板３０上で、電池モジュール２の挿入面４１と対向する姿勢に設けられる。電池モジュール２をケース本体１１に挿入し、挿入面４１が後述するストッパ部２１に当接して停止される位置において、電池側コネクタ４４がケース側コネクタ３２と係合されるように、これら電池側コネクタ４４とケース側コネクタ３２が配置されている。

　電池モジュール２のモジュール筐体４３は、図９の分解斜視図に示すように、前後方向に延長された箱形に形成されており、その内部に内部アセンブリ４５のアセンブリ収納空間を設けている。このモジュール筐体４３は、断面視コ字状で下面を開口した第一モジュールケース４３Ａと、第一モジュールケース４３Ａの下面を閉塞する第二モジュールケース４３Ｂと、で構成される。これらの第一モジュールケース４３Ａ、第二モジュールケース４３Ｂは、金属板を折曲加工するなどして所定の形状に形成している。このような金属板としては、例えば溶融亜鉛めっき鋼板、アルミニウムやアルミニウム合金が使用できる。

　またモジュール筐体４３の内部のアセンブリ収納空間には、内部アセンブリ４５を収納している。内部アセンブリ４５は、複数の二次電池セル１を含む電池ブロックと、出力端子を備える出力ユニットを備えている。電池ブロックは、例えば多数の円筒型の二次電池セル１を垂直姿勢で互いに平行な姿勢となるように並べて電池ホルダに収納している。電池ホルダは、好ましくは、絶縁性、耐熱性に優れた材質で構成され、例えばポリカーボネートやＡＢＳ等の樹脂製とする。複数の二次電池セル１は、並列及び直列に接続される。この二次電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。二次電池セル１をリチウムイオン二次電池とする電池モジュール２は、容積と重量に対する出力を大きくできる。ただ、二次電池セルには、リチウムイオン電池に代わって、リチウムポリマー電池やニッケル水素電池も使用できる。したがって、本開示は、二次電池セルをリチウムイオン電池に特定せず、二次電池セルには、充電できる全ての電池を使用できる。

　さらに電池ブロックは、電池ホルダの側面に垂直姿勢でモジュール基板を配置しており、二次電池セル１の端面電極に接続されたリード板４６をモジュール筐体４３に接続して、互いに直列に接続される二次電池セル１の中間電位を検出している。さらに、モジュール筐体４３は、複数の二次電池セル１の状態を検出する電子回路を備えている。この電子回路は、二次電池セル１が直列や並列に接続された電池集合体の総電位や、中間の電位を検出する電圧検出回路や、複数の二次電池セル１の温度を検出する回路を含んでいる。

　（プレート部２０）
　また電源ケース１０は、図５～図７、図１０に示すように、ケース本体１１の一部に固定される、ケース本体１１と別部材で構成されたプレート部２０を備えている。プレート部２０は、複数の電池モジュール２を各端面（挿入面４１）側からそれぞれ、ケース本体１１の各挿抜口１４から第二面１３側に向かって挿入する際に、該電池モジュール２の端面（挿入面４１）と干渉するすなわち当接することで押し込み量を規制するストッパ部２１を設けている。このように、ストッパ部２１を設けたプレート部２０をケース本体１１と別部材で構成することで、挿入する電池モジュール２’のモジュール長さが、図１０のＬ１から図１１のＬ２に変更されても、これに応じてストッパ部２１’の位置を変更したプレート部２０’を準備することで対応でき、ケース本体１１を再設計する事態を回避できる。

　ここで、比較例に係るデータセンター向けの電源装置６００を図１２の分解斜視図に示す。この図に示すようにデータセンター向けの電源装置６００は、電源ケース６１０と、電源ケース６１０に挿抜される複数の電池モジュール６０２と、電装部品６３０で構成される。電池モジュール６０２は、着脱可能な構造となっており、交換可能に構成されている。このような電源装置６００は、電池モジュール６０２の抜き差しの際、電池モジュール６０２と電装部品６３０とが干渉しないように、電源ケース６１０にストッパ部が設けられている。ストッパ部は、電池モジュール６０２の挿入しろの位置決めのために設けられており、輪留め等とも呼ばれる。図１３の電源装置７００においては、ストッパ部７２１としてピン状の形態のものが利用されている。

　このようなストッパ部８２１を用いて、図１４の模式断面図に示すように、電池モジュール８０２を電源ケース８１０に挿入する際、電池モジュール８０２の位置決めを行っている。具体的には、電池モジュール８０２を規定の位置まで押し込んだ状態で、それ以上電池モジュール８０２を押し込めないように、ストッパ部８２１が電池モジュール８０２の端面と当接する。これにより、電池モジュール８０２は定位置に保持される。またこの状態で、電源ケース８１０の奥側に配置された回路基板８３０上に実装されたケース側コネクタ８３２に、電池モジュール８０２の端面に設けられた電池側コネクタ８４４が嵌合されて、電池モジュール８０２は電源ケース８１０の回路基板８３０と電気的に接続される。

　このようなデータセンター向けの電源装置は、ラック等の収納スペースに挿入されて使用される。一方で、データセンター向け等の用途で利用される設備類は、電源装置も含めたサーバー、ストレージ、ネットワークスイッチなどのハードウェアを規格に準拠した製品とすることが一般的となっている。例えばバックアップ用途に利用される電池モジュールは、ラックの中央に配置される電源装置の中に６つ搭載される。このような規格は複数あるところ、代表的な規格においては、ラックに搭載する機器の高さをＯＵ（オープンユニット）と呼ばれる単位で規定されている。この内、１ＯＵは１．８９インチ（４８ｍｍ）であり、その幅は２１インチ（５３３．４ｍｍ）となっている。

　近年、生成ＡＩの需要増などにより、電源装置を構成する電池モジュール２の高容量、高出力化が要求されている。しかしながら、規格の制約により、電池モジュールの幅方向にサイズを大きくすることができない。このため、電池モジュールを大きくする必要がある。この場合、電源装置を設置するラックのサイズを変更せずに、電池モジュールを大型化するには、電源装置の奥行方向、すなわち電池モジュールを挿入する長手方向に電池モジュールを大きくする必要がある。したがって、電源装置を設置するラックの収納スペースの奥側の電装部を縮小する必要があった。

　例えば図１４に示す電源装置８００において、電池モジュール８０２の容量を増やすために、図１５に示す電源装置９００のように全長を図１４のモジュール長さＬ１よりも長い、Ｌ２とした電池モジュール９０２を、電源ケース９１０にセットする例を考える。電装部を構成する回路基板９３０の基板長さも、これに応じてＢ１からＢ２に縮小される。この場合、電池モジュール９０２の長さが図１４の電池モジュール８０２よりも長いため、電池モジュール９０２を電源ケース９１０内に定位置に位置決めするためのストッパ部９２１の位置は、図１４のストッパ部８２１よりも左側にずらす必要がある。この結果、図１５の電源ケース９１０は図１４の電源ケース８１０と外形は同じであるものの、その内部においてストッパ部を設けた位置が異なるため、新たに設計し直す必要があった。このように、電池モジュールの挿入しろ位置決めとなるストッパ部の位置は、電池モジュールの長手方向の長さによって変わるため、長手方向の長さが異なる電位モジュールに対して電源ケースの設計を共通化することはできなかった。

　これに対し本実施形態に係る電源装置１００では、図７の分解斜視図に示すように、ケース本体１１と別部材で構成されたプレート部２０にストッパ部２１を設けることで、ケース本体１１に挿入する電池モジュール２の長さがＬ１からＬ２に変更されても、これに応じてストッパ部２１の位置を変更したプレート部２０に交換すれば、ケース本体１１を再設計することなく対応でき、多品種の電池モジュール２に対してもケース本体１１を共通化して製造コストの削減を図ることが可能となる。

　特にデータセンターのバックアップ用電源装置においては、電池モジュール等の口径のサイズが規格上で規定されているため、電池モジュールを大きくして高容量化を図るには奥行方向にしか延長できないところ、奥行方向にモジュール長さを変更するとストッパ部を含む電源ケース自体を設計し直さねばならない問題を、ストッパ部２１を別部材のプレート部２０に設けることで、ケース本体１１を共通としたまま対応可能とできるようになる。

　ストッパ部２１を設ける位置は、電池モジュール２のモジュール長さに応じて決定される。図１０のように、電池モジュール２のモジュール長さＬ１に応じて、ケース本体１１の第一面１２からＬ１の位置にストッパ部２１が設けられる。一方、図１１のように電池モジュール２’がモジュール長さＬ２の場合は、ストッパ部２１’はプレート部２０’において第一面１２からＬ２の位置に設けられる。このように、電池モジュール２のモジュール長さに応じて、ストッパ部２１を設ける位置を調整できるように、プレート部２０の奥行方向、すなわち電池モジュール２を挿入する長手方向ＤＬのプレート長さＤ１は、想定される電池モジュール２のモジュール長さに応じて設計される。具体的には、Ｄ１＞（想定される電池モジュールのモジュール長さの最大値Ｌmax）－（想定される電池モジュールのモジュール長さの最小値Ｌmin）となるように、プレート長さを設計することが好ましい。

　また、プレート部２０は、回路基板３０の一部を固定するためのプレート側基板固定部２２を設けている。このような構成とすることで、図１１に示すようにケース本体１１に挿入される電池モジュール２’の長さの変更に応じて、回路基板３０’の奥行方向の幅、すなわち基板長さを変更した際にも、プレート部２０’に設けるプレート側基板固定部２２’の位置を、変更した回路基板３０’の基板長さに応じて調整でき、ケース本体１１を再設計することなく、異なる基板長さの回路基板３０に対応できる。

　一方でケース本体１１は、回路基板３０の他の一部を固定するためのケース側基板固定部３６を設けている。回路基板３０は、ケース側基板固定部３６とプレート側基板固定部２２によって、ケース本体１１及びプレート部２０に固定される。図６、図７の例では、これらケース側基板固定部３６やプレート側基板固定部２２は、内面にねじ溝を切った円柱状のスペーサでそれぞれ構成されているが、ケース側基板固定部３６やプレート側基板固定部２２はこれに限定されず、回路基板３０を固定可能な既知の構成を適宜利用できる。

　また、ケース側基板固定部３６の固定位置は、ケース本体１１の第二面１３側近傍に固定されている一方、プレート側基板固定部２２は、回路基板３０の基板長さに応じて決定される。すなわち、上述の通り基板長さは、モジュール長さによって変化することがあるため、回路基板３０の基板長さの変更によって、ケース本体１１を設計し直すことを避けるために、プレート部２０のプレート側基板固定部２２を調整することで対応している。具体的には、図１０の例では、回路基板３０の基板長さＢ１に応じて、第二面１３から概ねＢ１の位置に、プレート側基板固定部２２が設けられるように、プレート部２０にプレート側基板固定部２２を設ける位置を設計する。また図１１の例では、モジュール長さＬ２に応じて短くなった回路基板３０’の基板長さＢ２に応じて、第二面１３から概ねＢ２の位置にプレート側基板固定部２２’が配置されるように、プレート部２０’にプレート側基板固定部２２を設ける位置を設計する。このようにすることで、基板長さの変更にも、プレート部２０の設計を変更することで対応でき、ケース本体１１の共通化に資する。

　プレート部２０は、各収納空間３の底面３Ｂにおいて、プレート部２０の端面１２０Ｅを底面３Ｂよりも上に表出させないように固定されている。いいかえると、長手方向ＤＬに見て、収納空間３の底面３Ｂからプレート部２０が上方向Ｄｕに突出しないようにしている。長手方向ＤＬに見て、プレート部２０の端面１２０Ｅを各収納空間３の底面３Ｂよりも上に表出させない。このような構成とすることで、電池モジュール２を電源ケース１０に挿入する際にプレート部２０の端面１２０Ｅが引っ掛かって挿入を妨げる事態を回避できる。

　具体的には、プレート部２０は各収納空間３の底面３Ｂと連なる位置に固定される。すなわち、ケース本体１１の内面に画成された収納空間３に電池モジュール２を載置する載置面と、プレート部２０の上面１２０Ａとが、同一平面状となるように形成される。

　図７等の例では、ケース本体１１の底面の一部に底面開口２４を開口させている。プレート部２０は、底面開口２４を閉塞するように配置されている。これにより、プレート部２０をケース本体１１に付加しつつも、プレート部２０の追加による高さ方向の変化を生じさせずに、電池モジュール２を押し込む際にプレート部２０が干渉する事態を回避できる。

　［変形例］
　このように、ケース本体１１にプレート部２０を付加しつつ、収納空間３の底面３Ｂとプレート部２０の上面１２０Ａを同一平面状にそろえるための構成は、底面開口２４を開口させる形態に限られない。一例として、図１６の模式断面図に示す変形例に係る電源装置１００’では、ケース本体１１の底面の一部で、プレート部２０を固定する部位を部分的に凹状に窪ませた凹部２４’を形成している。このような構成であっても、プレート部２０の上面１２０Ａを収納空間３の底面３Ｂとそろえ、またプレート部２０の端面１２０Ｅが突出する事態を回避することが可能となる。またこの構成であれば、ケース本体１１に開口を設ける構成に比べ、開口を設けないこと、及びケース本体１１を部分的に二重にすることで、ケース本体１１の剛性を高められるという利点も得られる。

　ケース本体１１は、図１、図３等に示すように、その第一面１２において、複数の挿抜口１４を横並びに開口させている。またプレート部２０は、図５～図７等に示すように、複数の収納空間３を横切るように、収納空間３と交差する方向に延長されている。これにより、一枚のプレート部２０でもって、複数の電池モジュール２の端面である挿入面４１の押し込み量を規制できる。

　またプレート部２０の端縁には、図７、図１７等に示すようにケース本体１１の端縁と部分的に係止される係止片２６を設けることができる。これにより、収納空間３の底面３Ｂとプレート部２０の上面１２０Ａとを同一平面状にそろえ易くできる。また、係止片２６は、電池モジュール２の挿入の妨げとならないように、薄く形成したり、設ける位置を調整することが好ましい。

　（ストッパ部２１）
　プレート部２０、２０’は、複数のストッパ部２１、２１’を設けている。各ストッパ部２１、２１’は、図１０、図１１等に示すように、電池モジュール２、２’をケース本体１１の挿抜口１４から第二面１３側に向かって挿入する際に、電池モジュール２、２’の挿入面４１と干渉することで押し込み量を規制する。このためストッパ部２１、２１’は、各収納空間３に対応する位置に、それぞれ設けられる。図１０等の例では、収納空間３毎に一個のストッパ部２１が設けられているが、この構成に限られず、例えば収納空間毎に複数個のストッパ部を設けてもよい。

　ストッパ部２１は、電池モジュール２の挿入面４１に干渉して、ストッパ部２１の位置よりも奥側に電池モジュール２を押し込むことを妨げられれば足りるので、その形状は干渉し易い任意の形状とできる。図１７の斜視図に示す例では、アーチ状にストッパ部２１を形成している。ここでは、アート状のストッパ部２１は断面視において半円状に形成されている。このようなストッパ部２１は、プレート部２０を金属板で形成する際、打ち抜きによって容易に形成できる利点が得られる。

　［実施形態２］
　また図１８に示す実施形態２に係る電源装置では、プレート部２０Ｂに設けたストッパ部２１Ｂを、片面を開口させたフード状に形成している。このストッパ部２１Ｂはフード状の開口面でもって、電池モジュール２の端面である挿入面４１に干渉するすなわち当接する。このようなストッパ部２１Ｂも同様に金属板の打ち抜き加工によって容易に形成できる。なお、図１８のストッパ部２１Ｂは、フード状の開口面が電池モジュール２の挿入面４１側と対向する向きに形成する必要がある。ストッパ部２１Ｂが逆向きでは、フード状の傾斜面に沿って電池モジュール２の押し込みを規制できない可能性があるためである。

　［実施形態３］
　さらに図１９に示す実施形態３に係る電源装置では、プレート部２０Ｃに設けたストッパ部２１Ｃを、金属製のプレート部２０にコ字状の切り込みを入れて引き起こすようにして形成している。この構成のストッパ部２１も、容易に形成できる利点が得られる。図１９のストッパ部２１Ｃも、切り込みが電池モジュール２側となる姿勢に形成することが好ましい。逆向きでは、引き起こしたストッパ部２１を、電池モジュール２の押し込みによって倒してしまう懸念があるからである。また、図１９の状態から、各ストッパ部２１Ｃをいずれかの方向に９０°回転させて形成してもよい。これにより、ストッパ部２１Ｃの端縁でもって電池モジュール２の挿入面４１に干渉し、ストッパ部２１Ｃが押し込みによって倒れる方向に曲がる懸念を回避できる。

　なお以上の例では、プレート部２０を金属板で形成する例を説明した。金属板は強度が高く、加工も容易であり好ましい。一方で、図７等に示すように、プレート部２０の上面１２０Ａに固定する回路基板３０との絶縁を考慮する必要があり、絶縁シート３４の付加等のケアが必要となる。

　［電源装置の製造方法］
　このような電源装置の製造方法を、以下説明する。ここでは電源装置１００は、複数の電池モジュール２と、電源ケース１０とを備える。複数の電池モジュール２は、それぞれ複数の二次電池セルを接続している。電源ケース１０は、ケース本体１１とプレート部２０を備える。ケース本体１１は、複数の電池モジュール２を、挿抜可能な状態にそれぞれ収納する複数の挿抜口１４を開口した第一面１２と、第一面１２と対向する第二面１３とを有する。プレート部２０は、ケース本体１１の一部に固定され、ケース本体１１と別部材で構成される。

　まず、複数の電池モジュール２を各端面である挿入面４１側からそれぞれ、ケース本体１１の各挿抜口１４から第二面１３側に向かって挿入する際に、該電池モジュール２の挿入面４１と干渉することで押し込み量を規制するストッパ部２１を設けたプレート部２０を準備する。次に、プレート部２０を、ケース本体１１の一部に固定する。これにより、ストッパ部２１を設けたプレート部２０をケース本体１１と別部材で構成することにより、挿入する電池モジュール２の長さが変更されても、これに応じてストッパ部２１の位置を変更したプレート部２０のみを交換することで対応でき、ケース本体１１を再設計する事態を回避できる。

　プレート部２０を準備する工程は、想定される電池モジュール２のモジュール長さの最大値をＬmax、想定される電池モジュールのモジュール長さの最小値をＬminとするとき、プレート部２０の奥行方向のプレート長さＤ１を、Ｄ１＞Ｌmax－Ｌminとなるように決定する工程を含むことができる。これにより、プレート部２０のプレート長さの範囲内で、ストッパ部２１を設ける位置を変更して、想定される電池モジュール２のモジュール長さの全域に対応可能とできる。

　本開示に係る電源装置及び電源装置用電源ケース並びに電源装置の製造方法は、据え置き型の蓄電装置、例えば家庭用、事業所用、工場用の電源装置、あるいはデータセンターのバックアップ用電源等の用途として好適に利用できる。

１００，１００’　　電源装置
１　　二次電池セル
２　　電池モジュール
３　　収納空間
１０　　電源ケース
１１　　ケース本体
１２　　第一面
１３　　第二面
１４　　挿抜口
１５　　第一本体ケース
１６　　第二本体ケース
１７　　第三本体ケース
１８　　第四本体ケース
１９　　仕切り板
２０，２０’２０Ｂ，２０Ｃ　　プレート部
２１，２１’，２１Ｂ，２１Ｃ　　ストッパ部
２２，２２’　　プレート側基板固定部
２４　　底面開口
２４’　　凹部
２６　　係止片
３０，３０’　　回路基板
３２　　ケース側コネクタ
３４　　絶縁シート
３６　　ケース側基板固定部
４１　　挿入面
４２　　表出面
４３　　モジュール筐体；
４３Ａ　　第一モジュールケース
４３Ｂ　　第二モジュールケース；
４４　　電池側コネクタ
４５　　内部アセンブリ
４６　　リード板
６００　　電源装置
６０２　　電池モジュール
６１０　　電源ケース
６３０　　電装部品
７２１　　ストッパ部
８００　　電源装置
８０２　　電池モジュール
８１０　　電源ケース
８２１　　ストッパ部
８３２　　ケース側コネクタ
８４４　　電池側コネクタ
９００　　電源装置
９０２　　電池モジュール
９１０　　電源ケース
９２１　　ストッパ部
９３０　　回路基板
Ｌ１，Ｌ２　　モジュール長さ
Ｂ１，Ｂ２　　基板長さ
Ｄ１　　プレート長さ

Claims

　複数の二次電池セルをそれぞれ有する複数の電池モジュールと、
　前記複数の電池モジュールを収納する電源ケースと、
を備える電源装置であって、
　電源ケースは、
　　　　前記複数の電池モジュールを挿抜可能な状態にそれぞれ収納する複数の挿抜口を開口した第一面と、前記第一面と対向する第二面と、を有するケース本体と、
　　　　前記ケース本体の一部に固定される、前記ケース本体と別部材で構成されたプレート部と、
　を備え、
　前記プレート部は、前記複数の電池モジュールを前記複数の電池モジュールの各端面側からそれぞれ、前記ケース本体の前記複数の挿抜口の各挿抜口から前記第二面側に向かって挿入する際に、前記複数の電池モジュールの前記各端面と干渉することで押し込み量を規制するストッパ部を設けてなる電源装置。
　請求項１に記載の電源装置であって、
　前記ケース本体は、前記複数の挿抜口からそれぞれ連通して、前記複数の電池モジュールをそれぞれ収納する複数の収納空間を内部に形成しており、
　前記複数の収納空間の各収納空間の底面において、前記プレート部の端面を該底面よりも上に表出させない電源装置。
　請求項１に記載の電源装置であって、
　前記ケース本体の内面において、前記ケース本体の、前記複数の電池モジュールを載置する載置面と、前記プレート部の上面とが、同一平面状に形成されてなる電源装置。
　請求項１に記載の電源装置であって、
　前記ケース本体は、その底面の一部を開口させた底面開口を形成しており、
　前記プレート部が、前記底面開口を閉塞するように配置されてなる電源装置。
　請求項１に記載の電源装置であって、さらに、
　前記ケース本体の内部において、前記複数の電池モジュールの端面と、前記第二面との間に配置される回路基板を備えており、
　前記プレート部は、前記回路基板の一部を固定するためのプレート側基板固定部を設けてなる電源装置。
　請求項５に記載の電源装置であって、
　前記ケース本体は、前記回路基板の他の一部を固定するためのケース側基板固定部を設けてなる電源装置。
　請求項５に記載の電源装置であって、
　前記回路基板は、前記電池モジュールの挿入方向に沿う姿勢に、前記ケース本体内に載置されてなる電源装置。
　請求項１～７のいずれか一項に記載の電源装置であって、
　前記ケース本体は、前記第一面において、前記複数の挿抜口を、横並びに開口させてなる電源装置。
　請求項１～７のいずれか一項に記載の電源装置であって、
　前記ストッパ部が、断面視において半円状に形成されてなる電源装置。
　請求項１～７のいずれか一項に記載の電源装置であって、
　前記電源装置が、データセンター用のバックアップ電源である電源装置。
　複数の二次電池セルをそれぞれ有する複数の電池モジュールを収納するための電源装置用電源ケースであって、
　前記複数の電池モジュールを、挿抜可能な状態にそれぞれ収納する複数の挿抜口を開口した第一面と、前記第一面と対向する第二面と、を有するケース本体と、
　前記ケース本体の一部に固定される、前記ケース本体と別部材で構成されたプレート部と、
を備え、
　前記プレート部は、前記複数の電池モジュールを前記複数の電池モジュールの各端面側からそれぞれ、前記ケース本体の各挿抜口から前記第二面側に向かって挿入する際に、前記複数の電池モジュールの前記各端面と干渉することで押し込み量を規制するストッパ部を設けてなる電源装置用電源ケース。
　複数の二次電池セルをそれぞれ有する複数の電池モジュールと、
　前記複数の電池モジュールを収納する電源ケースと、
を備える電源装置であり、
　前記電源ケースが、
　　　　前記複数の電池モジュールを、挿抜可能な状態にそれぞれ収納する複数の挿抜口を開口した第一面と、前記第一面と対向する第二面と、を有するケース本体と、
　　　　前記ケース本体の一部に固定される、前記ケース本体と別部材で構成されたプレート部とを備える電源ケースと、
　を備える、電源装置の製造方法であって、
　前記複数の電池モジュールを前記複数の電池モジュールの各端面側からそれぞれ、前記ケース本体の前記複数の挿抜口の各挿抜口から前記第二面側に向かって挿入する際に、前記複数の電池モジュールの前記各端面と干渉することで押し込み量を規制するストッパ部を設けた前記プレート部を準備する工程と、
　前記プレート部を、前記ケース本体の一部に固定する工程と、
を含む電源装置の製造方法。
　請求項１２に記載の電源装置の製造方法であって、
　前記プレート部を準備する工程が、前記複数の電池モジュールのモジュール長さの想定される最大値をＬmaxとし、前記複数の電池モジュールの前記モジュール長さの想定される最小値をＬminとするとき、前記プレート部の奥行方向のプレート長さＤ１を、
　　　Ｄ１＞Ｌmax－Ｌmin
となるように決定する工程を含む電源装置の製造方法。