(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷を蓄える蓄電装置であって、
電解液を有して電荷を蓄える蓄電部と前記蓄電部を収容するセルケースとを有する蓄電セルと、
複数個の前記蓄電セルが直列または並列に接続される蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールを収容する樹脂シートパックと、
前記蓄電セルに電荷を導くバスバーと、
前記バスバーが貫通する樹脂コネクタと、を備え、
前記樹脂シートパックは、前記蓄電モジュールを挟むようにして合わせられる樹脂シートを備え、前記樹脂シートの周縁部を互いに接合して前記蓄電モジュールの前記各蓄電セルを包囲する袋状に形成され、
前記樹脂コネクタは、前記樹脂シートパックの周縁部に溶着によって結合されることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記樹脂シートパックは、前記樹脂シートが隣り合う前記蓄電セルの間にて接合される仕切り部を有し、
前記仕切り部によって前記各蓄電セルを個別に収容する個室が画成され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】
前記蓄電セル内に発生するガスを逃がすガス逃がしバルブを備え、
前記ガス逃がしバルブの出口を前記樹脂シートパックの外側に臨ませたことを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記蓄電セルに接続される制御基盤を備え、
前記樹脂シートは前記制御基盤を収容することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷を蓄える複数個の蓄電セルが直列または並列に接続される蓄電モジュールを備える蓄電装置において、蓄電モジュールを収容するケース構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蓄電装置にあっては、電荷を蓄える蓄電セルの防水性、防塵性、絶縁性が確保する必要から、種々のケース構造が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、複数の単電池を塩化ビニール製の併設チューブを熱収縮させて被覆する蓄電装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、積層構造の外装ケースを備える蓄電装置が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、電池素子（蓄電セルの蓄電部）を熱収縮フィルムによって収容する蓄電装置が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、単一の電気二重層キャパシタセル（蓄電セル）を挟むようにして合わせられるラミネートパック（樹脂シートパック）を備える蓄電装置が開示されている。
【０００７】
特許文献５には、複数の単位電気二重層キャパシタ（蓄電セルを構成する積層体）が並んだものを可撓性外装材によって覆う蓄電装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３１９３４２号公報
【特許文献２】特開２００５−２６８００４号公報
【特許文献３】特開２００８−２７７０６２号公報
【特許文献４】特開２００８−１３５４４３号公報
【特許文献５】特開２００２−１１８０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来の蓄電装置にあっては、複数個の蓄電セルが直列または並列に接続される蓄電モジュールを収容するケースとして、例えばアルミ材等によって形成され密封性を有する筐体構造のハードケースが用いられるため、蓄電モジュールを構成する蓄電セルの容量や個数が変更される場合に、蓄電モジュールの外形に合わせてハードケースを形成する必要があり、製品のコストアップを招くという問題点があった。
【００１０】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、蓄電セルの容量や個数の変更に対応して蓄電モジュールを収容する蓄電装置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】
【００１１】
本発明は、電荷を蓄える蓄電装置であって、電解液を有して電荷を蓄える蓄電部と前記蓄電部を収容するセルケースとを有する蓄電セルと、複数個の前記蓄電セルが直列または並列に接続される蓄電モジュールと、前記蓄電モジュールを収容する樹脂シートパックと、前記蓄電セルに電荷を導くバスバーと、前記バスバーが貫通する樹脂コネクタと、を備え、前記樹脂シートパックは、前記蓄電モジュールを挟むようにして合わせられる樹脂シートを備え、前記樹脂シートの周縁部を互いに接合して前記蓄電モジュールの前記各蓄電セルを包囲する袋状に形成され、前記樹脂コネクタは、前記樹脂シートパックの周縁部に溶着によって結合される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、蓄電モジュールの各蓄電セルが樹脂シートパックによって包囲されることによって、樹脂シートパックの外部から水、ガス、塵埃等が蓄電モジュールのまわりに侵入することが防止され、各蓄電セルの防水性、防塵性、絶縁性が確保される。
【００１３】
これにより、密封性を有する筐体構造のケースを設ける必要がなくなり、蓄電モジュールを構成する蓄電セルの容量や個数が変更される場合に、樹脂シートの大きさを変えることによって容易に対応でき、製品のコストダウンがはかれる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態を示す蓄電装置の正面図。
【図２】同じく蓄電装置の断面図。
【図３】他の実施形態を示す蓄電装置の正面図。
【図４】他の実施形態を示す蓄電装置の平面図。
【図５】他の実施形態を示す蓄電装置の平面図。
【図６】他の実施形態を示す蓄電装置の正面図。
【図７】他の実施形態を示す蓄電装置の正面図。
【図８】他の実施形態を示す蓄電装置の正面図。
【図９】他の実施形態を示す蓄電装置の平面図。
【図１０】他の実施形態を示す蓄電装置の平面図。
【図１１】他の実施形態を示す蓄電装置の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は蓄電装置１の概略構成を示す正面図である。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が略水平前後方向、Ｙ軸が略水平横方向、Ｚ軸が略垂直方向に延びるものとし、蓄電装置１の構成を説明する。
【００１７】
蓄電装置１は、電荷を蓄える蓄電セル（蓄電要素）９と、複数個（例えば３個）の蓄電セル９が直列または並列に接続される蓄電モジュール８と、この蓄電モジュール８を収容する樹脂シートパック２０とを備え、この樹脂シートパック２０によって蓄電モジュール８の各蓄電セル９が包囲されることによって各蓄電セル９の防水性、防塵性、絶縁性が確保される。
【００１８】
蓄電セル９は、電荷を蓄える蓄電部（図示せず）と、この蓄電部を収容するセルケース１０とを備える。
【００１９】
図示しない蓄電部は、複数の正極体及び負極体と、両者の間に介装されるセパレータとが積層される積層体が設けられ、この積層体が電解液と共にセルケース１０の中に収められる。
【００２０】
蓄電部は、正極体と負極体の両極それぞれで電気二重層による静電容量によって電荷（電気エネルギ）を蓄えるとともに、蓄えた電荷を放出する電気二重層キャパシタセルを構成する。
【００２１】
セパレータは、紙または樹脂製シート等によって形成され、隣り合う正極体及び負極体の間に介装される。
【００２２】
正極体及び負極体は、その表面に電気二重層を構成する分極性電極と、この分極性電極に接続される集電極とをそれぞれ備える。
【００２３】
分極性電極は、矩形の板状に形成した活性質材（活性炭）によって構成される。分極性電極に比表面積が極めて大きい活性質材を用いることにより、電気二重層キャパシタの静電容量を高められる。
【００２４】
各蓄電セル９の蓄電部に電荷を導く強電部として、分極性電極に集電極を介して接続される電極端子１１と、各電極端子１１に接続されるバスバー１２、１３とを備える。
【００２５】
集電極は、短冊状の金属箔（例えば、アルミニウム箔）によって構成される。同極の集電極どうしを束ね、この集電極の結束部に極性の対応する電極端子１１が例えば溶接等によって結合される。この電極端子１１は、短冊状の金属板（例えば、アルミニウム板）によって形成される。
【００２６】
電極端子１１は、セルケース１０の内外に渡って延び、隣り合って並ぶ蓄電セル９の間でそれぞれの突出端部どうしがバスバー１２によって接続され、両端に位置する蓄電セル９の突出端部にバスバー１３が接続される。こうして各蓄電セル９は、バスバー１２を介して互いに直列に接続され、両端に位置する一対のバスバー１３が図示しない入出力回路に接続され、蓄電部の充電、放電が行われる。
【００２７】
セルケース１０は、一対のシート状のラミネートフィルム１４を備え、このラミネートフィルム１４が蓄電部（積層体）を挟むようにして合わせられ、このラミネートフィルム１４の周縁部が互いに溶着によって袋状に接合される。
【００２８】
なお、セルケース１０は、上記のように袋状のものに限らず、樹脂板または金属板によって形成される箱状の筐体（ハードケース）を設けても良い。
【００２９】
セルケース１０の上辺部には、これを貫通するガス逃がしバルブ７が各電極端子１１の間に設けられる。このガス逃がしバルブ７は、ラミネートフィルム１４の周縁部に挟持される筒状のバルブケース１７と、このバルブケース１７に収容される図示しないバルブとを備える。ガス逃がしバルブ７は、セルケース１０内の圧力が所定値を超えて高まるとバルブが開弁してセルケース１０内のガスをバルブケース１７を通してセルケース１０の外側に逃がす。ガス逃がしバルブ７は、セルケース１０の外側からセルケース１０内に入ろうとするガスの流れに対して閉弁し、セルケース１０内にガスが侵入することを止めるようになっている。
【００３０】
蓄電セル９の組立時に、以下のラミネートフィルム１４の張り付け工程と電解液充填工程が順に行われる。
【００３１】
ラミネートフィルム１４の張り付け工程として、ラミネートフィルム１４の周縁部どうしを溶着によって接合する。このラミネートフィルム１４の張り付け工程は、図示しない対のヒータを用い、このヒータの間に、２枚のラミネートフィルム１４を互いに重ね合わせて押圧した状態で、ヒータからの伝熱によって加熱する。これにより、ラミネートフィルム１４の樹脂の表層部が溶融し、その後に冷却されることによって溶融した樹脂が固化する。これにより、ラミネートフィルム１４の周縁部が溶着によって隙間無く接合し、セルケース１０の密封性が確保される。
【００３２】
電解液充填工程として、セルケース１０内に電解液を充填する。この電解液充填工程は、例えばガス逃がしバルブ７またはセルケース１０に開口した充填穴（図示せず）から電解液をセルケース１０内に注入することによって行われる。
【００３３】
こうして電解液充填工程が行われることによって、セルケース１０内に電解液が満たされ、蓄電セル９の組立が完成する。
【００３４】
蓄電モジュール８は、３つの蓄電セル９がＹ軸方向について一列に並んだ状態にて、各バスバー１２、１３がＹ軸方向について一列に並ぶ。
【００３５】
袋状に形成される樹脂シートパック２０は、２枚の樹脂シート２１を備え、この樹脂シート２１が蓄電モジュール８を挟むようにして合わせられ、この樹脂シート２１の周縁部２２どうしが互いに溶着部２８によって接合される樹脂シート２１の張り付け工程が行われる。
【００３６】
この樹脂シート２１は、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロン樹脂等の多層または単層の可撓性フィルムが用いられ、防水性、防塵性、絶縁性が確保される。
【００３７】
樹脂シート２１の張り付け工程は、図示しない対のヒータを用い、このヒータの間に、２枚の樹脂シート２１を互いに重ね合わせて押圧した状態で、ヒータからの伝熱によって加熱する。これにより、樹脂シート２１の樹脂材が溶融し、その後に冷却されることによって溶融した樹脂が固化することにより袋状に接合される。
【００３８】
樹脂シート２１の周縁部２２は、一列に並んだ各蓄電セル９及びバスバー１２、１３を囲む矩形状に形成される。周縁部２２は、Ｙ軸方向に延びる部位２２ａと、Ｚ軸方向に延びる部位２２ｂとを有し、各蓄電セル９間のバスバー１２を収容するように設けられ、複数のセルケース１０を収容する空間の密封性が確保される。
【００３９】
各バスバー１３の端部は、樹脂シート２１の周縁部２２のＺ軸方向に延びる部位２２ｂからセルケース１０の外側に突出し、図示しない入出力回路に接続される。
【００４０】
図２の（ａ）、（ｂ）は、蓄電装置１の概略構成を示す断面図である。図２の（ａ）は、互いに張り合わせられる２枚の樹脂シート２１の間に単一の蓄電セル９が介装されたものである。上下に設けられる周縁部２２は、前述したように２枚の樹脂シート２１が溶着部２８によって接合している。
【００４１】
図２の（ｂ）は、互いに張り合わせられる２枚の樹脂シート２１の間に２個の蓄電セル９がＸ軸方向に並んで介装されたものであり、この２個の蓄電セル９はそれぞれの電極端子１１どうしが接合されることによって互いに並列に接続される。なお、これに限らず、３個以上の蓄電セル９をＸ軸方向に並んで介装しても良い。
【００４２】
樹脂シートパック２０の内側を略真空状態とする処理が行われ、２枚の樹脂シート２１を各蓄電セル９に密着させる。これにより、樹脂シートパック２０と各蓄電セル９の間に空気が介在することがなく、各蓄電セル９の放熱性が確保される。
【００４３】
樹脂シートパック２０は、２枚の樹脂シート２１を隣り合う蓄電セル９の間に位置する部位どうしを互いに溶着によって接合した仕切り部２３が形成される。この仕切り部２３の溶着は、図示しない対のヒータを用い、周縁部２２の溶着と同時に同一工程として行われる。
【００４４】
樹脂シート２１の仕切り部２３は、隣り合う蓄電セル９の間にてＺ軸方向に延び、各蓄電セル９を個別に収容する個室３１が画成される。
【００４５】
以上のように、本実施形態では、電荷を蓄える蓄電装置１であって、電荷を蓄える蓄電セル（蓄電要素）９と、複数個（例えば３個）の蓄電セル９が直列または並列に接続される蓄電モジュール８と、蓄電モジュール８を収容する樹脂シートパック２０とを備え、蓄電セル９は、電荷を蓄える蓄電部と、蓄電部を収容するセルケース１０とを備え、樹脂シートパック２０は、蓄電モジュール８を挟むようにして合わせられる２枚の樹脂シート２１を備え、この樹脂シート２１の周縁部２２を互いに接合して蓄電モジュール８の各蓄電セル９を包囲する袋状に形成される構成とした。
【００４６】
上記構成に基づき、蓄電モジュール８の各蓄電セル９が樹脂シートパック２０によって包囲されることによって、樹脂シートパック２０の外部から水、ガス、塵埃等が蓄電モジュール８のまわりに侵入することが防止され、各蓄電セル９の防水性、防塵性、絶縁性が確保される。
【００４７】
これにより、密封性を有する筐体構造のケースを設ける必要がなくなり、蓄電モジュール８を構成する蓄電セル９の容量や個数が変更される場合に、樹脂シート２１の大きさを変えることによって容易に対応でき、製品のコストダウンがはかれる。
【００４８】
本実施形態では、樹脂シートパック２０は、２枚の樹脂シート２１が隣り合う蓄電セル９の間にて接合される仕切り部２３を有し、各蓄電セル９を個別に収容する個室３１が画成される構成とした。
【００４９】
上記構成に基づき、各蓄電セル９が仕切り部２３を介して個別に包囲されることによって、例えば一つの個室３１を画成する樹脂シート２１が部分的に損傷したような場合に、他の個室３１に樹脂シートパック２０の外部から水、ガス、塵埃等が蓄電モジュール８のまわりに侵入することが防止され、各蓄電セル９の防水性、防塵性、絶縁性が確保される。
【００５０】
次に図３〜１１に示す他の実施形態を説明する。これらは基本的に図１、図２の実施形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５１】
図３は蓄電装置１の概略構成を示す正面図である。図３に示すように、蓄電装置１は、ガス逃がしバルブ７のバルブケース１７を延長し、ガス逃がしバルブ７の出口７ａを樹脂シートパック２０の外側に臨ませる構成とする。
【００５２】
これにより、蓄電装置１は、作動状態に応じて各蓄電セル９内に発生するガスが、ガス逃がしバルブ７のバルブケース１７を通って樹脂シートパック２０の外側に排出され、樹脂シートパック２０の内側にガスがたまることが回避される。
【００５３】
なお、これに限らず、樹脂シートパック２０の内側にたまったガスを樹脂シートパック２０の外側に逃がすガス逃がしバルブ（図示せず）を設けても良い。
【００５４】
図４は、蓄電装置１を折り畳んで筐体（ハードケース）４０に収容した構成を示す概略平面図である。図４に示すように、蓄電装置１は、蓄電モジュール８を収容する筐体４０を備え、この筐体４０内に蓄電モジュール８の各蓄電セル９が九十九折りに配置される。各蓄電セル９は互いに略平行に重なり合うように配置される。
【００５５】
隣り合って並ぶ蓄電セル９の電極端子１１どうしを接続するバスバー１２は、Ｕ字状に折り曲げられる。これにより、蓄電モジュール８は、各蓄電セル９の側部から突出するバスバー１２が湾曲して突出するバスバー湾曲部１２ａを有する。蓄電モジュール８は、複数のバスバー湾曲部１２ａが弾性変形して筐体４０の内壁部４０ａに当接し、バスバー湾曲部１２ａを介して筐体４０に弾性的に支持される。これにより、筐体４０に生じる振動や衝撃が各蓄電セル９に伝達されることを抑えられる。
【００５６】
図５は、バスバー１３の引き出し部１３ａの概略構成を示す平面図である。図５に示すように、バスバー１３の引き出し部１３ａは、樹脂製のコネクタ１５を介して樹脂シートパック２０の外側に引き出される。
【００５７】
樹脂コネクタ１５は、樹脂シートパック２０の周縁部２２に溶着によって結合される筒状の差込部１５ａと、鍔状に拡がるフランジ部１５ｂとを有し、このフランジ部１５ｂが図示しない入出力回路を備える制御装置に接続される。
【００５８】
このように、蓄電装置１は、蓄電セル９に電荷を導くバスバー１３と、バスバー１３が貫通する樹脂コネクタ１５とを備え、樹脂コネクタ１５が樹脂シートパック２０の周縁部２２に溶着によって結合される構成ため、バスバー１３の引き出し部１３ａの防水性が確保される。
【００５９】
図６は蓄電装置１の概略構成を示す正面図である。図６に示すように、蓄電装置１は、蓄電セル９の各電極端子１１（バスバー１２）に接続する制御基盤５を備える。制御基盤５は、各蓄電セル９の畜電圧を均等化する回路を備える。
【００６０】
樹脂シート２１は、各制御基盤５を収容するように設けられ、制御基盤５の防水性が確保される。
【００６１】
図７は蓄電装置１の概略構成を示す正面図である。図７に示すように、蓄電装置１は、各バスバー１２、１３が樹脂シート２１の外側に設けられる。樹脂シート２１の周縁部２２は、電極端子１１に接合する部位を有する。
【００６２】
この場合に、各バスバー１２の間に接続される図示しない制御基盤は、樹脂シート２１の外側に設けられ、その取り付け、取り外しが容易に行われる。
【００６３】
図８は蓄電装置１の概略構成を示す正面図である。図８に示すように、蓄電装置１は、各バスバー１８、１９が蓄電セル９の電極端子と一体形成される。
【００６４】
コの字形をしたバスバー１８は、その両端が隣り合って並ぶ蓄電セル９の分極性電極に集電極を介してそれぞれ接続される。
【００６５】
Ｌの字形をしたバスバー１９は、その一端が蓄電セル９の分極性電極に集電極を介してそれぞれ接続される。バスバー１９の他端に図示しない入出力回路に接続され、蓄電部の充電、放電が行われる。
【００６６】
図９は蓄電モジュール８の概略構成を示す平面図である。図９に示すように、蓄電モジュール８は、４個の蓄電セル９を備え、２個の蓄電セル９が互いに直線上に並び、かつ２個の蓄電セル９どうしが互いに重なるように略平行に配置される。
【００６７】
また、図１０に示すように、蓄電モジュール８は、互いに重なるように配置される２個の蓄電セル９の間に冷却パネル１６が介装される。この冷却パネル１６は、例えばハニカム状の断面を有し、その内側を冷却空気が流れる構成とする。これにより、蓄電モジュール８の放熱が促される。
【００６８】
図１１に示すように、蓄電モジュール８は、その設置スペースに応じて多数の蓄電セル９を任意に配置できる。
【００６９】
なお、蓄電セル９は、電気二重層キャパシタセルに限らず、化学反応を利用して電荷を蓄える化学電池を用いても良い。
【００７０】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【符号の説明】
【００７１】
１    蓄電装置
５    制御基盤
７    ガス逃がしバルブ
７ａ  出口
８    蓄電モジュール
９    蓄電セル
１０    セルケース
１１    電極端子
１２    バスバー
１２ａ    バスバー湾曲部
１３    バスバー
１５    樹脂コネクタ
１６    冷却パネル
１７    バルブケース
１８    バスバー
１９    バスバー
２０    樹脂シートパック
２１    樹脂シート
２２    周縁部
２３    仕切り部
２８    溶着部
３１    個室
４０    筐体（ハードケース）
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図２】
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【図６】
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