(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に並んで配置された複数の蓄電素子と、
前記複数の蓄電素子を収容するケースと、を有し、
前記ケースは、前記所定方向において前記複数の蓄電素子を挟む位置に配置された一対の第１領域と、前記所定方向に延び、前記一対の第１領域と接続される第２領域とを用いて、前記複数の蓄電素子に対して前記所定方向の拘束力を与え、
前記ケースは、前記第１領域および前記第２領域をそれぞれ含む一対のカバーを有しており、
前記各カバーは、前記第１領域に形成されたリブと、前記第２領域に形成されたフックとを有し、前記一対のカバーにおける前記リブおよび前記フックの係合によって、前記複数の蓄電素子に前記拘束力を与えることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
所定方向に並ぶ複数の蓄電素子と、リブを有する第１領域、および前記所定方向に延び、フックを有する第２領域をそれぞれ含む一対のカバーと、を有する蓄電装置の製造方法であって、
前記複数の蓄電素子を前記所定方向に並べるステップと、
前記所定方向において前記複数の蓄電素子を挟む位置に前記一対のカバーの前記第１領域を配置するステップと、
前記一対のカバーの前記第１領域を互いに近づく方向に移動させて、前記複数の蓄電素子を前記所定方向で拘束するステップと、
前記一対のカバーの前記第１領域を互いに近づく方向に移動させる力を解除することにより、前記各カバーの前記リブを相手側の前記カバーの前記フックに係合させるステップと、
を有することを特徴とする蓄電装置の製造方法。
【請求項３】
前記一対のカバーの前記第１領域を互いに近づく方向に移動させることにより、前記フックを、前記リブと係合可能な位置に移動させることを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置の製造方法。
【請求項４】
前記カバーに対して、前記一対のカバーとは異なる他のカバーをボルトを用いて接続することにより、前記複数の蓄電素子を収容するケースを構成することを特徴とする請求項２又は３に記載の蓄電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定方向に並んで配置された複数の蓄電素子に拘束力を与える構造を備えた蓄電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載される電池パックは、電池スタックと、電池スタックを収容するパックケースとを有している。電池スタックは、一方向に並べられた複数の単電池を有しており、複数の単電池には、拘束力が与えられている。ここで、複数の単電池を挟む位置に一対のエンドプレートを配置し、一対のエンドプレートをバンドで連結することにより、複数の単電池に対して拘束力を与えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９２５５１号公報
【特許文献２】特開２００１−２３６９３７号公報
【特許文献３】特開２０１０−０９２６１０号公報
【特許文献４】特開２００７−１８４２００号公報
【特許文献５】特開２００３−０５１２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電池パックの構成を簡素化することができれば、例えば、電池パックの製造工程を簡略化することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願第１の発明である蓄電装置は、所定方向に並んで配置された複数の蓄電素子と、複数の蓄電素子を収容するケースと、を有し、ケースは、所定方向において複数の蓄電素子を挟む位置に配置された一対の第１領域と、所定方向に延び、一対の第１領域と接続される第２領域とを用いて、複数の蓄電素子に対して所定方向の拘束力を与え、ケースは、第１領域および第２領域をそれぞれ含む一対のカバーを有しており、各カバーは、第１領域に形成されたリブと、第２領域に形成されたフックとを有し、一対のカバーにおけるリブおよびフックの係合によって、複数の蓄電素子に拘束力を与える。
【００１０】
本願第２の発明である蓄電装置の製造方法は、所定方向に並ぶ複数の蓄電素子と、リブを有する第１領域、および所定方向に延び、フックを有する第２領域をそれぞれ含む一対のカバーと、を有する蓄電装置の製造方法であって、複数の蓄電素子を所定方向に並べるステップと、所定方向において複数の蓄電素子を挟む位置に一対のカバーの第１領域を配置するステップと、一対のカバーの第１領域を互いに近づく方向に移動させて、複数の蓄電素子を所定方向で拘束するステップと、一対のカバーの第１領域を互いに近づく方向に移動させる力を解除することにより、各カバーのリブを相手側のカバーのフックに係合させるステップと、を有する。
【００１１】
本願第２の発明によれば、各カバーのリブを相手側のカバーのフックに係合させるだけで、複数の蓄電素子に対して拘束力を与えることができる。
【００１２】
ここで、一対のカバーの第１領域を互いに近づく方向に移動させることにより、フックを、リブと係合可能な位置に移動させることができる。一対のカバーの第１領域を互いに近づく方向に移動させれば、複数の蓄電素子を圧縮することができる。複数の蓄電素子を圧縮することにより、フックがリブを乗り越えて、フックおよびリブを係合させることができる。一方、カバーに対して、一対のカバーとは異なる他のカバーをボルトを用いて接続すれば、複数の蓄電素子を収容するケースを構成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の蓄電素子に拘束力を与える構造において、ケースの第１領域および第２領域を用いることにより、蓄電装置の構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１である電池パックの分解図である。
【図２】実施例１である電池パックを一方向から見たときの図である。
【図３】実施例１である電池パックの製造工程の一部を説明する図である。
【図４】実施例１である電池パックの製造工程の一部を説明する図である。
【図５】実施例１である電池パックの製造工程の一部を説明する図である。
【図６】実施例１である電池パックの製造工程の一部を説明する図である。
【図７】実施例２である電池パックの上面図である。
【図８】実施例２である電池パックの製造工程の一部を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１６】
実施例１である電池パック（蓄電装置）について、図１および図２を用いて説明する。図１は、電池パックの分解図であり、電池パックの一部を示している。図２は、電池パックを一方向（Ｘ方向）から見たときの図である。図１および図２において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸である。本実施例において、Ｚ軸は、鉛直方向に相当する軸としている。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の関係は、他の図面においても同様である。
【００１７】
電池パック１は、車両に搭載することができ、車両を走行させるための動力源として用いることができる。電池パック１から出力された電気エネルギを、モータ・ジェネレータによって運動エネルギに変換すれば、この運動エネルギを用いて車両を走行させることができる。また、車両の制動時に発生する運動エネルギを、モータ・ジェネレータによって電気エネルギに変換すれば、この電気エネルギを回生電力として電池パック１に蓄えることができる。
【００１８】
電池パック１は、電池スタック１００と、電池スタック１００を収容するパックケース２００とを有する。電池スタック１００は、Ｘ方向に並べられた複数の単電池（蓄電素子）１０を有しており、複数の単電池１０は、電気的に直列に接続されている。単電池１０としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。単電池１０の数は、電池パック１の要求出力等に基づいて、適宜設定することができる。
【００１９】
単電池１０の上面には、正極端子１１および負極端子１２が設けられている。単電池１０の内部には、充放電を行う発電要素が収容されている。発電要素は、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に配置されるセパレータ（電解液を含む）とを有している。正極板は、集電板の表面に正極活物質層が形成されたものであり、負極板は、集電板の表面に負極活物質層が形成されたものである。正極端子１１は、発電要素の正極板（集電板）と電気的に接続されており、負極端子１２は、発電要素の負極板（集電板）と電気的に接続されている。
【００２０】
Ｘ方向で隣り合う２つの単電池１０において、一方の単電池１０の正極端子１１は、他方の単電池１０の負極端子１２と、バスバー（不図示）を介して電気的に接続されている。複数のバスバーを用いることにより、Ｘ方向に並べられた複数の単電池１０を電気的に直列に接続することができる。電池スタック１００には、電気的に並列に接続された複数の単電池１０が含まれていてもよい。
【００２１】
本実施例では、複数の単電池１０をＸ方向に並べているが、これに限るものではない。具体的には、複数の単電池１０を用いて、１つの電池モジュールを構成し、複数の電池モジュールをＸ方向に並べることができる。電池モジュールに含まれる複数の単電池１０は、電気的に直列に接続されている。各電池モジュールに正極端子および負極端子を設ければ、バスバーを用いて、複数の電池モジュールを電気的に接続することができる。
【００２２】
Ｘ方向における電池スタック１００の両端には、一対のエンドプレート（第１領域）２０が配置されている。図１では、一方のエンドプレート２０だけを示している。エンドプレート２０は、単電池１０と対向する面とは反対側の面において、リブ２１を有する。エンドプレート２０をＸ方向から見たときに、リブ２１は、エンドプレート２０の外縁を囲む位置に形成されている。すなわち、リブ２１は、リング状に形成されている。エンドプレート２０は、例えば、金属で形成することができる。
【００２３】
パックケース２００は、アッパーカバー３１と、ロアカバー３２と、一対のサイドカバー（第２領域）３３，３４とを有する。アッパーカバー３１、ロアカバー３２および一対のサイドカバー３３，３４は、例えば、金属で形成することができる。
【００２４】
アッパーカバー３１は、電池スタック１００の上方に配置されており、電池スタック１０の上方に、空気の移動通路Ｓ１を形成する。通路Ｓ１は、単電池１０の温度調節に用いられる空気を単電池１０に供給するための通路として用いることができる。温度調節用の空気を単電池１０に供給することにより、単電池１０の温度を所望の温度範囲内に維持することができ、単電池１０の劣化を抑制することができる。通路Ｓ１にダクトを接続すれば、温度調節用の空気を、ダクトを介して通路Ｓ１に導くことができる。
【００２５】
充放電等によって単電池１０が発熱しているときには、冷却用の空気を単電池１０に供給することにより、単電池１０および空気の間の熱交換によって、単電池１０を冷却することができる。外部環境等によって単電池１０が過度に冷却されているときには、加温用の空気を単電池１０に供給することにより、単電池１０および空気の間の熱交換によって、単電池１０を温めることができる。
【００２６】
Ｘ方向で隣り合う２つの単電池１０の間に、スペーサを配置すれば、２つの単電池１０の間に、温度調節用の空気を進入させることができる。これにより、温度調節用の空気を単電池１０の表面に効率良く接触させることができる。スペーサは、例えば、樹脂で形成することができる。
【００２７】
アッパーカバー３１は、Ｘ方向に延びており、Ｙ方向の両端において、一対のフランジ３１ａを有する。Ｘ方向における各フランジ３１ａの両端には、開口部３１ｂが形成されている。図１では、各フランジ３１ａの一端に形成された開口部３１ｂだけを示している。開口部３１ｂには、アッパーカバー３１およびサイドカバー３３，３４を接続するときに、ボルトが取り付けられる。
【００２８】
ロアカバー３２は、電池スタック１００の下方に配置されており、電池スタック１００の下方に、空気の移動通路Ｓ２を形成する。通路Ｓ２は、単電池１０の温度調節に用いられた空気を排出させるための通路として用いることができる。熱交換後の空気を通路Ｓ２に導くことにより、熱交換後の空気を電池パック１の外部に移動させることができる。通路Ｓ２にダクトを接続すれば、通路Ｓ２からの空気（熱交換後の空気）を、ダクトを介して電池パック１の外部に移動させることができる。
【００２９】
ロアカバー３２は、Ｘ方向に延びており、Ｙ方向の両端において、一対のフランジ３２ａを有する。Ｘ方向における各フランジ３２ａの両端には、開口部３２ｂが形成されている。図１では、各フランジ３２ａの一端に形成された開口部３２ｂだけを示している。開口部３２ｂには、ロアカバー３２およびサイドカバー３３，３４を接続するときに、ボルトが取り付けられる。
【００３０】
サイドカバー３３は、Ｘ方向に延びており、Ｚ方向の両端において、一対のフランジ３３ａを有する。Ｘ方向における各フランジ３３ａの両端には、開口部３３ｂが形成されている。図１では、各フランジ３３ａの一端に形成された開口部３３ｂだけを示している。開口部３３ｂには、サイドカバー３３とアッパーカバー３１（又はロアカバー３２）を接続するときに、ボルトが取り付けられる。
【００３１】
サイドカバー３３は、フック３３ｃを有しており、フック３３ｃは、エンドプレート２０のリブ２１と係合する。フック３３ｃのサイズは、適宜設定できる。すなわち、フック３３ｃおよびリブ２１が互いに係合した状態を維持できればよい。
【００３２】
サイドカバー３４は、サイドカバー３３と同様の構造であり、一対のフランジ３４ａと、開口部３４ｂと、フック３４ｃとを有している。一対のサイドカバー３３，３４は、Ｙ方向において電池スタック１００を挟む位置に配置されている。
【００３３】
本実施例では、ボルトを用いて、アッパーカバー３１、ロアカバー３２および一対のサイドカバー３３，３４を接続しているが、これに限るものではない。例えば、溶接によって、４つのカバー３１〜３４を接続することができる。
【００３４】
本実施例では、通路Ｓ１を空気の供給路として用い、通路Ｓ２を空気の排出路として用いているが、通路Ｓ１を空気の排出路として用い、通路Ｓ２を空気の供給路として用いることもできる。また、本実施例では、アッパーカバー３１およびロアカバー３２を用いて、空気の移動通路Ｓ１，Ｓ２を形成しているが、一対のサイドカバー３３，３４を用いて、空気の移動通路を形成することもできる。この場合には、空気がＹ方向に進むことにより、供給路から排出路に導かれる。
【００３５】
次に、電池パック１の製造方法について説明する。図３から図６は、電池パック１の製造工程の一部を説明する図である。図３から図６では、一対のサイドカバー３３，３４のうち、サイドカバー３３を取り付ける工程を示しているが、サイドカバー３４を取り付ける工程も同様である。
【００３６】
まず、複数の単電池１０をＸ方向に並べるとともに、Ｘ方向において複数の単電池１０を挟むように一対のエンドプレート２０を配置する。一対のエンドプレート２０には、一対の拘束装置３００が配置される。一対の拘束装置３００は、互いに近づく方向に移動することにより、一対のエンドプレート２０によって挟まれている複数の単電池１０に対して拘束力を与えることができる。
【００３７】
次に、図３に示すように、一対のエンドプレート２０のうち、一方のエンドプレート２０のリブ２１に対して、サイドカバー３３の一方のフック３３ｃを引っ掛ける。図３に示す状態において、拘束装置３００は、複数の単電池１０に拘束力を与えておらず、一対のエンドプレート２０の間隔はＬ１となっている。
【００３８】
一対のエンドプレート２０の間隔がＬ１であるとき、サイドカバー３３に設けられた２つのフック３３ｃのうち、一方のフック３３ｃは、対応するリブ２１に引っ掛けることができるが、他方のフック３３ｃは、対応するリブ２１に引っ掛けることができない。他方のフック３３ｃは、対応するリブ２１と衝突することにより、対応するリブ２１に引っ掛けることができない。
【００３９】
次に、図４に示すように、一対の拘束装置３００を互いに近づく方向に移動させることにより、複数の単電池１０に拘束力Ｆを与える。複数の単電池１０に拘束力Ｆを与えることにより、複数の単電池１０が圧縮され、一対のエンドプレート２０の間隔は、Ｌ１よりも小さいＬ２となる。一対のエンドプレート２０の間隔を狭めることにより、図５に示すように、サイドカバー３３の２つのフック３３ｃの間に、一対のエンドプレート２０を位置させることができる。すなわち、図３に示す状態でリブ２１に衝突していたフック３３ｃが、リブ２１を乗り越えることになる。
【００４０】
図５に示す状態から、拘束装置３００による拘束力Ｆを解除すると、単電池１０が元の状態に戻ろうとし、一対のエンドプレート２０の間隔が広がる。一対のエンドプレート２０の間隔が広がると、図６に示すように、一対のエンドプレート２０のリブ２１は、サイドカバー３３の２つのフック３３ｃに密接する。リブ２１がフック３３ｃに密接した後は、拘束装置３００が取り外される。
【００４１】
図６に示す状態において、一対のエンドプレート２０の間隔はＬ３となっている。間隔Ｌ３は、間隔Ｌ１よりも狭く、間隔Ｌ２よりも広い。このように間隔Ｌ３を設定することにより、一対のエンドプレート２０にサイドカバー３３を取り付けることができるとともに、一対のエンドプレート２０にサイドカバー３３を取り付けた状態において、複数の単電池１０に拘束力を与え続けることができる。単電池１０に拘束力を与え続けることにより、充放電等に伴う単電池１０の膨張および収縮を抑制することができる。
【００４２】
サイドカバー３３，３４を一対のエンドプレート２０に固定した後は、単電池１０の正極端子１１および負極端子１２にバスバーを接続することにより、複数の単電池１０を電気的に接続することができる。また、サイドカバー３３，３４に対してアッパーカバー３１およびロアカバー３２を接続することにより、パックケース２００を構成することができる。
【００４３】
本実施例によれば、サイドカバー３３，３４は、パックケース２００の一部を構成するとともに、複数の単電池１０に対して拘束力を与えるために用いられる。サイドカバー３３，３４に、２つの機能を持たせることにより、機能毎の専用部材を用いる場合に比べて、部品点数を減らすことができる。
【００４４】
また、エンドプレート２０のリブ２１は、エンドプレート２０をＸ方向から見たときに、リング状に形成されているため、サイドプレート３３，３４のフック３３ｃ，３４ｃをリブ２１に引っ掛けても、リブ２１が変形してしまうのを防止することができる。
【００４５】
本実施例では、エンドプレート２０をＸ方向から見たときに、エンドプレート２０の外縁に沿ってリブ２１が形成されているが、これに限るものではない。すなわち、エンドプレート２０をＸ方向から見たときに、エンドプレート２０の外縁よりも内側の領域に、リブ２１が形成されていてもよい。ここで、リブ２１は、リング状に形成されていればよい。一方、リブ２１の強度を確保できれば、リブ２１をリング状に形成する必要はなく、フック３３ｃ，３４ｃと係合する部分だけにリブ２１を設けることができる。
【００４６】
本実施例では、パックケース２００を、４つのカバー３１〜３４によって構成しているが、これに限るものではない。すなわち、４つのカバー３１〜３４のうち、少なくとも２つのカバーを一体的に構成することができる。例えば、アッパーカバー３１および一対のサイドカバー３３，３４を一体的に形成し、一体的に形成されたカバーと、ロアカバー３２とを接続することにより、パックケース２００を構成することができる。また、ロアカバー３２および一対のサイドカバー３３，３４を一体的に形成し、一体的に形成したカバーと、アッパーカバー３１とを接続することにより、パックケース２００を構成することができる。
【００４７】
本実施例では、サイドカバー３３（３４）の両端に、２つのフック３３ｃ（３４ｃ）を設けているが、サイドカバー３３（３４）の一端だけにフック３３ｃ（３４ｃ）を設けることができる。この場合において、フック３３ｃ（３４ｃ）が設けられていない部分は、ボルトやリベットを用いて、エンドプレート２０に固定することができる。
【実施例２】
【００４８】
実施例２である電池パック１について説明する。図７は、電池パック１の一部の構造を示す上面図である。本実施例において、実施例１で説明した部材と同一の部材については、同一符号を用いる。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。
【００４９】
本実施例では、２つのカバー４０を用いて、複数の単電池１０に拘束力を与えている。カバー４０は、エンドカバー部（第１領域）４１およびサイドカバー部（第２領域）４２を有する。エンドカバー部４１は、実施例１で説明したエンドプレート２０と同様の機能を有する。エンドカバー部４１は、リブ４３を有しており、リブ４３は、実施例１で説明したリブ２１に相当する。
【００５０】
サイドカバー部４２は、フック４４を有しており、フック４４は、実施例１で説明したフック３３ｃ，３４ｃに相当する。一方のカバー４０のフック４４は、他方のカバー４０のリブ４３と係合している。２つのカバー４０を用いることにより、Ｘ−Ｙ平面内において、複数の単電池１０を囲むことができる。
【００５１】
２つのカバー４０には、実施例１で説明したアッパーカバー３１およびロアカバー３２が接続される。カバー４０、アッパーカバー３１およびロアカバー３２によって、パックケース２００が構成される。
【００５２】
本実施例の電池パック１の製造方法について説明する。図８は、電池パック１の製造工程の一部を説明する図である。
【００５３】
まず、実施例１と同様に、複数の単電池１０をＸ方向に並べて配置する。そして、エンドカバー部４１が複数の単電池１０を挟むように、一対のカバー４０を配置する。各エンドカバー部４１には、拘束装置３００が配置され、拘束装置３００は、複数の単電池１０に対して拘束力Ｆを与える。
【００５４】
拘束装置３００の拘束力Ｆがエンドカバー部４１に作用すると、２つのエンドカバー部４１は、互いに近づく方向に移動して、複数の単電池１０が圧縮される。２つのエンドカバー部４１が互いに近づくと、図８に示すように、一方のカバー４０のフック４４は、サイドカバー部４２の変形によって、他方のカバー４０のリブ４３に沿って移動する。一方のカバー４０のフック４４が、他方のカバー４０のリブ４３を乗り越えると、サイドカバー部４２が元の状態に戻ることにより、フック４４がリブ４３に引っ掛かる。
【００５５】
２つのフック４４が、対応するリブ４３に引っ掛かった後は、拘束装置３００による拘束力を解除する。拘束装置３００による拘束力を解除すると、圧縮された単電池１０が元の状態に戻ろうとし、２つのエンドカバー部４１が互いに離れる方向に移動する。これにより、リブ４３が、対応するフック４４と密接し、２つのカバー４０が固定される。リブ４３およびフック４４が互いに密接しているとき、２つのカバー４０によって、複数の単電池１０に拘束力が与えられたままの状態となる。複数の単電池１０に拘束力を与えることにより、単電池１０の膨張および収縮を抑制することができる。
【００５６】
本実施例において、カバー４０は、パックケース２００の一部を構成するとともに、複数の単電池１０に対して拘束力を与えるために用いられている。これにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。また、本実施例のカバー４０は、実施例１で説明したエンドプレート２０およびサイドカバー３３（３４）を一体的に形成したものであり、実施例１と比べて、部品点数を減らすことができる。
【符号の説明】
【００５７】
１：電池パック（蓄電装置）                １０：単電池（蓄電素子）
１１：正極端子                            １２：負極端子
２０：エンドプレート（第１領域）          ２１：リブ
３１：アッパーカバー                      ３１ａ：フランジ
３１ｂ：開口部                            ３２：ロアカバー
３２ａ：フランジ                          ３２ｂ：開口部
３３，３４：サイドカバー（第２領域）      ３３ａ，３４ａ：フランジ
３３ｂ，３４ｂ：開口部                    ３３ｃ，３４ｃ：フック
４０：カバー                              ４１：エンドカバー部（第１領域）
４２：サイドカバー部（第２領域）          ４３：リブ
４４：フック                              １００：電池スタック
２００：パックケース                      ３００：拘束装置
Ｓ１，Ｓ２：空気の移動通路
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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