JP6330634B2 - 蓄電モジュール - Google Patents

Description

本発明は、蓄電モジュールに関する。

従来、複数の単電池からなる単電池群を有する蓄電モジュールとして、特許文献１に記載のものが知られている。この蓄電モジュールは、単電池群に、蓄電素子から発生するガスを通気するダクトが取り付けられている。

蓄電素子には、蓄電素子の内部で発生したガスを排出するためのベントが形成されている。このベントと、ダクトとの間は、密封部材によりシールされている。

特開２０１１−１０８６５３号公報

しかしながら、上記の技術によれば、ベントと、ダクトとの間は密封部材よりシールされているので、部品点数が多くなり、製造コストが増大する。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、製造コストが低減された蓄電モジュールを提供することを目的とする。

本発明は、内部で発生するガスを排出する排気口を有する複数の蓄電素子からなる蓄電素子群と、前記蓄電素子群に取り付けられるカバーと、を備えた蓄電モジュールであって、前記蓄電素子群は前記排気口が配置された排気面を有し、前記排気面を覆うように前記カバーが取り付けられており、前記複数の蓄電素子のそれぞれには、前記排気口の周囲をループ状に囲うガイド部が形成されており、前記カバーのうち前記排気面に対向する対向面には、前記ガイド部に密着する被ガイド部が形成されており、前記カバーには、前記排気口に連通すると共に前記排気口から排気されるガスが通気されるダクトが設けられている。

本発明によれば、ガイド部と被ガイド部とが密着して嵌合することにより、ガイド部と被ガイド部との間はシールされる。これにより、ガイド部と被ガイド部とをシールするための部材を別途設ける必要がないので、部品点数を削減できる。この結果、蓄電モジュールの製造コストを低減することができる。

本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。

前記カバーには、前記カバーを前記蓄電素子群に向かって押圧する押圧部材が取り付けられることが好ましい。

上記の態様によれば、被ガイド部をガイド部に対して確実に密着させることができるので、ガイド部と被ガイド部との間のシール性を向上させることができる。

前記蓄電素子群は前記複数の蓄電素子が並び方向に並べられてなり、前記蓄電素子群には前記複数の蓄電素子を前記並び方向から加圧する加圧部材が取り付けられることが好ましい。

上記の態様によれば、蓄電素子内でガスが発生して内圧が高まった場合に、加圧部材により、蓄電素子が膨張することを抑制することができる。

前記カバーには、前記カバーを前記蓄電素子群に向かって押圧する押圧部材が取り付けられており、前記蓄電素子群は前記複数の蓄電素子が並び方向に並べられてなり、前記蓄電素子群には前記複数の蓄電素子を前記並び方向から加圧する加圧部材が取り付けられており、前記押圧部材及び前記加圧部材の一方には係止部が設けられており、他方には前記係止孔が設けられており、前記係止部が前記係止孔の孔縁部と弾性的に係止していることが好ましい。

上記の態様によれば、押圧部材と加圧部材とは弾性的に係止されているので、蓄電素子群を確実に押圧又は加圧することができる。

本発明によれば、蓄電モジュールの製造コストを低減させることができる。

実施形態１に係る蓄電モジュールにおいて、加圧部材と、保持ケースと、蓄電素子群と、カバーと、押圧部材と、を示す分解斜視図 保持ケースを示す正面図 加圧部材と、保持ケースと、蓄電素子群と、カバーと、押圧部材と、を組み付けた状態を示す斜視図 加圧部材と、保持ケースと、蓄電素子群と、カバーと、押圧部材と、を組み付けた状態を示す側面図 加圧部材と、保持ケースと、蓄電素子群と、カバーと、押圧部材と、を組み付けた状態を示す平面図 加圧部材を示す斜視図 押圧部材を示す斜視図 加圧部材と、保持ケースと、蓄電素子群と、カバーと、押圧部材と、を組み付けた状態を示す正面図 蓄電モジュールを示す分解斜視図 蓄電モジュールのアッパーカバーを取り外した状態を示す正面図 蓄電モジュールを示す斜視図 ダクトと、ガイドリブと、ガイド壁との構造を示す断面図 押圧部材を蓄電素子側に押圧する前の状態を示す断面図 押圧部材を蓄電素子側に押圧した後の状態を示す断面図 カバーを示す背面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１５を参照しつつ説明する。本実施形態に係る蓄電モジュール１０は、複数の蓄電素子１１からなる蓄電素子群１２と、この蓄電素子群１２に取り付けられるカバー１３と、を備える。蓄電モジュール１０は、自動車、電気自動車、又はハイブリッド車等の車両において、電源、又は補助電源として用いられる。なお、以下の説明においては、Ｚ方向を上方とし、Ｙ方向を右方とし、Ｘ方向を前方とする。

なお、上記の方向は実施形態の説明の便宜のために用いるのであって、蓄電モジュール１０は、車両に任意の姿勢で取り付けることができる。

図１に示すように、蓄電素子１１は、偏平な直方体形状をなしている。蓄電素子１１は、正極及び負極からなる一対の電極端子１４を有する。電極端子１４は、蓄電素子１１の一の面から突出して形成されており、一対の電極端子１４の間には、蓄電素子１１の内部で発生したガスを排気するための排気口１５が形成されている。蓄電素子１１のうち、排気口１５が形成された面は排気面１６とされる。本実施形態においては、排気面１６に、一対の電極端子１４が形成されている。

蓄電素子１１としては、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、ニッケル水素二次電池等、必要に応じて任意の蓄電素子を用いることができる。本実施形態では、リチウムイオンキャパシタが用いられている。

複数の蓄電素子１１は、合成樹脂製の保持ケース１７に保持されるようになっている。保持ケース１７は、蓄電素子１１が収容されるキャビティ１８が上下方向（並び方向）に複数（本実施形態では４つ）並んで形成されている。各キャビティ１８は前方に開口されている。各キャビティ１８内には、蓄電素子１１が前方から収容されるようになっている。蓄電素子１１は、キャビティ１８内に収容された状態で、排気面１６が前方を向く姿勢で配されるようになっている。

図２に示すように、キャビティ１８の内壁には、キャビティ１８に内方に向かって突出する複数のリブ１９が形成されている。リブ１９は前後方向に延びて形成されている。複数の電池は、その外面がリブ１９に当接した状態でキャビティ１８内に位置決め状態で保持されるようになっている。

図３〜図５に示すように、保持ケース１７の前側の面には、合成樹脂製のカバー１３が取り付けられるようになっている。カバー１３は、保持ケース１７の前面と対応する形状をなしており、保持ケース１７に取り付けられた状態で、保持ケース１７の前面を塞ぐようになっている。

保持ケース１７の外面には、前端部寄りの位置にロック部２０Ａが形成されている。カバー１３のうちロック部２０Ａに対応する位置には、ロック部２０Ａと弾性的に係合する被ロック部２１Ａが形成されている。ロック部２０Ａと被ロック部２１Ａとが弾性的に係合することにより、保持ケース１７にカバー１３が組み付けられるようになっている。

保持ケース１７には、後方から、金属製の加圧部材２２が組み付けられるようになっている。加圧部材２２は板状をなしており、上下方向に細長い基部２３と、基部２３の上下両端部から前方に延びる細長い加圧部２４Ａ，２４Ｂと、を有する。

保持ケース１７の上下両面には、加圧部材２２の加圧部２４Ａ，２４Ｂと当接する被加圧部２５が形成されている。被加圧部２５が加圧部２４Ａ，２４Ｂによって上下方向から挟み付けられることにより、被加圧部２５に対して上下方向からの圧力が加わり、この圧力によって、蓄電素子１１に対して上下方向から力が加わるようになっている。

図６に示すように、加圧部２４Ａ，２４Ｂのうち、下側に位置する下側加圧部２４Ｂの前端部には、係止孔２６が貫通して形成されている。この係止孔２６に、金属製の押圧部材２７に形成された係止部２８が係止するようになっている。係止部２８は、係止孔２６に上方から挿入された後に、下方から係止孔２６の孔縁部に当接するようになっている。これにより、押圧部材２７と加圧部材２２とは弾性的に係止されるようになっている。

図７に示すように、押圧部材２７は、カバー１３の前方からカバー１３に組み付けられるようになっている。押圧部材２７は、係止部２８から二股に分かれて上下方向に延びる押圧部２９を有する。図８に示すように、押圧部材２７がカバー１３に組み付けられた状態で、２つの押圧部２９の間には、ダクト３０が位置するようになっている。

２つの押圧部２９の上端部には、それぞれ、加圧部材２２に固定するための固定片３１が形成されている。各固定片３１には、ボルト３２が挿通される挿通孔３３が貫通されている。

加圧部材２２の加圧部２４Ａ，２４Ｂのうち、上側に位置する上側加圧部２４Ａの前端部には、押圧部２９の固定片３１を固定するための固定部３４が形成されている。固定部３４の左右両端部には、ボルト３２が螺合されるねじ孔３５が形成されている。このねじ孔３５は、内部にねじ山が形成された貫通孔としてもよく、また、バーリング加工によって形成してもよく、また、ナットを圧入又は溶接することにより形成してもよい。

固定部３４に固定片３１を重ねた状態でボルト３２をねじ孔３５に螺合することにより、加圧部材２２と押圧部材２７とが固定されると共に、押圧部材２７によってカバー１３が前方から押圧される。これにより、カバー１３が蓄電素子１１の排気面１６に対して前方から押圧されるようになっている。

図９及び図１０に示すように、蓄電素子１１の電極端子１４には金属製のバスバー３６が取り付けられている。電極端子１４の外周面にはねじ山が形成されており、このねじ山にナット３７が螺合されることにより、電極端子１４とバスバー３６とが電気的に接続されるようになっている。バスバー３６によって、隣り合う蓄電素子１１の電極端子１４同士が電気的に接続されるようになっている。

バスバー３６には回路基板３８と接続される基板接続部３９が延設されている。この基板接続部３９と、回路基板３８とがボルト４０により固定されている。

回路基板３８には、蓄電素子１１の状態（電圧、電流、温度等）が判断する回路が形成されている。

図１１に示すように、カバー１３には、前方から、アッパーカバー４１が更に組み付けられるようになっている。カバー１３に形成されたロック部２０Ｂと、アッパーカバー４１に形成された被ロック部２１Ｂとが弾性的に係合することにより、カバー１３とアッパーカバー４１とが一体に組み付けられるようになっている。カバー１３にアッパーカバー４１が組み付けられた状態で、アッパーカバー４１は、電極端子１４、バスバー３６、及び回路基板３８を前方から覆うようになっている。これにより、電極端子１４、バスバー３６、及び回路基板３８に異物が干渉することを抑制するようになっている。

バスバー３６のうち、下端部に配されたバスバー３６と、上端部に配されたバスバー３６は、それぞれ外部接続端子４２に接続されるようになっている。外部接続端子４２は、電線等の電力導体（図示せず）に接続されて、外部機器（図示せず）に電力を供給するようになっている。

さて、図１２に示すように、蓄電素子１１の排気口１５は排気面１６から陥没して形成されており、これにより排気口１５の周囲には、排気口１５を囲うように閉じたループ状をなすガイド壁４３（ガイド部）が形成されている。本実施形態においては、排気口１５は前方から見て円形状をなしている。

図１３に示すように、複数の蓄電素子１１が保持ケース１７に収容され、保持ケース１７にカバー１３が組み付けられた状態において、カバー１３のうち、蓄電素子１１の排気面１６に対向する対向面４４には、ガイド壁４３に対応する位置に、ガイド壁４３に嵌合するガイドリブ４５（被ガイド部）が形成されている。ガイドリブ４５は後方から見て円形状に形成されている。

図１４に示すように、ガイドリブ４５とガイド壁４３は、加圧部材２２が保持ケース１７に組み付けられ、更に、カバー１３側から押圧部材２７が加圧部材２２に対して組み付けられてボルト３２により固定されることにより、ガイドリブ４５がガイド壁４３の内側に嵌合するようになっている。このとき、ガイドリブ４５の外面は、ガイド壁４３の内面と密着するようになっている。これにより、ガイドリブ４５の外面とガイド壁４３の内面とはシールされる。

カバー１３には、上下方向に延びる円筒形状のダクト３０が一体に形成されている。ダクト３０の一方の端部（本実施形態では下端部）は閉じられており、他方の端部（本実施形態では上端部）は開口されている。ダクト３０の開口端部には、図示しないゴム管等の他の部材が取り付けられるようになっている。ダクト３０を通って開口端部にまで達したガスは、ゴム管等を通って、車両の外部へと案内されるようになっている。

図１５に示すように、各ガイドリブ４５の内側の領域には、ダクト３０の内部と連通する連通口４６が形成されている。これにより、複数の蓄電素子１１の排気口１５から排出されたガスは、１つのダクト３０内へと通気されるようになっている。

（実施形態の作用、効果）
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態に係る蓄電モジュール１０は、内部で発生するガスを排出する排気口１５を有する複数の蓄電素子１１からなる蓄電素子群１２と、蓄電素子群１２に取り付けられるカバー１３と、を備えた蓄電モジュール１０であって、蓄電素子群１２は排気口１５が配置された排気面１６を有し、排気面１６を覆うようにカバー１３が取り付けられており、複数の蓄電素子１１のそれぞれには、排気口１５の周囲をループ状に囲うガイド壁４３が形成されており、カバー１３のうち排気面１６に対向する対向面４４には、ガイド壁４３の内面に密着して嵌合するガイドリブ４５が形成されており、カバー１３には、排気口１５に連通すると共に排気口１５から排気されるガスが通気されるダクト３０が設けられている。

本実施形態によれば、ガイド壁４３とガイドリブ４５とが密着して嵌合することにより、ガイド壁４３の内面とガイドリブ４５の外面との間はシールされる。これにより、ガイド壁４３とガイドリブ４５とをシールするための部材を別途設ける必要がないので、部品点数を削減できる。この結果、蓄電モジュール１０の製造コストを低減することができる。

また、本実施形態によれば、カバー１３には、カバー１３を蓄電素子群１２に向かって押圧する押圧部材２７が取り付けられている。これより、ガイドリブ４５をガイド壁４３に対して確実に密着させることができるので、ガイド壁４３とガイドリブ４５の間のシール性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、蓄電素子群１２は複数の蓄電素子１１が上下方向に並べられてなり、蓄電素子群１２には複数の蓄電素子１１を上下方向から加圧する加圧部材２２が取り付けられている。これにより、蓄電素子１１内でガスが発生して内圧が高まった場合に、加圧部材２２により、蓄電素子１１が膨張することを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、押圧部材２７には係止部２８が設けられており、加圧部材２２には係止孔２６が設けられており、係止部２８は係止孔２６の孔縁部と弾性的に係止している。これにより、押圧部材２７と加圧部材２２は弾性的に係止されているので、蓄電素子群１２を確実に押圧又は加圧することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）本実施形態では、蓄電素子１１に形成されたガイド壁４３と、カバー１３に形成されたガイドリブ４５とが嵌合する構成としたが、これに限られず、例えば、蓄電素子にガイドリブが形成されて、カバーにガイド壁が形成される構成としてもよく、必要に応じて、ガイド部と被ガイド部の構成は任意の構成を採用することができる。

（２）押圧部材２７は省略してもよい。

（３）加圧部材２２は省略してもよい。

：蓄電モジュール１０
：蓄電素子１１
：蓄電素子群１２
：カバー１３
：排気口１５
：排気面１６
：加圧部材２２
：係止孔２６
：押圧部材２７
：係止部２８
：ダクト３０
：ガイド壁（ガイド部）４３
：ガイドリブ４５

Claims (4)

1. 内部で発生するガスを排出する排気口を有する複数の蓄電素子からなる蓄電素子群と、前記蓄電素子群に取り付けられるカバーと、を備えた蓄電モジュールであって、
   前記蓄電素子群は前記排気口が配置された排気面を有し、前記排気面を覆うように前記カバーが取り付けられており、
   前記複数の蓄電素子のそれぞれには、前記排気口の周囲をループ状に囲うガイド部が形成されており、
   前記カバーのうち前記排気面に対向する対向面には、前記ガイド部に密着する被ガイド部が形成されており、
   前記カバーには、前記排気口に連通すると共に前記排気口から排気されるガスが通気されるダクトが設けられている蓄電モジュール。
2. 前記カバーには、前記カバーを前記蓄電素子群に向かって押圧する押圧部材が取り付けられる請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 前記蓄電素子群は前記複数の蓄電素子が並び方向に並べられてなり、前記蓄電素子群には前記複数の蓄電素子を前記並び方向から加圧する加圧部材が取り付けられる請求項１または請求項２に記載の蓄電モジュール。
4. 前記カバーには、前記カバーを前記蓄電素子群に向かって押圧する押圧部材が取り付けられており、
   前記蓄電素子群は前記複数の蓄電素子が並び方向に並べられてなり、前記蓄電素子群には前記複数の蓄電素子を前記並び方向から加圧する加圧部材が取り付けられており、
   前記押圧部材及び前記加圧部材の一方には係止部が設けられており、他方には係止孔が設けられており、前記係止部が前記係止孔の孔縁部と弾性的に係止している請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。

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