(57)【要約】【課題】放熱性を向上するとともに劣化を防止した蓄電モジュールを提供する。【解決手段】蓄電モジュール１０は、蓄電素子２２、および蓄電素子２２を載置して蓄電素子２２から発生する熱を外部に伝導する伝熱部材３０を有する蓄電ユニット２１を、複数積層してなる積層体２０と、積層体２０を収容するケース１１と、を備える。複数の蓄電ユニット２１は、それぞれ弾性材料からなる弾性部材５０を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電素子、および前記蓄電素子を載置して前記蓄電素子から発生する熱を外部に伝導する伝熱部材を有する蓄電ユニットを、複数積層してなる積層体と、前記積層体を収容するケースと、を備え、
複数の前記蓄電ユニットは、それぞれ弾性材料からなる弾性部材を有する蓄電モジュール。
【請求項２】
前記弾性部材は、前記蓄電素子と当該蓄電素子と隣り合う前記蓄電ユニットの前記伝熱部材との間に配される請求項１に記載の蓄電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
内部に蓄電要素が収容されてなる蓄電素子の一例としてリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池等が知られている。リチウムイオン電池等の二次電池は、複数個を接続することにより蓄電モジュールを構成する。このような蓄電モジュールとしては、例えば、特許文献１に記載されているものなどが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１０３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１には、端部から正極および負極のリード端子が突出する蓄電素子を複数個、積層してなる蓄電モジュールが開示されている。この蓄電モジュールにおいて、隣り合う蓄電素子は、極性の相違する（逆極性の）リード端子同士を接続することにより直列に接続される。
【０００５】
上記特許文献１に記載の蓄電モジュールにおいては、リード端子同士の短絡を防止するために、リード端子の両面側に絶縁板を配して挟持する構成としている。そのため、この蓄電モジュールにおいて、積層方向において隣り合う蓄電素子は絶縁板の厚み寸法の分、離れた状態で配されていることになる。
【０００６】
しかしながら、この蓄電モジュールのように複数個の蓄電素子を積層してなる蓄電モジュールにおいては、充放電の繰り返し等により、蓄電素子が高温になることがある。蓄電素子が高温になると、性能の低下が懸念される。
【０００７】
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、放熱性を向上した蓄電モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
蓄電モジュールにおいて、放熱性を向上する方法としては、例えば熱伝導性材料からなる伝熱部材に蓄電素子を載置してなる蓄電ユニットを複数積層することにより、蓄電モジュールを構成することが考えられる。
【０００９】
ここで、蓄電モジュールを構成する複数の蓄電素子においては、厚み寸法の製造公差があるため、厚み寸法が最大の蓄電素子に合わせて、積層方向において隣り合う蓄電ユニットの間隔を設定すると、蓄電素子と当該蓄電素子と隣り合う蓄電ユニットの伝熱部材との間に隙間が発生することがある。このような場合には伝熱部材との接触面積が減って充分な放熱性が得られなくなったり、蓄電ユニットを積層してなる積層体に充分な圧迫力がかからずに、蓄電モジュールの劣化が進むことが懸念される。
【００１０】
蓄電モジュールに充分な圧迫力を付与しつつ蓄電ユニットの製造公差を吸収する構成として、伝熱部材に蓄電素子を載置してなる蓄電ユニットを複数積層した積層体と積層体を収容するケースとの間に１枚の弾性部材を配することが考えられる。しかしながら、このような構成では、複数の蓄電素子の厚み寸法の製造公差を吸収可能な厚み寸法の大きい弾性部材を、積層体とケースとの間に配する必要があるため、積層体から発生する熱をケースに伝導し難くなることが懸念された。
【００１１】
上記事状に鑑み、鋭意検討した結果、複数の蓄電ユニットが、それぞれ弾性部材を有する構成とすることにより、蓄電素子で発生する熱を伝導しやすくするとともに、蓄電モジュールに十分な圧迫力をかけることができるという知見を得た。本発明はかかる新規な知見に基づくものである。
【００１２】
すなわち本発明は、蓄電素子、および前記蓄電素子を載置して前記蓄電素子から発生する熱を外部に伝導する伝熱部材を有する蓄電ユニットを、複数積層してなる積層体と、前記積層体を収容するケースと、を備え、複数の前記蓄電ユニットは、それぞれ弾性材料からなる弾性部材を有する蓄電モジュールである。
【００１３】
本発明によれば、各蓄電ユニットにおいて、弾性部材が蓄電素子の厚み寸法のばらつきを吸収するので、積層体とケースとの間に一つの弾性部材を配する場合よりも厚み寸法の小さい弾性部材でも充分に蓄電素子の厚み寸法のばらつきを吸収でき、積層体から発生する熱を充分に放熱することができる。その結果、本発明によれば、放熱性を向上した蓄電モジュールを提供することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、各蓄電ユニットにおいて厚み寸法のばらつきが吸収されるので、蓄電モジュールに十分な圧迫力をかけることもできる。
【００１５】
本発明は以下の構成であってもよい。
前記弾性部材は、前記蓄電素子と当該蓄電素子と隣り合う前記蓄電ユニットの前記伝熱部材との間に配される構成であってもよい。
このような構成とすると、伝熱部材に直接蓄電素子を載置する構成とすることができ、伝熱部材と蓄電素子の接触面積を大きくすることができるので放熱性が高まる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、放熱性を向上した蓄電モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１の蓄電モジュールの平面図
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図
【図３】蓄電モジュールの部分拡大側面図
【図４】蓄電ユニットの分解斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜実施形態１＞
実施形態１の蓄電モジュール１０を図１ないし図４によって説明する。以下の説明において、図１における左側を前方とし右側を後方とし、図２の上方を上とし下方を下とする。
本実施形態の蓄電モジュール１０は、例えばＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＩＳＧ）用の蓄電モジュール１０として用いられる。
【００１９】
（蓄電モジュール１０）
蓄電モジュール１０は、図１に示すように、全体として略直方体形状をなしている。蓄電モジュール１０の前側面および後側面（図１における左右に配される面）からはそれぞれ、各蓄電素子２２のリード端子２４に接続された電線２７が複数本、外部に導出されている。複数本の電線２７は、それぞれ、一端が電圧検知端子２６を介して蓄電素子２２のリード端子２４に接続され、他端が電圧検知コネクタ３３に接続されている。
【００２０】
蓄電モジュール１０は、図２に示すように、蓄電素子２２、および蓄電素子２２を載置して蓄電素子２２から発生する熱を外部に伝導する伝熱部材３０を有する蓄電ユニット２１を、複数積層してなる積層体２０と、積層体２０を収容するケース１１とを備える。また、複数の蓄電ユニット２１は、それぞれ弾性材料からなる弾性部材５０を有する。まず積層体２０を収容するケース１１について説明する。
【００２１】
（ケース１１）
ケース１１は、積層体２０を収容するケース本体１２と、ケース本体１２の上面に被せ付けられる蓋部１３と、を備える。ケース本体１２は、上面および前側面が開口している。ケース本体１２の後側面の上端には、詳細は図示しないが、複数の電線２７をケース１１外に導出する電線導出孔が形成されている。ケース本体１２の前側の開口部には絶縁蓋部材１７が取り付けられている。
【００２２】
蓋部１３の上面の中央位置には、内側方向（下側方向）に突出する突出面１３Ａが形成されている。蓋部１３の上面には、突出面１３Ａよりも外側に、蓋部１３と、積層体２０と、ケース本体１２とを固定するための固定部材１８が配される固定孔（図示せず）が貫通して形成されている。
【００２３】
また、蓋部１３の上面においては、前端部側に長方形状の蓋係止孔１５が貫通して形成されている。蓋係止孔１５は、前側に取り付けられる絶縁蓋部材１７を係止する機能を有する。
【００２４】
ケース本体１２の前側の開口部に取り付けられた絶縁蓋部材１７からは、図１に示すように、正極および負極のバスバー２８が導出されるようになっている。また、縁蓋部材１７の下端部には、複数の電線２７を導出するための切欠部（図示せず）が設けられている。絶縁蓋部材１７は、ケース本体１２の開口部を覆うだけでなく積層体２０の前方の端面側に配されるリード端子２４を絶縁保護する機能を有している。
【００２５】
（積層体２０）
ケース１１には図２に示すように、積層体２０が収容されている。本実施形態において、積層体２０は、保持部材４０が取り付けられた伝熱部材３０に蓄電素子２２を載置してなる蓄電ユニット２１を、６つ（複数）積層してなるものである。
【００２６】
（蓄電ユニット２１）
積層体２０を構成する各蓄電ユニット２１は、蓄電素子２２と、伝熱部材３０と、弾性部材５０と、を備える。
【００２７】
（蓄電素子２２）
蓄電ユニット２１において、上面視略長方形状の蓄電素子２２は、図４に示すように、短辺方向の一対の縁部を保持部材４０により保持されるとともに、保持部材４０に取り付けられた伝熱部材３０の載置面３０Ａの上に載置されている。
【００２８】
各蓄電素子２２は、図４に示すように、外側面のうち面積の広い面を上下に配して、略平行に配置されている。これにより面積の広い面が伝熱部材３０に接触することとなり放熱性に優れたものとなっている。積層方向において隣り合う蓄電素子２２は、相違する極性のリード端子２４が対向する位置に配されるように配置されている。
【００２９】
各蓄電素子２２はラミネート型の電池である。各蓄電素子２２は、図示しない発電要素と、発電要素を包むとともに側縁が溶着されたラミネートフィルム２３と、発電要素に接続されるとともにラミネートフィルム２３の溶着された対向する端部から外側方向に突出するリード端子２４と、を有する。
【００３０】
隣り合う蓄電素子２２の極性の相違するリード端子２４は、詳細は図示しないが、最上段の蓄電素子２２の正極リード端子２４および最下段の負極リード端子２４を除き、互いに逆方向に屈曲されるとともに、その端部同士を接触するように重ね合わせて溶接することにより接続されている。
【００３１】
最上段の蓄電素子２２の正極リード端子２４および最下段の蓄電素子２２の負極リード端子２４は、電圧検知端子２６およびバスバー２８に直接重ねられて接続されている。
【００３２】
リード端子２４のラミネートフィルム２３の端部側の領域は、末端側の領域よりも幅広な幅広領域２３Ａとされ、この幅広領域２３Ａの角部２３Ｂが保持部材４０の蓄電素子保持部４２に嵌り込んで、蓄電素子２２の移動が規制されるようになっている。
【００３３】
（バスバー２８）
最上段の蓄電素子２２に接続されるバスバー２８（第１バスバー２８Ａ）は、蓄電モジュール１０の正極として機能する端子であり、最下段の蓄電素子２２に接続されるバスバー２８は、蓄電モジュール１０の負極として機能する端子（第２バスバー２８Ｂ)である。各バスバー２８は、純アルミ、アルミ合金、銅または銅合金などの導電性材料からなり、絶縁蓋部材１７のバスバー導出口から導出される部分が外部機器と接続される端子部２９である。
【００３４】
（伝熱部材３０）
伝熱部材３０は熱伝導性材料からなる部材である。本実施形態では、熱伝導性材料として、熱伝導性に優れたアルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられる。伝熱部材３０の長手方向における一対の側縁には、図４に示すように、上方に起立する熱伝導壁３１が４つずつ間隔をあけて形成されている。この熱伝導壁３１は、積層体２０をケース１１に収容したときにケース内壁面１２Ａに接触するように配置されて、蓄電素子２２から発生する熱をケース１１に伝導する機能を有する。蓄電素子２２から発生した熱は熱伝導壁３１を介してケース１１に伝わり、ケース１１の外に放熱されるようになっている。
【００３５】
伝熱部材３０の長手方向における両端部には、それぞれ絶縁樹脂材料からなる保持部材４０が取り付けられている。
【００３６】
（保持部材４０）
各保持部材４０には、図４に示すように、固定部材１８を挿通可能な２つの貫通孔４１が貫通して設けられている。ここで図４に示す蓄電ユニット２１は最下段の蓄電ユニット２１である。
【００３７】
各保持部材４０には、図４に示すように、リード端子２４の幅広領域２３Ａの角部２３Ｂが嵌り込む凹状の蓄電素子保持部４２が形成されている。この蓄電素子保持部４２により、リード端子２４（蓄電素子２２）は移動を規制される。
【００３８】
各保持部材４０には、それぞれ、電圧検知端子２６が保持される端子保持部４３と、電圧検知端子２６に接続された電線２７を収容する電線収容溝４４と、が設けられている。電線収容溝４４には電線２７の電圧検知端子２６により圧着された圧着部２６Ａも保持されるようになっている。
【００３９】
さらに、最上段の蓄電ユニット２１の前方に配される保持部材４０および最下段の蓄電ユニット２１の前方に配される保持部材４０には、それぞれ、バスバー２８を保持するバスバー保持部４５も設けられている。バスバー保持部４５には、図４に示すようにバスバー２８が嵌めこまれる凹み部４５Ａと、凹み部４５Ａに嵌めこまれたバスバー２８を抜け止めする複数の抜け止め凸部４５Ｂとが形成されている。
【００４０】
最上段の後方に配される保持部材４０には、積層体保持部材１９が取り付けられるようになっている。積層体保持部材１９は、積層体２０を積層状態で保持する部材であり、積層体２０の後方の端面側に配されるリード端子２４の接続部２５とケース１１との間に配され、リード端子２４を全域にわたって覆い絶縁保護する。
【００４１】
（弾性部材５０）
さて、本実施形態においては、各蓄電ユニット２１は弾性材料からなる弾性部材５０を備える。弾性材料としては、例えば接着剤、ポッティング剤、両面テープ、ゴムシート等があげられる。
【００４２】
弾性部材５０はシート状をなしており各蓄電ユニット２１において、蓄電素子２２のラミネートフィルム２３（電池容器）と接触するように上に重ねて配置される。
【００４３】
弾性部材５０の下側面は蓄電素子２２と接触しており、弾性部材５０の上側面は上方に配される蓄電ユニット２１の伝熱部材３０あるいは蓋部１３の突出面１３Ａと接触している。
【００４４】
弾性部材５０は各蓄電ユニット２１における蓄電素子２２の厚み寸法の製造公差を吸収可能に積層方向において弾性変形するようになっている。
【００４５】
（本実施形態の蓄電モジュール１０の組み立て方法）
次に本実施形態の蓄電モジュール１０の組み立て方法について説明する。
６枚の伝熱部材３０の両側縁に、対応する保持部材４０をそれぞれ取り付けた後、保持部材４０の所定位置に電圧検知端子２６と、必要に応じてバスバー２８を取り付ける。
【００４６】
次に、各伝熱部材３０の載置面３０Ａに、蓄電素子２２を位置決めして載置する。詳しくは、蓄電素子２２のリード端子２４の角部２３Ｂが、各保持部材４０の蓄電素子保持部４２に嵌るように伝熱部材３０の載置面３０Ａに載置する。このとき伝熱部材３０に予め両面テープ（図示せず）を貼付しておき、蓄電素子２２を両面テープにより伝熱部材３０に固定してもよい。
【００４７】
次に弾性部材５０を蓄電素子２２の上に載置すると、蓄電ユニット２１が得られる。
【００４８】
このようにして得られた６つの蓄電ユニット２１を下から上に積層していく。ここで、蓄電素子２２の厚み寸法には製造公差があるため、蓄電素子２２の厚み寸法と伝熱部材３０の厚み寸法の和が保持部材４０の厚み寸法と同一にならない場合もある。しかしながら、本実施形態において、各蓄電ユニット２１は弾性部材５０を有しているので、下から上に蓄電ユニット２１を積層する際に弾性部材５０が弾性変形して製造公差を吸収する。
【００４９】
積層体２０においては、弾性部材５０が積層体２０の積層方向に変位することで蓄電素子２２の厚み寸法の製造公差が吸収され、蓄電素子２２の上面は上側に配される別の蓄電ユニット２１を構成する伝熱部材３０の載置面３０Ａと反対側の面３０Ｂと面接触する。
【００５０】
積層体２０を作製した後、上下方向において、隣り合う２つのリード端子２４の端部同士を接合する。このようにして得られた積層体２０の後方の端面側に積層体保持部材１９５８を取り付けて積層体２０を保持状態とする。
【００５１】
次に、積層体２０をケース本体１２に収容する。積層体２０をケース本体１２内に収容すると、積層体２０がケース本体１２の底壁部に載置され、伝熱部材３０の熱伝導壁３１がケース内壁面１２Ａに接触するように配される。そして、電線２７はケース本体１２の外側に導出される。
【００５２】
次に、絶縁蓋部材１７をケース本体１２の前側の開口部に取り付ける。
具体的には、絶縁蓋部材１７の切欠部から電線２７を導出させるとともに、絶縁蓋部材１７のバスバー導出口からバスバー２８を導出させるようにして、絶縁蓋部材１７をケース本体１２に取り付ける。次に、蓋部１３をケース本体１２の上面を覆うように被せ付ける。
【００５３】
次に、蓋部１３とケース本体１２の底壁部との間において、積層体２０の端部に配されている保持部材４０の貫通孔４１に固定部材１８を貫通させた状態で、図示しない治具に蓋部１３の固定孔、中空の固定部材１８およびケース本体１２の底壁部の固定孔（図示せず）を挿入して位置合わせを行った後、ビスまたはピンを用いて蓋部１３とケース本体１２を固定する。このようにして図１に示す蓄電モジュール１０が完成する。このとき、最上段の蓄電ユニット２１に配された弾性部材５０は積層方向に変形しつつ蓋部１３の突出面１３Ａと面接触し、他の蓄電ユニット２１に配された弾性部材５０は、積層方向に変形しつつ、上側に配された蓄電ユニット２１の伝熱部材３０の下側面３０Ｂと面接触する。これにより、図２および図３に示すように、蓄電素子２２は蓋部１３とケース本体１２の底壁部との間で圧迫状態で保持される。
【００５４】
（本実施形態の作用および効果）
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態によれば、各蓄電ユニット２１において、弾性部材５０が蓄電素子２２の厚み寸法のばらつきを吸収するので、積層体２０とケース１１との間に一つの弾性部材５０を配する場合よりも厚み寸法の小さい弾性部材５０でも充分に蓄電素子２２の厚み寸法のばらつきを吸収でき、積層体２０から発生する熱を充分に放熱することができる。その結果、本実施形態によれば、放熱性を向上した蓄電モジュール１０を提供することができる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、各蓄電ユニット２１において厚み寸法のばらつきが吸収されるので、蓄電モジュール１０に十分な圧迫力をかけることもできる。
【００５６】
さらに、本実施形態によれば、弾性部材５０は、蓄電素子２２と当該蓄電素子２２と隣り合う蓄電ユニット２１の伝熱部材３０との間に配される構成あるので、伝熱部材３０に直接蓄電素子２２を載置する構成とすることができ、伝熱部材３０と蓄電素子２２の接触面積を大きくすることができ、放熱性が高まる。
【００５７】
＜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）上記実施形態では、弾性部材５０を蓄電素子２２と、当該蓄電素子２２と隣り合う蓄電ユニット２１の伝熱部材３０との間に配した例を示したが、伝熱部材の載置面３０Ａに弾性部材、蓄電素子の順で載置してもよい。この場合弾性部材を伝熱部材に対して接着剤や両面テープ等により接着してもよい。
（２）上記実施形態では、蓄電素子２２が電池である例を示したが、蓄電素子は、コンデンサなどであってもよい。
（３）上記実施形態では、ＩＳＧ用の蓄電モジュール１０に用いる例を示したが、他の用途の蓄電モジュールに用いてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０…蓄電モジュール
１１…ケース
１２…ケース本体（ケース）
１３…蓋部（ケース）
２０…積層体
２１…蓄電ユニット
２２…蓄電素子
３０…伝熱部材
３０Ａ…載置面
３１…熱伝導壁
５０…弾性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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