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JP6233891B2 - 蓄電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン電池などの二次単位電池を用いて構成される電池モジュールが複数収容されてなる蓄電装置に関する。
近年、環境問題から、戸建て住宅などの家庭用途や、輸送機器、建設機器等の産業用途に用いることが可能な、風力発電、太陽光発電等から得られるクリーンエネルギーが注目されている。しかし、クリーンエネルギーは状況に応じた出力の変動が大きいという問題を有している。例えば、太陽光発電によるエネルギーは、太陽が昇っている日中には得られるが、太陽が沈んだ後の夜間には得られない。
クリーンエネルギーの出力を安定化するために、クリーンエネルギーを一時的に電池に蓄える技術が用いられる。例えば、電池に蓄えられた太陽光エネルギーは、太陽が沈んだ後の夜間にも利用可能となる。このようなクリーンエネルギーを蓄えるための電池としては、一般的に鉛電池が使用されていたが、鉛蓄電池は一般的に大型であり、エネルギー密度が低い、という欠点がある。
そこで、近年では、常温で作動可能であり、エネルギー密度も高いリチウムイオン二次電池が注目されている。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いという特性に加えて、インピーダンスが低いため応答性に優れている、という特徴も有する。
上記のようなリチウムイオン二次電池によって、高い電圧で利用する蓄電装置を得るためには、複数の単位電池を直列接続した電池モジュールを準備したり、さらにこの電池モジュールを複数直列接続したりすることが必要である。そこで、複数の単位電池や電池モジュールの集合体を構成するために種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１（特開２０１２−１４６５８８号公報）には、複数個のリチウムイオン二次電池を組み合わせた電池モジュールであって、前記リチウムイオン二次電池のそれぞれは、一対の底面と側面とからなる柱状形で、前記側面が一対の平面部と一対の曲面部とからなる角丸長方柱の形状を有しており、前記複数個のリチウムイオン二次電池のそれぞれの平面部が隙間を空けながら対面し、かつそれぞれの底面が同じ方向を向くように配列され、前記複数個のリチウムイオン二次電池は、位置決め用部材と枠状ケースとによって固定されており、前記枠状ケースは、筋交いを有していることを特徴とする電池モジュールが開示されている。
特開２０１２−１４６５８８号公報
蓄電装置においては、単位電池、或いは、複数の単位電池が直列接続された電池モジュールにそれぞれ個体差があり、経年使用の結果、それらのうちの１つを新品に交換するようなケースがある。そこで、蓄電装置においては、単位電池や電池モジュールは、簡便に取り替えられるような構成であることが好ましい。すなわち、単位電池や電池モジュールの電源線や電池性能モニタのための信号線の取り外し・取り付けが簡便であると共に、単位電池自体や電池モジュール自体の脱着が容易であることが好ましい。
一方、蓄電装置は、上記のような単位電池や電池モジュールの交換容易性に加え、振動や衝撃に対して所定以上強い必要がある。
ところが、蓄電装置における単位電池や電池モジュールの交換容易性を実現することと、蓄電装置の耐振動性・耐衝撃性を担保することは背反する事象であり、双方を両立することは困難である、という問題があった。
例えば、特許文献１に開示されているものにおいては、耐振動性・耐衝撃性については配慮されているが、それぞれのリチウムイオン二次電池の交換容易性については何ら考慮されておらず、問題であった。
本発明は、上記のような問題を解決するものであって、本発明に係る蓄電装置は、複数の下部ガイド部材を有する底板と、前記底板の上方に配され、前記下部ガイド部材と対向する複数の上部ガイド部材を有する天板と、前記底板と前記天板との間に配され、互いに対向する第１側板と第２側板と、前記第１側板と前記第２側板との間に配され、複数のコネクタを有する背面板と、前記下部ガイド部材と前記上部ガイド部材の間に挿通され、前記背面板のコネクタと嵌合するコネクタを有する電池モジュールと、前記第１側板と前記第２側板との間に配され、前記第１側板と前記第２側板とに固定されると共に、前記電池モジュールを押圧する押さえ板と、を有し、前記電池モジュールは、前記下部ガイド部材と前記上部ガイド部材にガイドされて脱着し、前記押さえ板は、前記背面板の前記コネクタと前記電池モジュールが嵌合する方向に、前記電池モジュールを押圧する。
また、本発明に係る蓄電装置は、前記押さえ板は、前記底板には接触しないように配される。
また、本発明に係る蓄電装置は、前記押さえ板は、前記天板には接触しないように配される。
また、本発明に係る蓄電装置は、前記押さえ板は、前記底板と前記天板の中間の仮想面が横切るように配置され、前記仮想面は、前記底板と前記天板に平行であり、前記底板と前記天板との間を二等分する面である。
また、本発明に係る蓄電装置は、前記押さえ板は、前記底板と前記天板の中間の仮想面が横切るように配置され、前記仮想面は、前記電池モジュールの上下方向の重心を通る面である。
また、本発明に係る蓄電装置は、前記電池モジュールはコネクタ取り付けパネルを備え、前記コネクタ取り付けパネルは、前記電池モジュールに対して変位可能に取り付けられ、前記コネクタは、前記コネクタ取り付けパネルに対して変位可能に取り付けられる。
また、本発明に係る蓄電装置は、前記押さえ板がステンレス製である。
また、本発明に係る蓄電装置は、前記押さえ板は、前記第１側板と前記第２側板とに対してボルトとナットにより固定される。
また、本発明に係る蓄電装置は、前記底板には通風開口部が配される。
また、本発明に係る蓄電装置は、前記天板には通風開口部が配される。
また、本発明に係る蓄電装置は、前記第１側板と前記第２側板には通風開口部が配される。
また、本発明に係る蓄電装置は、前記電池モジュールが複数の単位電池からなる。
また、本発明に係る蓄電装置は、前記単位電池が、正極と負極とをセパレータを介して積層した電極積層体と、前記電極積層体と電解液を収容するラミネートフィルム外装材とを有するリチウムイオン二次電池である。
本発明に係る蓄電装置においては、電池モジュールがガイド部材にガイドされて脱着できるようになっており、さらに、コネクタによる結線が可能とされている。さらに、背面板のコネクタと電池モジュールのコネクタとが嵌合する方向に、電池モジュールを押圧する押さえ板が設けられているので、本発明に係る蓄電装置によれば、電池モジュールの交換容易性を実現すると共に、蓄電装置の耐振動性・耐衝撃性を担保することが可能となる。
電池モジュールを構成する単位電池１００及びその予備加工工程を示す図である。 電池モジュールを構成する上で用いられる単位電池収容体８００を説明する図である。 電池モジュールを構成する上で用いられる単位電池収容体８００を説明する図である。 第１コネクタ８２８の単位電池収容体８００への取り付けを説明する図である。 第２コネクタ８４０のコネクタ取り付けパネル８４７への取り付けを説明する図である。 コネクタ取り付けパネル８４７の単位電池収容体８００への取り付けを説明する図である。 単位電池収容体８００に取り付けられた第２コネクタ８４０正面図である。 電池モジュールの製造工程を説明する図である。 電池モジュールの製造工程を説明する図である。 電池モジュールの製造工程を説明する図である。 電池モジュールの製造工程を説明する図である。 電池モジュールの製造工程を説明する図である。 電池モジュールの製造工程を説明する図である。 電池モジュールの製造工程を説明する図である。 電池モジュールの製造工程を説明する図である。 電池モジュールを分解的に示す斜視図である。 電池モジュール１０００を示す斜視図である。 バッテリー管理回路ユニット１１００の製造工程を説明する図である。 バッテリー管理回路ユニット１１００の製造工程を説明する図である。 バッテリー管理回路ユニット１１００の製造工程を説明する図である。 バッテリー管理回路ユニット１１００を示す図である。 ラック部材１２００の構成を示す斜視図である。 ラック部材１２００から天板１２２０と第２側板１２４０を取り外した状態を示す図である。 ラック部材１２００を図２２のＦの方向からみた正面図である。 電池モジュール１０００の装着を説明する図である。 電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０周辺の構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係る蓄電装置１３００を示す図である。 仮想面Ｐと押さえ板１２６０との位置関係を説明する図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は電池モジュールを構成する単位電池１００及びその予備加工工程を示す図である。この単位電池１００としては、リチウムイオンが負極と正極とを移動することにより充放電が行われる、電気化学素子の１種であるリチウムイオン二次単位電池が用いられる。
図１（Ａ）は予備加工を施していない単位電池１００を示している。単位電池１００の電池本体部１１０は、複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層された電極積層体、および電解液（いずれも図示しない）が、平面視で矩形のラミネートフィルム外装材内に収容された構造となっている。そして、電池本体部１１０の一方の端部（辺）からは正極引き出しタブ１２０が、また、前記一方の端部と対向する他方の端部（辺）からは負極引き出しタブ１３０が引き出されている。上記のような複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層された積層方向をシート厚方向として定義する。
正極引き出しタブ１２０及び負極引き出しタブ１３０は、いずれも平面状で、ラミネートフィルム外装材内において、それぞれ、シート状正極、シート状負極と直接またはリード体などを介して接続されている。ラミネートフィルム外装材は、熱融着樹脂層を有する金属ラミネートフィルムにより構成されている。より具体的には、例えば２枚の金属ラミネートフィルムが、熱融着樹脂層同士を相対して重ねられてラミネートフィルム外装材を構成し、シート状正極、シート状負極およびセパレータを有する電極積層体や電解液を、内部に収容した状態でラミネートフィルム外装材の外周辺が熱シールされることで、その内部が密閉されている。
ここで、ラミネートフィルム外装材よりなる電池本体部１１０から引き出される正極引き出しタブ１２０や負極引き出しタブ１３０などの金属片は、「引き出しタブ」と称することとし、ラミネートフィルム外装材の内側でセパレータや電解液などを介して積層されているシート状正極やシート状負極を「電極」と称する。
なお、電極積層体には、上記のように複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層したものの他に、シート状正極とシート状負極とがセパレータを介し積層したものを巻回し、これが圧縮されることにより積層体をなすものも含まれる。
上記のような単位電池１００においては、正極引き出しタブ１２０の材質としてはアルミニウムまたはアルミニウム合金が、また、負極引き出しタブ１３０の材質としては、ニッケル、他の金属にニッケルメッキを施した材料（ニッケルメッキ材。例えば、ニッケルメッキをした銅など）、ニッケルと他の金属のクラッド（ニッケルクラッド材。例えば、ニッケル−銅クラッドなど）が一般的に用いられている。本実施形態においては、アルミニウム製の正極引き出しタブ１２０が、また、ニッケルメッキをした銅からなる負極引き出しタブ１３０がそれぞれ用いられている。
以上のように構成される単位電池１００に対して、電池モジュールに組み込み前段としての予備加工を実施する。まず、図１（Ｂ）に示すように、銅製の継ぎ足しタブ部材１４０を、溶着部１４３で超音波溶着することで、正極引き出しタブ１２０に接続する。このような継ぎ足しタブ部材１４０を用いる理由について説明する。
本発明に係る電池モジュールを構成する上では、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０と、この単位電池１００に隣り合う単位電池１００の負極引き出しタブ１３０とを、ネジによって機械的に銅製のバスバーに固着することで、電気接続を行うようにする。
ここで、単位電池１００のアルミニウムを含む正極引き出しタブ１２０と、銅製のバスバーとを機械的に固着させる構成では、電位差の問題により所定の年月が経過した後の導電性が劣化する可能性がある。
そこで、本発明に係る電池モジュールにおいては、上述のように、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０には、銅製の継ぎ足しタブ部材１４０を溶着により接合しておく。そして、銅製の継ぎ足しタブ部材１４０と、バスバーとを機械的に固着することによって、電位差による導電性劣化の問題を解決する。このような構成によれば、機械的な電気接続部では、同種の金属材料による電気接続となり、電位差の問題がなく、年月の経過による導電性の劣化が発生することがほとんどなくなる。
続く、図１（Ｃ）の工程においては、正極引き出しタブ１２０に位置合わせ貫通孔１２４を設け、正極引き出しタブ１２０に継ぎ足された継ぎ足しタブ部材１４０に貫通孔１４５を設け、負極引き出しタブ１３０に位置合わせ貫通孔１３４及び貫通孔１３５を設ける。これらの貫通孔のうち、正極引き出しタブ１２０の位置合わせ貫通孔１２４及び負極引き出しタブ１３０の位置合わせ貫通孔１３４については、単位電池１００を後に詳しく説明する単位電池収容体８００にセットする際に利用する。
単位電池収容体８００には単位電池位置合わせ突起部８６０が設けられているが、単位電池１００を単位電池収容体８００に載置する際には、単位電池位置合わせ突起部８６０を位置合わせ貫通孔１２４、位置合わせ貫通孔１３４に貫通させるようにすれば、簡単に単位電池１００を単位電池収容体８００にセッティングすることが可能となり、製造効率がよい。
また、継ぎ足しタブ部材１４０の貫通孔１４５、及び、負極引き出しタブ１３０の貫通孔１３５については、後述するように（１）単位電池１００を単位電池収容体８００に機械的に固定するため、（２）単位電池収容体８００のバスバーにタブを電気的に接続するため、及び、（３）タブとセンス線、電源線を電気的に接続するために利用される。
次に、以上のように準備加工された単位電池１００を収容するための単位電池収容体８００の詳細な構成について説明する。図２及び図３は電池モジュールを構成する上で用いられる単位電池収容体８００を説明する図である。
単位電池収容体８００は、ＡＢＳなどの合成樹脂製の部材であり、単位電池収容体８００においては、単位電池１００などが組み付けられ、単位電池１００同士などの配線が行われる。
単位電池収容体８００は、平板状の基体と、基体の２つの主面である表面および裏面の周縁部に形成された周縁隔壁部と、を有する。周縁隔壁部は、基体表面側に設けられた第１面周縁隔壁部と、基体裏面側に設けられた第２面周縁隔壁部と、から構成されている。ここで、図２は単位電池収容体８００の基体表面側を斜視的にみた図であり、図３は単位電池収容体８００の基体裏面側を斜視的にみた図である。図２に示されている基体表面側の電池収容体の主面を第１面８０１、また、図３に示されている基体裏面側の電池収容体の主面を第２面８１２として、以下、説明する。
第１面８０１においては、基体表面の周縁を囲むように、基体表面から垂直方向に立設した第１面周縁隔壁部８０２が設けられている。この第１面周縁隔壁部８０２で囲まれた内側のエリアは、後述するカバー体によって遮蔽される。
また、第１面８０１における第１面周縁隔壁部８０２で囲まれた内側のエリアにおいては、基体表面から垂直方向に立設した第１面区画分け隔壁部８０３が設けられており、第１面内で互いに隣接する単位電池１００の間の隔壁を成し、単位電池１００を収容する独立した収容室を供するようになっている。また、第１面区画分け隔壁部８０３は、一列に配列される端部に位置する単位電池１００の隔壁としても機能する。第１面区画分け隔壁部８０３により、第１面８０１側においては、第１電池収容室８０７、第２電池収容室８０８、第３電池収容室８０９、第４電池収容室８１０の計４つの単位電池１００の収容空間を構成することが可能となる。
第１面８０１の一端側と、これに対向する他端側とにおいては、第１面周縁隔壁部８０２と、第１面区画分け隔壁部８０３との中間に位置し、基体表面から垂直方向に立設した第１面中間隔壁部８０５が設けられている。第１面区画分け隔壁部８０３と第１面中間隔壁部８０５との間の空間は、単位電池１００のタブの電位を検出するセンス線などを這わせるための第１面センス線収容部８１１として利用される。
第１面区画分け隔壁部８０３により形成される単位電池１００の収容室に、単位電池１００が収容されたとき、その引き出しタブが引き出される方向と、第１面区画分け隔壁部８０３が交差する箇所には、区画分け隔壁切り欠き部８０４が設けられている。また、同様に、前記引き出しタブが引き出される方向と第１面中間隔壁部８０５とが交差する箇所には、中間隔壁切り欠き部８０６が設けられている。
電池モジュールが異常な状態で使用された結果、複数の単位電池のうち、１つの単位電池で異常が発生し、ラミネートフィルム外装材内に生じたガスがラミネートフィルム外装材外に排気するような場合であっても、区画分け隔壁切り欠き部８０４及び中間隔壁切り欠き部８０６が、上記のようなガスを排気する排気構造として機能し、当該ガスの隣接する単位電池への影響を低減することができるようになっている。
第２面８１２においても、基体裏面の周縁部に囲むように、基体裏面から垂直方向に立設した第２面周縁隔壁部８１３が設けられている。この第２面周縁隔壁部８１３で囲まれた内側のエリアは、後述するカバー体によって遮蔽される。
また、第２面８１２における第２面周縁隔壁部８１３で囲まれた内側のエリアにおいては、基体表面から垂直方向に立設した第２面区画分け隔壁部８１４が設けられており、第２面内で互いに隣接する単位電池１００の間の隔壁を成し、単位電池１００を収容する独立した収容室を供するようになっている。また、第２面区画分け隔壁部８１４は、一列に配列される端部に位置する単位電池１００の隔壁としても機能する。第２面区画分け隔壁部８１４により、第２面８１２側においては、第５電池収容室８１８、第６電池収容室８１９、第７電池収容室８２０、第８電池収容室８２１の計４つの単位電池１００の収容空間を構成することが可能となる。単位電池収容体８００においては、第１面８０１と第２面８１２とで合わせて、計８つの単位電池１００を収容する。
第２面８１２の一端側と、これに対向する他端側とにおいては、第２面周縁隔壁部８１３と、第２面区画分け隔壁部８１４との中間に位置し、基体表面から垂直方向に立設した第２面中間隔壁部８１６が設けられている。第２面区画分け隔壁部８１４と第２面中間隔壁部８１６との間の空間は、単位電池１００のタブの電位を検出するセンス線などを這わせるための第２面センス線収容部８２２として利用される。
第２面区画分け隔壁部８１４により形成される単位電池１００の収容室に、単位電池１００が収容されたとき、その引き出しタブが引き出される方向と、第２面区画分け隔壁部８１４が交差する箇所には、区画分け隔壁切り欠き部８１５が設けられている。また、同様に、前記引き出しタブが引き出される方向と第２面中間隔壁部８１６とが交差する箇所には、中間隔壁切り欠き部８１７が設けられている。
電池モジュールが異常な状態で使用された結果、複数の単位電池のうち、１つの単位電池で異常が発生し、ラミネートフィルム外装材内に生じたガスがラミネートフィルム外装材外に排気するような場合であっても、区画分け隔壁切り欠き部８１５及び中間隔壁切り欠き部８１７が、上記のようなガスを排気する排気構造として機能し、当該ガスの隣接する単位電池への影響を低減することができるようになっている。
上記に示すように、単位電池収容体８００は、第１面８０１において第１電池収容室８０７、第２電池収容室８０８、第３電池収容室８０９、第４電池収容室８１０の４つの単位電池１００の収容室を有しており、第２面８１２において第５電池収容室８１８、第６電池収容室８１９、第７電池収容室８２０、第８電池収容室８２１の４つの単位電池１００の収容室を有しており、両面で合わせて計８つの単位電池１００の収容室を有している。仮にひとつの電池収容室に１つの単位電池１００を収容するものとすると、本実施形態に係る単位電池収容体８００では、最大で８つの単位電池１００を収容することが可能である。なお、本発明における電池モジュールでは、単位電池収容体８００で収容可能とする単位電池１００の数は、この例に限定されるものではなく、単位電池収容体８００の両面を利用するのであれば、単位電池収容体８００で収容可能とする単位電池１００の数は、任意の数とすることができる。
単位電池収容体８００の一方の端部（第１電池収容室８０７及び第８電池収容室８２１が配されている側の端部）においては、直列接続される単位電池１００の電源が取り出せる第１コネクタ８２８が配される空間である第１コネクタ収容凹部８２４が設けられている。
図４は第１コネクタ８２８の単位電池収容体８００への取り付けを説明する図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の要部拡大図である。単位電池収容体８００の側壁には、第１コネクタ８２８を取り付けるための第１コネクタ取り付け開口部８２５と、その両側に第１コネクタ取り付けネジ孔８２６とが設けられており、第１コネクタ８２８を第１コネクタ取り付け開口部８２５にはめ込み、第１コネクタ取り付けネジ孔８２６に取り付けネジ８２９を螺着させることで、第１コネクタ８２８を単位電池収容体８００に固着する。第１コネクタ収容凹部８２４の近傍には、第１面８０１と第２面８１２とを貫通する電源線用開口部８２７が設けられており、第１面８０１側に設けられる第１コネクタ８２８の電源線８８１を第２面８１２側に引き回せるようになっている。
単位電池収容体８００の一方の端部第４電池収容室８１０及び第５電池収容室８１８が配されている側の端部）においては、単位電池１００からのセンス線、サーミスタ接続線からの出力が取り出せる第２コネクタ８４０が配される空間である第２コネクタ取り付け凹部８３２が設けられている。
この第２コネクタ２３４からは、直列接続される各単位電池１００のタブの電位情報、モジュール内の温度情報が取り出せるようになっている。このような各単位電池１００のタブの電位情報によって、後述するバッテリー管理回路ユニット１１００が各々の単位電池１００の管理を行うことができるようになっている。
電池モジュール１０００を蓄電装置１２００に装着する際には、電池モジュール１０００をレール部材で位置規制しつつ、蓄電装置１２００筐体の奥部にあるコネクタ（後述する第７コネクタ１１５２）に嵌合させるが、このとき、レール部材などに公差があると、第２コネクタ８４０と第７コネクタ１１５２との嵌合が困難となる。そこで、第２コネクタ８４０は、上記のような公差をカバーするように、若干変位可能に構成されている。
このような第２コネクタ８４０について、図５乃至図７に基づいて説明する。図５は第２コネクタ８４０のコネクタ取り付けパネル８４７への取り付けを説明する図であり、図６はコネクタ取り付けパネル８４７の単位電池収容体８００への取り付けを説明する図であり、図７は単位電池収容体８００に取り付けられた第２コネクタ８４０正面図である。
第２コネクタ８４０の本体部８４１の両端には、２つの貫通孔８４３（図５には不図示）が設けられており、これらの２つの貫通孔８４３にそれぞれブッシュ８４４が取り付けられているが、このブッシュ８４４の外径は、貫通孔８４３の内径より２Δｂより小さくなっており、これによりブッシュ８４４に対して第２コネクタ８４０の本体部８４１は２Δｂの変位を行い得るようになっている。
この第２コネクタ８４０は、コネクタ取り付けパネル８４７のコネクタ取り付け開口部８４８にはめ込まれ、コネクタ取り付けパネル８４７のコネクタ取り付けネジ孔８４９と、ブッシュ８４４と、締結部材８５２の雌ネジ孔８５３とに挿入・螺着される取り付けネジ８５０によって、コネクタ取り付けパネル８４７に対して固着される。したがって、第２コネクタ８４０は、コネクタ取り付けパネル８４７に対して、２Δｂの変位量で変位可能となっている。
第２コネクタ取り付け凹部８３２におけるパネル取り付け基台部８３３には、パネル取り付け基台部８３３を形成する平面より突出するネジ孔周縁突状部８３５が設けられており、ネジ孔周縁突状部８３５の中心には、コネクタ取り付けパネル８４７を単位電池収容体８００に対して取り付けるために利用されるパネル取り付けネジ孔８３４が設けられている。
コネクタ取り付けパネル８４７の両側に設けられている取り付け切り欠き部８５１内に、挿通されるネジ孔周縁突状部８３５の外径は、取り付け切り欠き部８５１の内側部より２Δａ小さくされており、コネクタ取り付けパネル８４７は単位電池収容体８００に対して２Δａ変位可能となる。
第２コネクタ８４０が取り付けられたコネクタ取り付けパネル８４７は、コネクタ取り付けネジ孔８４９と、抜け止めワッシャー８３７と、取り付け切り欠き部８５１と、パネル取り付けネジ孔８３４とに挿通された取り付けネジ８３６によって、単位電池収容体８００に取り付けられる。
コネクタ取り付けパネル８４７は単位電池収容体８００に対して２Δａ変位可能となり、さらに、第２コネクタ８４０はコネクタ取り付けパネル８４７に対して２Δｂ変位可能となるので、第２コネクタ８４０は単位電池収容体８００に対して２Δａ＋２Δｂの変位が可能となる。ここで、Δａ＞Δｂの寸法関係に設定することにより、レール部材によって位置規制されながら誘導される電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０は、より滑らかに第７コネクタ１１５２に嵌合する。
単位電池収容体８００の（第１電池収容室８０７及び第８電池収容室８２１が配されている側の端部）においては、第１面８０１と第２面８１２との間を貫通する取手貫通孔８５４が設けられており、取手貫通孔８５４とその周囲が取手部８５５として機能するようになっている。このような取手部８５５は、電池モジュールの取り扱い性を向上させるものである。
単位電池収容体８００における第１面８０１の第４電池収容室８１０と、第２面８１２の第５電池収容室８１８との間には、第１面８０１と第２面８１２との間を貫通するバスバー引き回し貫通孔８６７が設けられている。
本発明に係る電池モジュールにおいては、各電池収容室に配された電池が直列接続されるが、このバスバー引き回し貫通孔８６７によって、面間バスバー８７７を第１面８０１の第４電池収容室８１０と、第２面８１２の第５電池収容室８１８との間を跨がせることが可能となり、これにより、第４電池収容室８１０に収容される単位電池１００と第５電池収容室８１８に収容される単位電池１００とを、面間バスバー８７７を介して電気接続することができるようになっている。
第１電池収容室８０７乃至第８電池収容室８２１のそれぞれの収容室には、基体表面または基体裏面から立設さようにして、それぞれ２つの単位電池位置合わせ突起部８６０が設けられている。
それぞれの収容室の一方の単位電池位置合わせ突起部８６０は、正極引き出しタブ１２０の位置合わせ貫通孔１２４に、また、他方の単位電池位置合わせ突起部８６０は、負極引き出しタブ１３０の位置合わせ貫通孔１３４に嵌合するようになっており、これにより、単位電池１００を単位電池収容体８００に迅速に位置合わせしてセットすることが可能となり、製造効率上有効である。
また、それぞれの収容室には、基体表面または基体裏面の平面から立設されたタブ部材載置部８６１が設けられている。タブ部材載置部８６１は単位電池収容体８００に単位電池１００がセットされたときに、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０、負極引き出しタブ１３０やこれらタブ間に配設されるバスバーを前記平面から所定距離離した状態で保つための構成である。
タブ部材載置部８６１の一部にはタブ部材固着ネジ孔８６２が設けられており、このタブ部材固着ネジ孔８６２を利用してネジ止め行うことで、（１）単位電池１００を単位電池収容体８００に機械的に固定し、（２）単位電池収容体８００のバスバーにタブを電気的に接続し、及び、（３）タブとセンス線、電源線を電気的に接続することができるようになっている。タブ部材固着ネジ孔８６２は、内周にネジパターンが切られた金属の筒状体が、樹脂で形成される単位電池収容体８００に一体モールドで埋め込まれるような形で設けられることが好ましい。
タブ部材載置部８６１におけるタブ部材固着ネジ孔８６２の一部には、十字状のリブ構造が設けられ、タブ部材固着ネジ孔８６２を補強するようになっている。また、タブ部材固着ネジ孔８６２のうち、タブ部材間バスバー８７６が設けられる箇所においては、相隣るタブ部材固着ネジ孔８６２の間に、ネジ孔間架橋部８６３が設けられ、安定的にタブ部材間バスバー８７６を載置することができるようになっている。さらに、このネジ孔間架橋部８６３の上面には、バスバー位置決め突起部８６４が設けられており、タブ部材間バスバー８７６に予め設けられる貫通孔にバスバー位置決め突起部８６４を嵌合することで、タブ部材間バスバー８７６を簡便にセットすることでき、製造効率を向上させるようになっている。
また、第１面８０１の第１電池収容室８０７に収容される単位電池１００の正極引き出しタブ１２０、及び、第２面８１２の第８電池収容室８２１に収容される単位電池１００の負極引き出しタブ１３０はそれぞれ、センス線以外に電源線にも接続されるが、このために用いる端部バスバー８７５を固定するために、それぞれの収容室には端部バスバー固定枠８６５が設けられている。
単位電池収容体８００の外周における一の端部には第１端側突状ガイド部材８７０が、また当該端部と対向する他の端部には第２端側突状ガイド部材８７２が設けられている。
これら第１端側突状ガイド部材８７０、及び、第２端側突状ガイド部材８７２は、凸部が長手方向に連続するような構造であり、後述するレール部材における凹状ガイド部材１１４５に、これらをスライドさせることで、本発明に係る電池モジュール１０００を蓄電装置１２００の筐体に収容することが可能となる。
第１端側突状ガイド部材８７０の両端部にはテーパー部８７１が、また、第２端側突状ガイド部材８７２の両端部にはテーパー部８７３がそれぞれ設けられることで、上記のように、レール部材における凹状ガイド部材１１４５に電池モジュール１０００を差し込み入れる際には、差し込みが容易となり取り扱い性が向上する。また、レール部材における凹状ガイド部材１１４５から電池モジュール１０００を取り外す際には、各テーパー部がアソビとなるので、電池モジュール１０００の抜き去り方向に留意する必要性があまりなく、取り扱い性が向上する。
第１端側突状ガイド部材８７０の幅と、第２端側突状ガイド部材８７２の幅とは、互いに異なるものを用いることで、想定していない姿勢で、電池モジュール１０００が蓄電装置１２００に対して抜き差しされることを防止することが可能となる。なお、第１端側突状ガイド部材８７０の幅は、或いは、第２端側突状ガイド部材８７２の幅は、基体表面または基体裏面と垂直な方向でみた長さとして定義することができる。
第１端側突状ガイド部材８７０及び第２端側突状ガイド部材８７２はいずれも、基体表面および基体裏面とは異なる側面であって、対向する２つの側面に基体表面あるいは基体裏面の平面方向に沿って設けられるものである。
第１端側突状ガイド部材８７０及び第２端側突状ガイド部材８７２は、周縁隔壁部（８０２，８１３）から突出あるいは基体から延在するように設けられるものある。また、各テーパー部は、前記突出する突出量あるいは延在する延長量が変化するものである、ということができる。
単位電池収容体８００においては、第１面８０１に配された単位電池１００や各種配線を第１面カバー体９１０により、また、第２面８１２に配された単位電池１００や各種配線を第２面カバー体９２０により遮蔽する構造を採る。
このために、第１面カバー体９１０を第１面８０１にネジにより螺着するために用いられるカバー体固着ネジ孔８６９が、第１面８０１に１６個設けられている。同様に、第２面カバー体９２０を第１面２２０にネジにより螺着するために用いられるカバー体固着ネジ孔８６９が、第２面８１２に同じく１６個設けられている。それぞれの面に、カバー体固着ネジ孔８６９は１６個設けられているが、全てのカバー体固着ネジ孔８６９でネジ留めする必要はない。また、カバー体固着ネジ孔８６９を一の面に設ける数は、１６個に限らず任意の数とすることができる。
次に、以上のように構成される単位電池収容体８００に単位電池１００などの各部品を組み付けて、本発明に係る電池モジュールとする工程について説明する。
図８に示す工程においては、第１面８０１の第４電池収容室８１０に収容される単位電池１００と、第２面８１２の第５電池収容室８１８に収容される単位電池１００との導通のために利用される面間バスバー８７７をセットする。面間バスバー８７７をバスバー引き回し貫通孔８６７に挿通し、面間バスバー８７７に設けられている貫通孔をバスバー位置決め突起部８６４に嵌合することで、面間バスバー８７７の取り付けが完了する。面間バスバー８７７には、タブ部材固着ネジ孔８６２に対応する貫通孔も予め設けられている。
図９に示す工程においては、タブ部材間バスバー８７６に設けられている貫通孔をバスバー位置決め突起部８６４に嵌合することで、タブ部材間バスバー８７６をタブ部材載置部８６１にセットする。タブ部材間バスバー８７６には、タブ部材固着ネジ孔８６２に対応する貫通孔も予め設けられている。また、この工程においては、端部バスバー固定枠８６５に、端部バスバー８７５をセットする。この端部バスバー８７５にも、タブ部材固着ネジ孔８６２に対応する貫通孔が予め設けられている。また、各電池収容室における斜線部に接着剤を塗布する。
続く、図１０に示す工程においては、接着剤が塗布されている第１電池収容室８０７、第２電池収容室８０８、第３電池収容室８０９、第４電池収容室８１０のそれぞれに単位電池１００を収容する。このとき、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０の位置合わせ貫通孔１２４及び負極引き出しタブ１３０の位置合わせ貫通孔１３４を、単位電池収容体８００の単位電池位置合わせ突起部８６０に貫通させることで、簡便に位置合わせを行うことができ、製造効率がよい。図中、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０が引き出された側には（＋）のマークを、また、負極引き出しタブ１３０が引き出された側には（−）のマークを記入している。図１０に示すように、隣り合う電池収容室に収容される単位電池１００のタブの極性は、単位電池収容体８００の一端部側おいて、相異なるようになっている。これによりタブ部材間バスバー８７６を介して、単位電池１００のタブ同士が電気接続されると、直列接続を構成するようになっている。
本実施形態では、単位電池１００の引き出しタブの引き出し方向と垂直な方向に、単位電池１００が一方向に複数配列され、さらに、隣り合う単位電池１００のタブ同士が電気接続されることで、簡便に単位電池１００の直列接続が実現できるようになっている。
タブ部材固着ネジ孔８６２を利用してネジ８８９によって、タブ部材間バスバー８７６と単位電池１００のタブの電気的及び機械的固着を行う。ここで、タブ部材間バスバー８７６を固着する２つのネジ８８９のうち一方のネジ８８９には、センス線端子８８８も合わせて固着する。センス線端子８８８は、第１面センス線収容部８１１に配されるセンス線８８７により第２コネクタ８４０と導通しており、第２コネクタ８４０から単位電池１００のタブの電位情報を出力可能とされる。
第１電池収容室８０７における単位電池１００の継ぎ足しタブ部材１４０は、ネジ８８９によりは、端部バスバー８７５上で、電源線端子８８２とセンス線端子８８８と端部バスバー８７５と電気的及び機械的固着が施される。この電源線端子８８２は、電源線８８１により第１コネクタ８２８と導通しており、第１コネクタ８２８からは、電池モジュールとしての正極性の出力を取り出すことができるようになっている。
また、第２電池収容室８０８と第３電池収容室８０９との間における２つの第１面区画分け隔壁部８０３の間には、電池モジュール１０００の温度をモニタするためのサーミスタ８８６が設けられている。このサーミスタ８８６と、第２コネクタ８４０とはサーミスタ接続線８８５とで導通しており、第２コネクタ８４０からは電池モジュール１０００の温度情報を出力可能とされる。
続く、図１１に示す工程においては、単位電池収容体８００の第１面８０１に、ネジ９３０により第１面カバー体９１０を取り付ける。ここで、図１６の斜視図も参照しつつ、第１面カバー体９１０について説明する。第１面カバー体９１０と第２面カバー体９２０とは鏡対称の関係にある以外は同様の構成を有しているので、以下、第１面カバー体９１０を例にとり説明する。
第１面カバー体９１０は、単位電池収容体８００の第１面８０１に収容される単位電池１００、電源線８８１、センス線８８７やサーミスタ８８６などを遮蔽するアルミニウム製のカバー用の部材である。
第１面カバー体９１０には、第１面カバー体９１０が第１面８０１に取り付けられたとき、各電池収容室に収容されている単位電池１００を押圧するための絞り加工（電池押圧絞り加工部９１１）が施されている。また、電池押圧絞り加工部９１１によって、単位電池１００を押圧する面は押圧面９１２として定義される。電池押圧絞り加工部９１１に基づく押圧面９１２は、第１面カバー体９１０装着時、単位電池１００の電極積層領域１０５を押圧することで、単位電池１００の経年使用による膨張などを押さえ込み、単位電池１００の寿命を伸ばす効果を有する。
また、第１面カバー体９１０には、第１面カバー体９１０が第１面８０１に取り付けられたとき、カバー体固着ネジ孔８６９と対応する位置に、ネジ孔９１４が形成されている。ネジ孔９１４の周囲には、ネジ孔絞り加工部９１３が設けられることで、ネジ孔９１４の周囲における第１面カバー体９１０と第１面８０１とが密着する形で、第１面カバー体９１０が固着される。
また、第１面カバー体９１０においては、第１面カバー体９１０が単位電池収容体８００に取り付けられたとき、単位電池１００の引き出しタブと対応するように、切り欠き部９１５が設けられている。このような切り欠き部９１５を設けることにより、電池モジュール１０００の排気性能を確保することが可能となる。
続く、図１２に示す工程においては、単位電池収容体８００の第２面８１２において、タブ部材間バスバー８７６に設けられている貫通孔をバスバー位置決め突起部８６４に嵌合することで、タブ部材間バスバー８７６をタブ部材載置部８６１にセットする。タブ部材間バスバー８７６には、タブ部材固着ネジ孔８６２に対応する貫通孔も予め設けられている。また、この工程においては、端部バスバー固定枠８６５に、端部バスバー８７５をセットする。この端部バスバー８７５にも、タブ部材固着ネジ孔８６２に対応する貫通孔が予め設けられている。また、各電池収容室における斜線部に接着剤を塗布する。
続く、図１３に示す工程においては、単位電池収容体８００の第２面８１２において、接着剤が塗布されている第５電池収容室８１８、第６電池収容室８１９、第７電池収容室８２０、第８電池収容室８２１のそれぞれに単位電池１００を収容する。このとき、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０の位置合わせ貫通孔１２４及び負極引き出しタブ１３０の位置合わせ貫通孔１３４を、単位電池収容体８００の単位電池位置合わせ突起部８６０に貫通させることで、簡便に位置合わせを行うことができ、製造効率がよい。図中、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０が引き出された側には（＋）のマークを、また、負極引き出しタブ１３０が引き出された側には（−）のマークを記入している。図１３に示すように、隣り合う電池収容室に収容される単位電池１００のタブの極性は、単位電池収容体８００の一端部側おいて、相異なるようになっている。これによりタブ部材間バスバー８７６を介して、単位電池１００のタブ同士が電気接続されると、直列接続を構成するようになっている。
本実施形態では、単位電池１００の引き出しタブの引き出し方向と垂直な方向に、単位電池１００が一方向に複数配列され、さらに、隣り合う単位電池１００のタブ同士が電気接続されることで、簡便に単位電池１００の直列接続が実現できるようになっている。
タブ部材固着ネジ孔８６２を利用してネジ８８９によって、タブ部材間バスバー８７６と単位電池１００のタブの電気的及び機械的固着を行う。ここで、タブ部材間バスバー８７６を固着する２つのネジ８８９のうち一方のネジ８８９には、センス線端子８８８も合わせて固着する。センス線端子８８８は、第１面センス線収容部８１１に配されるセンス線８８７により第２コネクタ８４０と導通しており、第２コネクタ８４０から単位電池１００のタブの電位情報を出力可能とされる。
第８電池収容室８２１における単位電池１００の負極引き出しタブ１３０は、ネジ８８９によりは、端部バスバー８７５上で、電源線端子８８２とセンス線端子８８８と端部バスバー８７５と電気的及び機械的固着が施される。この電源線端子８８２は、電源線８８１により第１コネクタ８２８と導通しており、第１コネクタ８２８からは、電池モジュールとしての負極性の出力を取り出すことができるようになっている。
続く、図１４に示す工程においては、単位電池収容体８００の第２面８１２に、ネジ９３０により第２面カバー体９２０を取り付ける。
続く、図１５に示す工程においては、第１コネクタ８２８にキャップ部材８９１を装着する。第１コネクタ８２８の導電端子には、８つの単位電池１００を直列接続した分の電圧が印加された状態となる。そこで、電池モジュール１０００を取り扱う上での安全性を担保するために、このようなキャップ部材８９１により、第１コネクタ８２８を遮蔽するようにしている。キャップ部材８９１には２つの係止片８９２が設けられており、これらに対応して単位電池収容体８００の側壁部に設けられている２つの係止口８９０に、当該２つの係止片８９２を挿入することで、第１コネクタ８２８を覆うようにキャップ部材８９１を装着することができるようになっている。このキャップ部材８９１は、電池モジュール１０００を蓄電装置１２００に装着する際には、取り外される。
以上の工程を経て、図１７の斜視図に示されるような電池モジュール１０００が完成する。
続いて、以上のような本発明に係る電池モジュール１０００の管理を行うバッテリー管理回路ユニット１１００の構成の概略について説明する。図１８、図１９、図２０はバッテリー管理回路ユニット１１００の製造工程を説明する図である。また、図２１はバッテリー管理回路ユニット１１００を示す図である。
図１８に示す工程では、コネクタパネル１１１０に、第３コネクタ１１１１及び第４コネクタ１１１２をネジ１１１５で取り付ける。バッテリー管理回路ユニット１１００は、蓄電装置１２００への取り付け性などを考慮すると、電池モジュール１０００と略同寸法とすることが望ましいが、回路基板１１２０のみで前記寸法を確保しようとするとコスト面などが問題となるので、コネクタパネル１１１０を用いるようにしている。
図１９に示す工程では、バッテリー管理用の回路が搭載されている回路基板１１２０にたいして、回路の冷却のために一部に通気孔１１２６が設けられた側板１１２５を、回路基板１１２０のネジ孔部１１２７及びネジ１１２９により固着する。
続く、図２０に示す工程では、回路基板１１２０とコネクタパネル１１１０とをネジ１１３０により固着する。
図２１に示す工程では、コネクタパネル１１１０に設けられている第３コネクタ１１１１、第４コネクタ１１１２のリード線１１１４を回路基板１１２０の各端子１１２３に電気接続する。
以上のようにして構成されるバッテリー管理回路ユニット１１００には、第３コネクタ１１１１、第４コネクタ１１１２、第５コネクタ１１２１が備えられている。
次に、以上のようなバッテリー管理回路ユニット１１００と電池モジュール１０００とにより構成される蓄電装置１２００について説明する。
まず、複数の電池モジュール１０００と、バッテリー管理回路ユニット１１００とを収容するラック部材１２００の構成について説明する。本実施形態のラック部材１２００は、１３個の電池モジュール１０００と、２枚の基板からなるバッテリー管理回路ユニット１１００とを収容するラック部材１２００について説明するが、本発明においては、電池モジュール１０００やバッテリー管理回路ユニット１１００の数に特段の制限があるわけではない。
図２２はラック部材１２００の構成を示す斜視図であり、図２３はラック部材１２００から天板１２２０と第２側板１２４０を取り外した状態を示す図であり、図２４はラック部材１２００を図２２のＦの方向からみた正面図である。
ラック部材１２００の底部を構成する底板１２１０には、複数の下部ガイド部材１２１５が配設されている。一方、ラック部材１２００の天井部を構成する天板１２２０には、複数の上部ガイド部材１２２５が配設されている。
下部ガイド部材１２１５と上部ガイド部材１２２５とは対向しており、電池モジュール１０００をラック部材１２００に着脱する際、それぞれ上下で電池モジュール１０００の案内を行うことができるようになっている。
ラック部材１２００に電池モジュール１０００が装着された時には、隣り合う電池モジュール１０００の間には、所定の間隔が開けられる程度にガイド部材が配されており、隣り合う電池モジュール１０００同士の間には、十分な空間が確保されるようになっている。このため、蓄電装置１３００を構成する電池モジュール１０００から発生する熱が、装置内にこもってしまうようなことがない。
さらに、底板１２１０には通風開口部１２１７が、また、天板１２２０には通風開口部１２２７がそれぞれ設けられており、隣り合う電池モジュール１０００の間で空気の流れが滞らないように配慮されており、蓄電装置１３００内の温度上昇を抑制することができるようになっている。
底板１２１０と天板１２２０との間には、互いに対向するように第１側板１２３０と第２側板１２４０が設けられており、天板１２２０を両脇から支えるようになっている。
第１側板１２３０及び第２側板１２４０においても、第１側板１２３０には通風開口部１２３７が、また、第２側板１２４０には通風開口部１２４７がそれぞれ設けられており、電池モジュール１０００やバッテリー管理回路ユニット１１００からの放熱を蓄電装置１３００から逃がせるような工夫が施されている。
なお、本発明に係る蓄電装置１３００は、蓄電装置１３００は縦積みとされて使用されることも想定されるために、上記のような通風開口部を設けておき、蓄電装置１３００内の温度上昇を抑制することはきわめて重要となる。
また、第１側板１２３０と第２側板１２４０との間には、複数のコネクタを有する背面板１２５０が設けられている。
この背面板１２５０は、各電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０が嵌合する第７コネクタ１２５２と、バッテリー管理回路ユニット１１００の第５コネクタ１１２１がそれぞれ嵌合する第８コネクタ１２５３とが設けられ、不図示の配線が施されることで、各電池モジュール１０００のセンス情報、温度情報をバッテリー管理回路ユニット１１００側に中継することができるようになっている。バッテリー管理回路ユニット１１００はこれにより、各単位電池１００の電位データと、各電池モジュール１０００内の温度データを取得して、これに基づいて放電停止などの制御を行うようにしている。
図２５は、ガイド部材を利用して、蓄電装置１３００のラック部材１２００に電池モジュール１０００をスライドしつつセットしている様子を示している。図２５に示すように、Ａ側に電池モジュール１０００をスライドさせることで、電池モジュール１０００をラック部材１２００に装着できるし、Ｂ側に電池モジュール１０００をスライドさせることで、電池モジュール１０００をラック部材１２００から外すことが可能であるので、本発明に係る蓄電装置１３００においては、電池モジュール１０００の交換がきわめて容易となっている。
電池モジュール１０００をＡ側にスライドさせて、ラック部材１２００に装着する際、ラック部材１２００の背面側の背面板１２５０の第７コネクタ１２５２に、電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０を嵌合させるようにしなければならない。
ガイド部材などに公差があると、第２コネクタ８４０と第７コネクタ１２５２との嵌合が困難となる。そこで、第２コネクタ８４０は、上記のような公差をカバーするように、若干変位可能に構成されている。
上記のような変位を可能とするための構成について説明する。図２６は電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０周辺の構成を説明する図であり、図２６（Ａ）は電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０を正面から見た図であり、図２６（Ｂ）は図２６（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図２６（Ｃ）は図２６（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
図２６（Ｂ）に示すように、単位電池収容体８００のパネル取り付け基台部８３３には、パネル取り付け基台部８３３を形成する平面より突出するネジ孔周縁突状部８３５が設けられている。このネジ孔周縁突状部８３５の中心には、コネクタ取り付けパネル８４７を単位電池収容体８００に対して取り付けるためのパネル取り付けネジ孔８３４が設けられている。
コネクタ取り付けパネル８４７の両側に設けられている取り付け切り欠き部８５１内に、挿通されるネジ孔周縁突状部８３５の外径は、取り付け切り欠き部８５１の内側部より、図に示すように、２Δａ小さくされており、コネクタ取り付けパネル８４７は単位電池収容体８００に対して２Δａ変位可能となる。
また、図２６（Ｃ）に示すように、第２コネクタ８４０の貫通孔８４３にはブッシュ８４４が取り付けられているが、このブッシュ８４４の外径は、貫通孔８４３の内径より２Δｂより小さくなっており、これによりブッシュ８４４に対して第２コネクタ８４０の本体部８４１は２Δｂの変位を行い得るようになっている。
コネクタ取り付けパネル８４７は単位電池収容体８００に対して２Δａ変位可能となり、さらに、第２コネクタ８４０はコネクタ取り付けパネル８４７に対して２Δｂ変位可能となるので、第２コネクタ８４０は単位電池収容体８００に対して２Δａ＋２Δｂの変位が可能となる。
ここで、Δａ＞Δｂの寸法関係に設定することが好ましい。レール部材によって位置規制されながら誘導される電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０は、２Δａの裕度により、第７コネクタ１２５２に対して大まかな位置決めがなされ、さらに、第２コネクタ８４０と第７コネクタ１２５２とが嵌合するタイミングで、２Δｂの裕度により、第２コネクタ８４０が第７コネクタ１２５２と嵌合する。Δａ＞Δｂの寸法関係に設定すると、このように、第２コネクタ８４０は、より滑らかに第７コネクタ１２５２に嵌合することが可能となる。
図２７は、ラック部材１２００に押さえ板１２６０を固定した状態を示しており、本発明の実施形態に係る蓄電装置１３００の完成した状態を示す図である。
なお、図２７では図示していないが、各電池モジュール１０００のキャップ部材８９１を取り外し、不図示の電源線により各電池モジュール１０００を直列接続する。また、直列接続した両端の電源線は、バッテリー管理回路ユニット１１００の第３コネクタ１１１１に入力する。以上のように、各電池モジュール１０００とバッテリー管理回路ユニット１１００をセットすることで蓄電装置１３００が完成する。
ステンレス製の押さえ板１２６０は、第１側板１２３０と第２側板１２４０に、ボルト・ナット１２６６によって固定されることで、背面板１２５０の第７コネクタ１２５２と電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０とが嵌合する方向に、電池モジュール１０００を押圧する状態を維持できるようになっている。このように電池モジュール１０００を押圧するように押さえ板１２６０が作用するので、蓄電装置１３００の耐振動性・耐衝撃性を担保することが可能となる。
押さえ板１２６０は、底板１２１０及び天板１２２０のいずれにも接触しないような設計とすることが好ましい。これは、底板１２１０と押さえ板１２６０との間の空間、及び天板１２２０と押さえ板１２６０との間の空間が開口となり、空気の流れるが遮られることなく、電池モジュール１０００・バッテリー管理回路ユニット１１００の温度上昇が抑制されるからである。
また、押さえ板１２６０は、底板１２１０及び天板１２２０の中間の仮想面Ｐが横切るように配置されるとよい。図２８はこのような仮想面Ｐを点線によって示す図である。前記のように押さえ板１２６０が配置されていると、上下方向からみた電池モジュール１０００の重心を押さえ板１２６０によって支持することとなり、効率的に蓄電装置１３００に対し耐振動性・耐衝撃性を付与することができるからである。
以上、本発明に係る蓄電装置１３００においては、電池モジュール１０００がガイド部材にガイドされて脱着できるようになっており、さらに、コネクタによる結線が可能とされている。さらに、背面板１２５０のコネクタと電池モジュール１０００のコネクタとが嵌合する方向に、電池モジュール１０００を押圧する押さえ板１２６０が設けられているので、本発明に係る蓄電装置１３００によれば、電池モジュール１０００の交換容易性を実現すると共に、蓄電装置の耐振動性・耐衝撃性を担保することが可能となる。
産業上の利用性
本発明は、近年、クリーンエネルギーの蓄電の分野において、用途が急速に拡大しているリチウムイオン電池等の電池モジュールからなる蓄電装置に関するものである。蓄電装置は、単位電池や電池モジュールの交換容易性に加え、振動や衝撃に対して所定以上強い必要がある。ところが、従来、蓄電装置における単位電池や電池モジュールの交換容易性を実現することと、蓄電装置の耐振動性・耐衝撃性を担保することは背反する事象であり、双方を両立することは困難であった。これに対して、本発明に係る蓄電装置においては、電池モジュールがガイド部材にガイドされて脱着できるようになっており、さらに、コネクタによる結線が可能とされている。さらに、背面板のコネクタと電池モジュールのコネクタとが嵌合する方向に、電池モジュールを押圧する押さえ板が設けられているので、本発明に係る蓄電装置によれば、電池モジュールの交換容易性を実現すると共に、蓄電装置の耐振動性・耐衝撃性を担保することが可能となり、産業上の利用性が非常に大きい。
６０・・・電極積層体、７０・・・集電体、９０・・・ラミネートフィルム外装材、１００・・・単位電池、１０５・・・電極積層領域、１１０・・・電池本体部、１１１・・・位置合わせ貫通孔、１１５・・・絶縁テープ、１２０・・・正極引き出しタブ、１２４・・・位置合わせ貫通孔、１３０・・・負極引き出しタブ、１３４・・・位置合わせ貫通孔、１３５・・・貫通孔、１４０・・・継ぎ足しタブ部材、１４３・・・溶着部、１４５・・・貫通孔、１５０・・・両面テープ、８００・・・単位電池収容体、８０１・・・第１面、８０２・・・第１面周縁隔壁部、８０３・・・第１面区画分け隔壁部、８０４・・・区画分け隔壁切り欠き部、８０５・・・第１面中間隔壁部、８０６・・・中間隔壁切り欠き部、８０７・・・第１電池収容室、８０８・・・第２電池収容室、８０９・・・第３電池収容室、８１０・・・第４電池収容室、８１１・・・第１面センス線収容部、８１２・・・第２面、８１３・・・第２面周縁隔壁部、８１４・・・第２面区画分け隔壁部、８１５・・・区画分け隔壁切り欠き部、８１６・・・第２面中間隔壁部、８１７・・・中間隔壁切り欠き部、８１８・・・第５電池収容室、８１９・・・第６電池収容室、８２０・・・第７電池収容室、８２１・・・第８電池収容室、８２２・・・第２面センス線収容部、８２４・・・第１コネクタ収容凹部、８２５・・・第１コネクタ取り付け開口部、８２６・・・第１コネクタ取り付けネジ孔、８２７・・・電源線用開口部、８２８・・・第１コネクタ、８２９・・・取り付けネジ、８３２・・・第２コネクタ取り付け凹部、８３３・・・パネル取り付け基台部、８３４・・・パネル取り付けネジ孔、８３５・・・ネジ孔周縁突状部、８３６・・・取り付けネジ、８３７・・・抜け止めワッシャー、８４０・・・第２コネクタ、８４１・・・本体部、８４２・・・金属端子部、８４３・・・貫通孔、８４４・・・ブッシュ、８４７・・・コネクタ取り付けパネル、８４８・・・コネクタ取り付け開口部、８４９・・・コネクタ取り付けネジ孔、８５０・・・取り付けネジ、８５１・・・取り付け切り欠き部、８５２・・・締結部材、８５３・・・雌ネジ孔、８５４・・・取手貫通孔、８５５・・・取手部、８６０・・・単位電池位置合わせ突起部、８６１・・・タブ部材載置部、８６２・・・タブ部材固着ネジ孔、８６３・・・ネジ孔間架橋部、８６４・・・バスバー位置決め突起部、８６５・・・端部バスバー固定枠、８６７・・バスバー引き回し貫通孔、８６９・・・カバー体固着ネジ孔、８７０・・・第１端側突状ガイド部材、８７１・・・テーパー部、８７２・・・第２端側突状ガイド部材、８７３・・・テーパー部、８７５・・・端部バスバー、８７６・・・タブ部材間バスバー、８７７・・・面間バスバー、８８１・・・電源線、８８２・・・電源線端子、８８３・・・ネジ、８８５・・・サーミスタ接続線、８８６・・・サーミスタ、８８７・・・センス線、８８８・・・センス線端子、８８９・・・ネジ、８９０・・・係止口、８９１・・・キャップ部材、８９２・・・係止片、９１０・・・第１面カバー体、９１１・・・電池押圧絞り加工部、９１２・・・押圧面、９１３・・・ネジ孔絞り加工部、９１４・・・ネジ孔、９１５・・・切り欠き部、９２０・・・第２面カバー体、９２１・・・電池押圧絞り加工部、９２２・・・押圧面、９２３・・・ネジ孔絞り加工部、９２４・・・ネジ孔、９２５・・・切り欠き部、９３０・・・ネジ、１０００・・・電池モジュール、１１００・・・バッテリー管理回路ユニット、１１１０・・・コネクタパネル、１１１１・・・第３コネクタ、１１１２・・・第４コネクタ、１１１４・・・リード線、１１１５・・・ネジ、１１２０・・・回路基板、１１２１・・・第５コネクタ、１１２３・・・端子、１１２５・・・側板、１１２６・・・通気孔、１１２７・・・ネジ孔部、１１２９・・・ネジ、１１３０・・・ネジ、１１５２・・・第７コネクタ、１１５３・・・第８コネクタ、１２００・・・ラック部材、１２１０・・・底板、１２１５・・・下部ガイド部材、１２１７・・・通風開口部、１２２０・・・天板、１２２５・・・上部ガイド部材、１２２７・・・通風開口部、１２３０・・・第１側板、１２３７・・・通風開口部、１２４０・・・第２側板、１２４７・・・通風開口部、１２５０・・・背面板、１２５２・・・第７コネクタ、１２５３・・・第８コネクタ、１２６０・・・押さえ板、１２６６・・・ボルト・ナット、１３００・・・蓄電装置、Ｐ・・・仮想面

Claims (13)

  1. 複数の下部ガイド部材を有する底板と、
    前記底板の上方に配され、前記下部ガイド部材と対向する複数の上部ガイド部材を有する天板と、
    前記底板と前記天板との間に配され、互いに対向する第１側板と第２側板と、
    前記第１側板と前記第２側板との間に配され、複数のコネクタを有する背面板と、
    前記下部ガイド部材と前記上部ガイド部材の間に挿通され、前記背面板のコネクタと嵌合するコネクタを有する電池モジュールと、
    前記第１側板と前記第２側板との間に配され、前記第１側板と前記第２側板とに固定されると共に、前記電池モジュールを押圧する押さえ板と、を有し、
    前記電池モジュールは、前記下部ガイド部材と前記上部ガイド部材にガイドされて脱着し、
    前記押さえ板は、前記背面板の前記コネクタと前記電池モジュールが嵌合する方向に、前記電池モジュールを押圧する蓄電装置。
  2. 前記押さえ板は、前記底板には接触しないように配される請求項１に記載の蓄電装置。
  3. 前記押さえ板は、前記天板には接触しないように配される請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
  4. 前記押さえ板は、前記底板と前記天板の中間の仮想面が横切るように配置され、
    前記仮想面は、前記底板と前記天板に平行であり、前記底板と前記天板との間を二等分する面である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の蓄電装置。
  5. 前記押さえ板は、前記底板と前記天板の中間の仮想面が横切るように配置され、
    前記仮想面は、前記電池モジュールの上下方向の重心を通る面である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の蓄電装置。
  6. 前記電池モジュールはコネクタ取り付けパネルを備え、
    前記コネクタ取り付けパネルは、前記電池モジュールに対して変位可能に取り付けられ、
    前記コネクタは、前記コネクタ取り付けパネルに対して変位可能に取り付けられる請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の蓄電装置。
  7. 前記押さえ板がステンレス製である請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の蓄電装置。
  8. 前記押さえ板は、前記第１側板と前記第２側板とに対してボルトとナットにより固定される請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の蓄電装置。
  9. 前記底板には通風開口部が配される請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の蓄電装置。
  10. 前記天板には通風開口部が配される請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の蓄電装置。
  11. 前記第１側板と前記第２側板には通風開口部が配される請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の蓄電装置。
  12. 前記電池モジュールが複数の単位電池からなる請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の蓄電装置。
  13. 前記単位電池が、正極と負極とをセパレータを介して積層した電極積層体と、前記電極積層体と電解液を収容するラミネートフィルム外装材とを有するリチウムイオン二次電池である請求項１２に記載の蓄電装置。
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