(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に発電要素を収容した蓄電素子とスペーサとを交互に積層した積層体を、拘束部材により該積層方向に拘束した蓄電装置であって、
前記スペーサは、隣接する前記蓄電素子に対向する対向面と、この対向面に沿って流れる冷媒の冷媒通路を形成する第１のリブとを、備え、
前記第１のリブは、前記ケースに当接することにより屈曲しており、
前記対向面には、屈曲した前記第１のリブの少なくとも一部が入り込む凹部が形成されていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記積層方向において、前記凹部と屈曲した前記第１のリブとの間には、隙間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記積層方向における前記凹部の寸法をｔ１とし、前記第１のリブが前記ケースに当接していない状態における前記第１のリブの根元部分の寸法であって、前記対向面から前記第１のリブが突出する方向に対して直交する方向において最大となる寸法をｔ２としたときに、以下の条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置。
ｔ１＞ｔ２
【請求項４】
前記ケースは、少なくとも、互いに向き合う一対の第１のケース側面と、前記第１のケース側面に対して直交する方向に延びて、互いに向き合う第２のケース側面と、隣接する前記第１のケース側面及び前記第２のケース側面とを繋ぐＲ形状の隅部とを有し、
前記第１のリブは、少なくとも前記隅部に当接することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記対向面には、前記冷媒通路内に位置して、該冷媒通路の通路方向に延びる複数の第２のリブであって、前記ケースのうち前記第１のケース側面にのみ当接する前記複数の第２のリブが形成されていることを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記スペーサは、樹脂であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項７】
ケース内に発電要素を収容した蓄電素子とスペーサとを交互に積層した積層体を、拘束部材により該積層方向に拘束した蓄電装置に用いられる前記スペーサであって、
隣接する前記蓄電素子に対向する対向面と、この対向面に沿って流れる冷媒の冷媒通路を形成する第１のリブとを、備え、
前記第１のリブは、前記ケースに当接することにより屈曲しており、
前記対向面には、屈曲した前記第１のリブの少なくとも一部が入り込む凹部が形成されていることを特徴とするスペーサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隣接する蓄電素子の間に配置されるスペーサの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境を意識した車両として、車両走行用の電動モータを搭載した電気自動車、ハイブリッド自動車などが注目され、実用されている。電動モータは、充放電可能な蓄電装置から出力される電力により駆動される。
【０００３】
この種の蓄電装置として、ケース内に発電要素を収容した蓄電素子とスペーサとを交互に積層した積層体を、拘束部材により該積層方向に拘束した蓄電装置が知られている。スペーサには、冷媒通路を形成するためのリブが形成されており、このリブはケースに押圧されることにより屈曲する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０８１０５６号公報
【特許文献２】特開２００８−０５３０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の構成では、屈曲したリブがスペーサの本体部分に当接し、ケースとスペーサにより挟圧されるため、ケースの外面に負荷が加わる。そして、車両に搭載された蓄電装置が振動した場合には、ケースの外面に沿ってリブが摺動し、ケースが摺動摩耗を受ける。
【０００６】
そこで、本発明は、冷媒通路を形成するリブから蓄電素子のケースに加わる負荷を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の蓄電装置は、（１）ケース内に発電要素を収容した蓄電素子とスペーサとを交互に積層した積層体を、拘束部材により該積層方向に拘束した蓄電装置であって、前記スペーサは、隣接する前記蓄電素子に対向する対向面と、この対向面に沿って流れる冷媒の冷媒通路を形成する第１のリブとを、備え、前記第１のリブは、前記ケースに当接することにより屈曲しており、前記対向面には、屈曲した前記第１のリブの少なくとも一部が入り込む凹部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
（２）上記（１）の構成において、前記積層方向において、前記凹部と屈曲した前記第１のリブとの間に隙間を形成してもよい。（２）の構成によれば、ケース及び凹部によって第１のリブが挟圧されないため、第１のリブからケースに加わる負荷を抑制することができる。
【０００９】
（３）上記（２）の構成において、前記積層方向における前記凹部の寸法をｔ１とし、前記第１のリブが前記ケースに当接していない状態における前記第１のリブの根元部分の寸法であって、前記対向面から前記第１のリブが突出する方向に対して直交する方向において最大となる寸法をｔ２としたときに、ｔ２としたときに、ｔ１＞ｔ２を満足するのが好ましい。（３）の構成によれば、上記（２）の効果を確実に得ることができる。
【００１０】
（４）上記（１）〜（３）の構成において、前記ケースは、少なくとも、互いに向き合う一対の第１のケース側面と、前記第１のケース側面に対して直交する方向に延びて、互いに向き合う第２のケース側面と、隣接する前記第１のケース側面及び前記第２のケース側面とを繋ぐＲ形状の隅部とを有し、前記第１のリブは、少なくとも前記隅部に当接する。
（４）の構成によれば、摺動摩耗が特に起こり易い隅部を保護することができる。
【００１１】
（５）上記（４）の構成において、前記対向面には、前記冷媒通路内に位置して、該冷媒通路の通路方向に延びる複数の第２のリブであって、前記ケースのうち前記第１のケース側面にのみ当接する前記複数の第２のリブが形成されている。（５）の構成によれば、第２のリブは、摺動摩耗が起こり易い隅部には当接しないため、ケースの摺動摩耗を抑制することができる。
【００１２】
（６）上記（１）〜（５）の構成において、前記スペーサは、樹脂であってもよい。（６）の構成によれば、第１のリブ、第２のリブなどのスペーサを構成する各要素を射出成型法により一体的に成型することができる。これにより、コストを削減することができる。
【００１３】
上記課題を解決するために、本願発明に係るスペーサは、（７）ケース内に発電要素を収容した蓄電素子とスペーサとを交互に積層した積層体を、拘束部材により該積層方向に拘束した蓄電装置に用いられる前記スペーサであって、隣接する前記蓄電素子に対向する対向面と、この対向面に沿って流れる冷媒の冷媒通路を形成する第１のリブとを、備え、
前記第１のリブは、前記ケースに当接することにより屈曲しており、前記対向面には、屈曲した前記第１のリブの少なくとも一部が入り込む凹部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、冷媒通路を形成するリブから蓄電素子のケースに加わる負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】蓄電装置の斜視図である。
【図２】蓄電装置の分解斜視図である。
【図３】Ｘ軸方向から視たスペーサの外観図である。
【図４】第１のリブの端部を拡大して図示した斜視図である（当接前）。
【図５】第１のリブ及び蓄電素子の部分断面図である（通常時）。
【図６】第１のリブ及び蓄電素子の部分断面図である（強干渉時）。
【図７】変形例１に係る第１のリブ及び蓄電素子の部分断面図である（強干渉時）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２を参照しながら、本発明の一実施形態である蓄電装置の概略構成について説明する。図１は蓄電装置の斜視図であり、図２は蓄電装置の分解斜視図である。図１における矢印は、吸気方向及び排気方向を示している。図２では、吸気チャンバ、排気チャンバ及び拘束バンドを省略して図示する。これらの図において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する異なる三軸である。
【００１７】
蓄電装置１は、電池セル（蓄電素子）１１とスペーサ１３とを交互に積層した積層体を備える。この積層体の積層方向両端部には、エンドプレート１４が位置する。拘束バンド１６は、蓄電装置１の上端面に沿ってＸ軸方向に延びており、その両端部は下方に折れ曲がっている。この曲げ部をエンドプレート１４に固定することにより、一対のエンドプレート１４が互いに接近する方向に加圧される。これにより、複数の電池セル１１が拘束される。蓄電装置１は、車両に搭載される。車両は、ハイブリッド自動車、電気自動車であってもよい。車両に搭載された蓄電装置１は、車両走行時に振動する。
【００１８】
電池セル１１は、ケース１１０と、ケース１１０の内部に収容される発電要素（不図示）とを備える。ケース１１０の上面には、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが位置する。正極端子１１ａには段差形状の正極側接続電極１１ｃが接続されている。正極側接続電極１１ｃは、図示しない導電部材を介して、ケース１１０内における発電要素に対して電気的に接続されている。負極端子１１ｂには段差形状の負極側接続電極１１ｄが接続されている。負極側接続電極１１ｄは、図示しない導電部材を介して、ケース１１０内における発電要素に対して電気的に接続されている。電池セル１１は、リチウムイオン電池などの二次電池であってもよい。隣接する電池セル１１は、図示しないバスバーを介して直列に接続されている。
【００１９】
図２を参照して、ケース１１０は、互いに向き合う一対の第１のケース側面１１０ａと、第１のケース側面１１０ａに対して直交する方向に延びて、互いに向き合う一対の第２のケース側面１１０ｂと、第１のケース側面１１０ａ及び第２のケース側面１１０ｂを繋ぐ隅部１１０ｃとを備える。隅部１１０ｃは、Ｒ形状に形成されている。ケース１１０には、アルミニウムを用いることができる。
【００２０】
電池セル１１は、発電要素が充放電する際に膨張し、一対のケース側面１１０ａは互いに離間する方向に膨張する。したがって、スペーサ１３からケース１１０の外面に加わる押圧力は、変動する。
【００２１】
図１を参照して、蓄電装置１のＹ軸方向における一端面には、冷媒を蓄電装置１に導入するための吸気チャンバ１７が取り付けられており、他端面には、吸気チャンバ１７から導入された後、電池セル１１の冷却用いられた冷却風を排出するための排気チャンバ１８が取り付けられている。
【００２２】
次に、図２及び図３を参照しながら、スペーサ１３の構成について説明する。図３は、スペーサをＸ軸方向から視た外観図である。同図において、点線は、ケース１１０、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂの輪郭を示している。
【００２３】
スペーサ１３は、スペーサ対向面（対向面）１３１、第１のリブ１３ａ、第２のリブ１３ｂ、スペーサ脚部１３ｃ及び上側突部１３ｄを備える。スペーサ１３には、樹脂を用いることができる。スペーサ対向面１３１は、隣接する電池セル１１における第１のケース側面１１０ａと向きあっている。第１のリブ１３ａは、スペーサ対向面１３１と第１のケース側面１１０ａとに挟まれた領域において冷媒通路を形成する。つまり、第１のリブ１３ａは、ケース１１０における第１のケース側面１１０ａ及び隅部１１０ｃに当接することにより、冷媒通路からＺ軸方向に冷媒が流出するのを防止する。
【００２４】
図３を参照して、上側に位置する第１のリブ１３ａは、第２のリブ１３ｂに沿って延びるリニアリブ部１３１ａと、リニアリブ部１３１ａの端部から上側突部１３ｄに向かって斜めに延びる傾斜リブ部１３１ｂとを備える。リニアリブ部１３１ａは、Ｙ軸方向の長さが第２のリブ１３ｂと略同じであり、ケース１１０における第１のケース側面１１０ａに当接している。傾斜リブ部１３１ｂは、ケース１１０における第１のケース側面１１０ａ及び隅部１１０ｃに当接している。
【００２５】
下側に位置する第１のリブ１３ａは、第２のリブ１３ｂに沿って延びており、スペーサ脚部１３ｃの上端面と略同一高さに位置し、第１のケース側面１１０ａ及び隅部１１０ｃに当接している。
【００２６】
第２のリブ１３ｂは、冷媒通路の内部に位置する。第２のリブ１３ｂは、冷媒通路の通路方向に延びている。第２のリブ１３ｂは、Ｚ軸方向に所定の間隔を隔てて複数設けられている。第２のリブ１３ｂは、ケース１１０における第１のケース側面１１０ａのみに当接しており、隅部１１０ｃには当接していない。
【００２７】
スペーサ脚部１３ｃは、スペーサ１３のＹ軸方向の両端面に位置する。スペーサ脚部１３ｃは、スペーサ１３を支持する。Ｘ軸方向に隣接するスペーサ脚部１３ｃは、蓄電装置１の組立状態において、互いに接触している（図２参照）。
【００２８】
次に、図４を参照しながら、第１のリブ１３ａの構成について詳細に説明する。図４は、下側に位置する第１のリブ１３ａのＹ軸方向の端部を拡大した斜視図であり、第１のケース側面１１０ａに当接する前の状態を図示している。第１のリブ１３ａは、下斜方向に延びている。スペーサ対向面１３１には、第１のリブ１３ａを矢印方向に屈曲させたときに、第１のリブ１３ａと向きあう位置に凹部１３１ｃが形成されている。ここで、凹部１３１ｃのＸ軸方向（電池セル１１及びスペーサ１３の積層方向）の深さをｔ１、第１のリブ１３ａの突出方向に対して直交する方向の厚みをｔ２としたとき、ｔ１＞ｔ２なる条件を満足するのが好ましい。
【００２９】
次に、図５及び図６を参照しながら、蓄電装置１を車両に搭載した車両搭載時における第１のリブ１３ａの挙動について説明する。ここで、図５及び図６は第１のリブ１３ａ及びケース１１０の部分断面図であり、図５は通常時の状態を示し、図６は強干渉時の状態を示している。これらの図において、スペーサ１３はハッチングにより示している。ここで、強干渉時の状態とは、例えば、充放電により膨張した電池セル１１により、第１のリブ１３ａが凹部１３１ｃに接近する側に強く押し込まれた状態を意味する。通常時の状態とは、例えば、電池セル１１が停止し、電池セル１１から第１のリブ１３ａに加わる押圧力が強干渉時の状態よりも弱くなっている状態を意味する。
【００３０】
図５を参照して、蓄電装置１の組立状態において、第１のリブ１３ａは拘束バンド１６による拘束圧によって矢印方向に押し込まれて、屈曲する。このとき、第１のリブ１３ａは、スペーサ対向面１３１よりも凹部１３１ｃから離間した位置に位置する。図６を参照して、電池セル１１による押圧力がさらに増大すると、第１のリブ１３ａは、凹部１３１ｃの内部に向かってさらに屈曲し、スペーサ対向面１３１よりも凹部１３１ｃに近接した位置に移動する。ただし、第１のリブ１３ａは、凹部１３１ｃには接触していない。
【００３１】
ここで、凹部１３１ｃを省略した構成では、強干渉時に第１のリブ１３ａがスペーサ対向面１３１に当接するため、第１のケース側面１１０ａ及びスペーサ対向面１３１によって第１のリブ１３ａが挟圧され、第１のリブ１３ａから第１のケース側面１１０ａ及び隅部１１０ｃに加わる押圧力が増大する。そして、車両に搭載された蓄電装置１が振動した際に、第１のリブ１３ａが第１のケース側面１１０ａ及び隅部１１０ｃに強く当接した状態で摺動する。
【００３２】
これに対して、本実施形態の構成では、凹部１３１ｃの内部に第１のリブ１３ａの少なくとも一部が入り込むことにより、第１のリブ１３ａ及びスペーサ対向面１３１が干渉するのが防止されるため、第１のリブ１３ａから第１のケース側面１１０ａ及び隅部１１０ｃに加わる押圧力を抑制することができる。したがって、第１のケース側面１１０ａ及び隅部１１０ｃにおける摺動摩耗を少なくすることができる。なお、上側の第１のリブ１３ａは、下側の第１のリブ１３ａと同じ構成であるため、説明を省略する。
【００３３】
第１のリブ１３ａ及び電池セル１１が互いに強干渉するのを防止する技術として、樹脂よりも弾性係数が高いゴムなどにより第１のリブ１３ａを構成する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、スペーサ１３のうち第１のリブ１３ａとこれ以外の要素とを、二色成型により同時に成型する必要があるため、コストが増大する。また、蓄電装置１の振動時に、ケース１１０の外面を第１のリブ１３ａが摺動することにより、ゴムが摩耗するおそれがある。これに対して、本実施形態の構成によれば、スペーサ１３が全て樹脂で構成されるため、成型コストが削減され、第１のリブ１３ａの摩耗を抑制することができる。
【００３４】
また、本発明者等は、図３に図示するように、第１のリブ１３ａに当接するケース１１０の部位のうち、特に隅部１１０ｃにおいて摺動摩耗が起こり易いことを発見した。すなわち、蓄電装置１が上下に振動した際に、特に隅部１１０ｃにおいて振動摩耗が起こり易くなることを発見した。本実施形態の構成によれば、第１のリブ１３ａから隅部１１０ｃに加わる押圧力を軽減できるため、ケース１１０の隅部１１０ｃにおいて摺動摩耗を起こりにくくすることができる。
【００３５】
また、凹部１３１ｃのＸ軸方向（電池セル１１及びスペーサ１３の積層方向）の深さをｔ１、第１のリブ１３ａの突出方向に対して直交する方向の厚みをｔ２としたとき、ｔ１＞ｔ２なる条件を満足するように構成することにより、屈曲した第１のリブ１３ａが凹部１３１ｃに当接するのを効果的に抑制することができる。換言すると、凹部１３１ｃのＹ軸方向における単位長さ当たりの体積をＶ１、第１のリブ１３ａのＹ軸方向における単位長さあたりの体積をＶ２としたときに、Ｖ１＞Ｖ２なる条件を満足するように構成することにより、屈曲した第１のリブ１３ａが凹部１３１ｃに当接するのを効果的に抑制することができる。
【００３６】
また、通常時及び強干渉時の双方において、第１のリブ１３ａ及びケース１１０の当接状態は維持されるため、シール性の低下を抑制できる。これにより、冷却風の漏れが抑制される。
【００３７】
（変形例１）
上述の実施形態では、強干渉時（図６に図示する状態）において、凹部１３１ｃと第１のリブ１３ａとの間に隙間が形成されるように、凹部１３１ｃ及び第１のリブ１３ａのサイズを設定したが、本発明はこれに限られるものではない。図７は、変形例１に係る第１のリブ１３ａ及びケース１１０の部分断面図であり、図６に対応している。図７を参照して、強干渉時に第１のリブ１３ａ及び凹部１３１ｃが当接してもよい。本変形例の構成によれば、スペーサ対向面１３１に凹部１３１ｃが形成されることにより、凹部１３１ｃの内部に向かって第１のリブ１３ａが屈曲するため、凹部１３１ｃがない構成と比べて、強干渉時に第１のリブ１３ａからケース１１０の外面に加わる負荷を軽減することができる。
【００３８】
（変形例２）
上述の実施形態では、第１のリブ１３ａと対向するスペーサ対向面１３１の全領域に凹部１３１ｃを形成したが、本発明はこれに限られるものではなく、部分的に設ける構成であってもよい。例えば、隅部１１０ｃに当接する第１のリブ１３ａが対向する領域のみに、凹部１３１ｃを形成してもよい。これにより、ケース１１０の外面のうち特に摺動摩耗を受けやすい隅部１１０ｃを保護することができる。
【００３９】
（変形例３）
上述の実施形態では、第１のリブ１３ａは下斜方向に延びているが、本発明はこれに限られるものではなく、スペーサ対向面１３１の法線方向とは異なる他の方向に延びる構成であってもよい。当該他の方向は、上斜方向であってもよい。この場合、第１のリブ１３ａは、上記実施形態とは異なる方向に屈曲するため、第１のリブ１３ａの屈曲方向に応じて凹部１３１ｃの形成位置を変更するとよい。
【００４０】
（変形例４）
上述の実施形態では、冷媒通路を水平方向に設けたが、本発明はこれに限られるものではなく、上下方向に設ける構成であってもよい。この場合、冷却風は、蓄電装置１における端子が位置する側の面から導入させることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  蓄電装置    １１  電池セル    １１ａ  正極端子    １１ｂ  負極端子
１３  スペーサ    １３ａ  第１のリブ    １３ｂ  第２のリブ
１３ｃ  スペーサ脚部    １３ｄ  上側突部    １４  エンドプレート
１６  拘束バンド    １７  吸気チャンバ    １８  排気チャンバ
１１０  ケース    １１０ａ  第１のケース側面    １１０ｂ  第２のケース側面
１１０ｃ  隅部    １３１  スペーサ対向面    
【図１】
0005601283.tif 000002
【図２】
0005601283.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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