蓄電装置、車両
【課題】組電池とリレー回路等の回路部品との間で組電池をまたぐ電気配線の配索スペースを特別に確保する必要が無くなり、組電池の構成の簡素化による部品点数削減や低コスト化に寄与することを目的とする。
【解決手段】複数の単電池１０３を、一対のエンドプレート１０１、１０２と、それぞれのエンドプレートを互いに引き寄せる方向に拘束力を加えて複数の単電池１０３を拘束し、且つ導電性を有する拘束バンド７０１と、を備え、一対のエンドプレート１０１、１０２は、それぞれのエンドプレート１０１、１０２が、積層された複数の単電池１０３の内の積層方向における端部に位置する単電池と対向する位置に端部に位置する単電池と電気的に接続するための電極１０１ｅ、１０２ｅを有し、一対のエンドプレート１０１、１０２の内のいずれか一方は、拘束バンド７０１により拘束された状態において、電極１０２ｅと拘束バンド７０１とが電気的に接続される。
【解決手段】複数の単電池１０３を、一対のエンドプレート１０１、１０２と、それぞれのエンドプレートを互いに引き寄せる方向に拘束力を加えて複数の単電池１０３を拘束し、且つ導電性を有する拘束バンド７０１と、を備え、一対のエンドプレート１０１、１０２は、それぞれのエンドプレート１０１、１０２が、積層された複数の単電池１０３の内の積層方向における端部に位置する単電池と対向する位置に端部に位置する単電池と電気的に接続するための電極１０１ｅ、１０２ｅを有し、一対のエンドプレート１０１、１０２の内のいずれか一方は、拘束バンド７０１により拘束された状態において、電極１０２ｅと拘束バンド７０１とが電気的に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単電池を並べた蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の蓄電装置として、複数の単電池を直列に接続した組電池が知られている。組電池にリレー回路等の回路部品を電気的に接続するためには、組電池とリレー回路等との間での電気的接続を行なうための電気配線が必要となる。
【０００３】
このように所定の積層方向に積層される複数の単電池は、一対のエンドプレートによって挟まれ、これら一対のエンドプレートを拘束バンドによって拘束することにより、組電池が構成される（例えば、特許文献１及び２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５７６５１
【特許文献２】特開２００８−２８２５８２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、組電池とリレー回路等との間での電気的接続を行なうための電気配線を組電池をまたいで配索するためのスペースが必要であり、このような配索スペースを確保しなければならないという制約は、組電池全体としての小型化の妨げとなっていた。
【０００６】
そこで、本願発明は、組電池とリレー回路等の回路部品との間で組電池をまたぐ電気配線の配索スペースを特別に確保する必要が無くなり、組電池の構成の簡素化による部品点数削減や低コスト化に寄与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）複数の単電池を、隣接する単電池間で電気的に接続されるように積層してなる組電池を備える蓄電装置であって、前記積層された複数の単電池を、前記積層方向において両側から挟み込む一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレートに対して、それぞれのエンドプレートを互いに引き寄せる方向に拘束力を加えて前記複数の単電池を拘束し、且つ導電性を有する拘束バンドと、を備え、前記一対のエンドプレートは、それぞれのエンドプレートが、前記積層された複数の単電池の内の前記積層方向における端部に位置する単電池と対向する位置に前記端部に位置する単電池と電気的に接続するための電極を有し、前記一対のエンドプレートの内のいずれか一方は、前記拘束バンドにより拘束された状態において、前記電極と前記拘束バンドとが電気的に接続されることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、組電池とリレー回路等の回路部品との間で組電池をまたぐ電気配線の配索スペースを特別に確保する必要が無くなり、組電池の構成の簡素化による部品点数削減や低コスト化に寄与することができる。
【０００９】
（２）（１）の構成において、前記拘束バンドは、その少なくとも一部が、絶縁性材料で被覆されていることができる。（２）の構成によれば、導電部材としても機能する拘束バンドから、当該拘束バンドに接触した物体に対する意図せぬ通電を抑制することができる。
【００１０】
（３）（１）または（２）の構成において、前記エンドプレートは、内部に補強部材を有し、前記補強部材は、前記電極の前記単電池に対向しない側の面を支持していることを特徴とすることができる。（３）の構成によれば、拘束バンドによる拘束力が、高い剛性を有する補強部材を介して確実に電極に伝達され、電極と単電池との間での導通不良等の発生を抑制することができる。
【００１１】
（４）（１）〜（３）の構成において、前記エンドプレートは、前記拘束バンドと前記電極とを電気的に接続するための電極端子を備え、
前記電極端子は、前記拘束バンドから受ける拘束力によって、前記電極を前記単電池側に向かって押圧する構成となっていることが望ましい。（４）の構成によれば、エンドプレートの本体が樹脂等により形成されており、電極が金属で構成されているような場合、エンドプレート本体の樹脂部分と電極とは何らかの方法によって接合される。このような構成によれば、拘束バンドによる拘束力は直接電極に加わるため、電極とエンドプレート本体との接合が剥がれることがない。
【００１２】
（５）（１）〜（４）の構成において、前記単電池は、前記積層方向における一方の端面の少なくとも一部にプラス電極が露出しており、他方の端面の少なくとも一部にマイナス電極が露出している電池であることを特徴とする。（５）の構成によれば、バスバーによる接続が不要であり、構成の簡素化、小型化軽量化に寄与することができる。
【００１３】
（６）本発明の車両は、（１）〜（５）のうちいずれかの構成の蓄電装置を搭載していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、組電池とリレー回路等の回路部品との間で組電池をまたぐ電気配線の配索スペースを特別に確保する必要が無くなり、組電池の構成の簡素化による部品点数削減や低コスト化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】蓄電装置の外観斜視図である。
【図２】図１に示す蓄電装置１における負極側のエンドプレート１０２の外観斜視図である。
【図３】図１に示す蓄電装置１における正極側のエンドプレート１０１の外観斜視図である。
【図４】図１に示す蓄電装置１の負極側におけるエンドプレート１０２、拘束バンド、単電池の関係を示す縦断面図である。
【図５】図２に示すエンドプレート１０２における電極端子付近の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照して、本実施形態に係る蓄電装置１について説明する。図１は、蓄電装置の外観斜視図である。図２は、図１に示す蓄電装置１における負極側のエンドプレート１０２の外観斜視図である。図３は、図１に示す蓄電装置１における正極側のエンドプレート１０１の外観斜視図である。図４は、図１に示す蓄電装置１の負極側におけるエンドプレート１０２、拘束バンド、単電池の関係を示す縦断面図である。図５は、図２に示すエンドプレート１０２における電極端子付近の拡大図である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する三軸であり、Ｘ軸方向は単電池の積層方向に対応している。
【００１７】
本実施形態に係る蓄電装置は、車両に搭載することができ、この車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両の走行エネルギ（運動エネルギ）を発生させる動力源として、蓄電装置の他に、内燃機関や燃料電池を備えた車両である。また、電気自動車は、蓄電装置の出力だけを用いて車両を走行させるものである。
【００１８】
図１に示すように、蓄電装置は、複数の単電池１０３を電気的に直列に接続してなる組電池Ｋを有している。ここで、複数の単電池１０３は、Ｘ軸方向に積層（スタック）されている。
【００１９】
なお、ここでの単電池１０３としては、積層方向（Ｘ軸方向）における一方の端面の少なくとも一部にプラス電極が露出しており、他方の端面の少なくとも一部にマイナス電極が露出している電池であることを特徴とする（例えば、図４を参照）。このような構成を有する電池として、例えばバイポーラ電池が挙げられる。このような構成の単電池１０３を積層させて互いに押圧させることにより、隣接する単電池間で互いの電極が当接し合い、積層方向において隣接する単電池間での電気的な直列接続が実現される。
【００２０】
具体的には、本実施例で用いるバイポーラ電池としては、例えば、いわゆる「バイポーラ型リチウムイオン２次電池」を採用することができる。バイポーラ型リチウムイオン２次電池において、ゲル電解質が含浸されたセパレータの両面にそれぞれ正極及び負極が形成された電池単位が、集電箔を介して複数個積層されている。このような積層体が、正極側のＡＬ板及び負極側のＣｕ板もしくはニッケルめっき鋼板によって挟まれ、バイポーラ型リチウムイオン２次電池が構成されている。
【００２１】
このような電池を採用した組電池とすることにより、複数の単電池１０３の間でのバスバーによる電気的接続が不要となり、蓄電装置１全体としての構成の簡素化や小型化軽量化に寄与することができる。
【００２２】
これら複数の単電池１０３により組電池Ｋが構成されるが、組電池Ｋを構成する単電池１０３の数は、組電池Ｋに持たせる出力性能に基づいて適宜設定することができる。
【００２３】
図１に示すように、組電池ＫのＸ軸方向の両端部には、総プラス電極側にエンドプレート１０１が位置し、総マイナス電極側にエンドプレート１０２が位置する。これらエンドプレート１０１および１０２は、拘束バンド７０１および拘束バンド７０２等により連結されており、これら拘束バンドにより互いに接近する方向に加圧されている。このように、積層された複数の単電池１０３を、積層方向において両側から一対のエンドプレートにより挟み込むことにより、組電池Ｋの電池性能の維持にも寄与している。
【００２４】
エンドプレート１０１の、単電池１０３に対向しない側には、リレー回路を構成するシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ、レジスタ１０１ｒ等が配置されている。
【００２５】
組電池Ｋの総プラス端子には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが接続され、 組電池Ｋの総マイナス端子には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが接続されている。また、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂに対して並列に接続されている。
【００２６】
これらのシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐは、コイルに対して通電したときに接点が閉じるリレーである。ＳＭＲがオンとは通電状態を意味し、ＳＭＲがオフとは非通電状態を意味する。
【００２７】
まず、エンドプレート１０２の構成の詳細について説明する。
【００２８】
図１、図２および図５に示すように、エンドプレート１０２は、例えば、外周ケーシング１０２ａ、補強部材１０２ｂ、電極接続部材（電極端子）１０２ｃ、電極１０２ｅ、背面ケーシング１０２ｈ、拘束バンド７０１をネジによって締結するための締結部１０２ｇなどを備えている。
【００２９】
エンドプレート１０２は、積層された複数の単電池１０３の内の積層方向（Ｘ軸方向）における端部に位置する単電池に対向する位置に、当該端部に位置する単電池１０３と電気的に接続するための電極１０２ｅを有する。
【００３０】
エンドプレート１０２の外形は、樹脂製の外周ケーシング１０２ａと背面ケーシング１０２ｈとを組み合わせることにより形成される。外周ケーシング１０２ａと電極１０２ｅとは、例えばインサート成型等によって一体化されている。エンドプレート１０２の内部には、エンドプレート１０２自体の強度を向上するための補強部材１０２ｂが配置されている。
【００３１】
ここでの補強部材１０２ｂは、電極１０２ｅと対向する側の面１０２ｂｆによって、電極１０２ｅの単電池１０３に対向しない側の面１０２ｅｕを支持している。
【００３２】
これにより、拘束バンドによる拘束力が、高い剛性を有する補強部材１０２ｂを介して確実に電極１０２ｅに伝達され、電極１０２ｅと単電池１０３との間での導通不良等の発生を抑制することができる。
【００３３】
電極接続部材（電極端子）１０２ｃは、Ｘ−Ｚ平面において略コの字状の断面形状を有し、拘束バンド７０１と電極１０２ｅとを電気的に接続する役割を有しており、拘束バンド７０１からの拘束力（図５に示す矢印を参照）を単電池に近接しない側の端面１０２ｃｕで受けることによって、単電池に近接する側の端面１０２ｃｆにより電極１０２ｅの単電池に対向しない側の背面１０２ｅｕを単電池１０３側に向かって押圧する（図５に示す矢印Ｆを参照）構成となっている。これにより、電極１０２ｅの単電池に対向する側の面は、単電池に押し付けられる。
【００３４】
本実施例の構成によれば、上述のように外周ケーシング１０２ａと電極１０２ｅとがインサート成型等の方法によって接合される場合でも、拘束バンドによる拘束力がエンドプレート１０２に加わった場合に、当該拘束力は電極１０２ｅの背面１０２ｅｕに直接加わるため、単電池１０３からの反力（図５に示す矢印を参照）と拘束バンドによる拘束力の作用によって電極１０２ｅと外周ケーシング１０２ａとの接合が剥がれてしまう、といったことがない。
【００３５】
続いて、エンドプレート１０１の構成の詳細について説明する。エンドプレート１０１の基本的構成は、エンドプレート１０２と同様であるため、同様の構成部分についての説明は省略する。
【００３６】
図１、図３および図４に示すように、エンドプレート１０１は、例えば、外周ケーシング１０１ａ、補強部材１０１ｂ、電極１０１ｅ、締結部１０１ｇ、背面ケーシング１０１ｈ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ、レジスタ１０１ｒ、これらリレーやレジスタと組電池Ｋとを電気的に接続するための不図示の配線、などを備えている。
【００３７】
エンドプレート１０１は、積層された複数の単電池１０３の内の積層方向（Ｘ軸方向）における端部に位置する単電池に対向する位置に、当該端部に位置する単電池１０３と電気的に接続するための電極１０１ｅを有する。
【００３８】
エンドプレート１０１の外形は、樹脂製の外周ケーシング１０１ａと背面ケーシング１０１ｈとを組み合わせることにより形成される。外周ケーシング１０１ａと電極１０１ｅとは、例えばインサート成型等によって一体化されている。エンドプレート１０１の内部には、エンドプレート１０１自体の強度を向上するための補強部材１０１ｂが配置されている。
【００３９】
ここでの補強部材１０１ｂは、電極１０１ｅと対向する側の面１０１ｂｆによって、電極１０１ｅの単電池１０３に対向しない側の面１０１ｅｕを支持している。
【００４０】
これにより、拘束バンドによる拘束力が、高い剛性を有する補強部材１０１ｂを介して確実に電極１０１ｅに伝達され、電極１０１ｅと単電池１０３との間での導通不良等の発生を抑制することができる。
【００４１】
また、エンドプレート１０１には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐが一体的に設けられており、組電池Ｋの総プラス側に電気的に接続される電極１０１ｅと、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇとを電気的に接続する配線Ｊ１が設けられている（図４を参照）。ここでの配線Ｊ１は、エンドプレート１０１内のレイアウト等のスペース的制約等に基づいて、任意に設置可能である。
【００４２】
また、エンドプレート１０１には、拘束バンド７０１をネジによって締結するための締結部１０１ｇを有し、締結部１０１ｇに締結され電力供給線としても機能する拘束バンド７０１と、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐとを電気的に接続する配線Ｊ２が設けられている。ここでの配線Ｊ２は、エンドプレート１０１内のレイアウト等のスペース的制約等に基づいて、任意に設置可能である。
【００４３】
すなわち、本実施例では、一対のエンドプレートの内のいずれか一方は、拘束バンドにより拘束された状態において、電極と拘束バンド７０１とが電気的に接続された状態となる。
【００４４】
上述のような構成を有するエンドプレート１０１および１０２により、組電池Ｋを挟んだ状態で拘束バンド７０１および７０２によって拘束することにより、一方のエンドプレート（ここでは、エンドプレート１０１）の側に総プラス端子と総マイナス端子の双方を集中的に配置させることができ、このように総プラス端子と総マイナス端子の双方を配置させるエンドプレートの側にリレー回路等を配置することで、リレー回路等と組電池との間に配索される電気配線を短くすることができる。すなわち、従来の構成に比べ、リレー回路等と組電池との間での電気配線の配索スペースを大幅に省略することができ、構成の簡素化による部品点数削減や低コスト化に寄与することができる。
【００４５】
また、拘束バンド７０２は、その少なくとも一部が、絶縁性材料で被覆されていることができる。具体的に、ここでの絶縁性材料としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、フラン樹脂などを採用可能である。
【００４６】
これにより、導電部材としても機能する拘束バンドから、当該拘束バンドに接触した物体に対する意図せぬ通電を抑制することができる。
【００４７】
なお、本実施例では、略箱型の単電池１０３を採用する構成について例示したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、複数の円柱形の単電池を電気的に接続した状態でパッケージ化し、当該パッケージ化した単電池を、単電池１０３のように配置してもよい。
【００４８】
なお、上述の実施例では、複数の単電池が、積層方向における端面を相互に接触させることにより、隣接する単電池間での電気的な接続を実現しているが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、複数の単電池間での電気的接続をバスバー等によって実現する構成を採用することができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４９】
７０１ 拘束バンド、７０２ 拘束バンド、１０１ エンドプレート、
１０１ａ 外周ケーシング、１０１ｂ 補強部材、１０１ｅ 電極、１０１ｇ 締結部、１０１ｈ 背面ケーシング、ＳＭＲ−Ｇ システムメインリレー、ＳＭＲ−Ｂ システムメインリレー、ＳＭＲ−Ｐ システムメインリレー、１０１ｒ レジスタ、１０２ エンドプレート、１０３ 単電池、Ｋ 組電池。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単電池を並べた蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の蓄電装置として、複数の単電池を直列に接続した組電池が知られている。組電池にリレー回路等の回路部品を電気的に接続するためには、組電池とリレー回路等との間での電気的接続を行なうための電気配線が必要となる。
【０００３】
このように所定の積層方向に積層される複数の単電池は、一対のエンドプレートによって挟まれ、これら一対のエンドプレートを拘束バンドによって拘束することにより、組電池が構成される（例えば、特許文献１及び２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５７６５１
【特許文献２】特開２００８−２８２５８２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、組電池とリレー回路等との間での電気的接続を行なうための電気配線を組電池をまたいで配索するためのスペースが必要であり、このような配索スペースを確保しなければならないという制約は、組電池全体としての小型化の妨げとなっていた。
【０００６】
そこで、本願発明は、組電池とリレー回路等の回路部品との間で組電池をまたぐ電気配線の配索スペースを特別に確保する必要が無くなり、組電池の構成の簡素化による部品点数削減や低コスト化に寄与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）複数の単電池を、隣接する単電池間で電気的に接続されるように積層してなる組電池を備える蓄電装置であって、前記積層された複数の単電池を、前記積層方向において両側から挟み込む一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレートに対して、それぞれのエンドプレートを互いに引き寄せる方向に拘束力を加えて前記複数の単電池を拘束し、且つ導電性を有する拘束バンドと、を備え、前記一対のエンドプレートは、それぞれのエンドプレートが、前記積層された複数の単電池の内の前記積層方向における端部に位置する単電池と対向する位置に前記端部に位置する単電池と電気的に接続するための電極を有し、前記一対のエンドプレートの内のいずれか一方は、前記拘束バンドにより拘束された状態において、前記電極と前記拘束バンドとが電気的に接続されることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、組電池とリレー回路等の回路部品との間で組電池をまたぐ電気配線の配索スペースを特別に確保する必要が無くなり、組電池の構成の簡素化による部品点数削減や低コスト化に寄与することができる。
【０００９】
（２）（１）の構成において、前記拘束バンドは、その少なくとも一部が、絶縁性材料で被覆されていることができる。（２）の構成によれば、導電部材としても機能する拘束バンドから、当該拘束バンドに接触した物体に対する意図せぬ通電を抑制することができる。
【００１０】
（３）（１）または（２）の構成において、前記エンドプレートは、内部に補強部材を有し、前記補強部材は、前記電極の前記単電池に対向しない側の面を支持していることを特徴とすることができる。（３）の構成によれば、拘束バンドによる拘束力が、高い剛性を有する補強部材を介して確実に電極に伝達され、電極と単電池との間での導通不良等の発生を抑制することができる。
【００１１】
（４）（１）〜（３）の構成において、前記エンドプレートは、前記拘束バンドと前記電極とを電気的に接続するための電極端子を備え、
前記電極端子は、前記拘束バンドから受ける拘束力によって、前記電極を前記単電池側に向かって押圧する構成となっていることが望ましい。（４）の構成によれば、エンドプレートの本体が樹脂等により形成されており、電極が金属で構成されているような場合、エンドプレート本体の樹脂部分と電極とは何らかの方法によって接合される。このような構成によれば、拘束バンドによる拘束力は直接電極に加わるため、電極とエンドプレート本体との接合が剥がれることがない。
【００１２】
（５）（１）〜（４）の構成において、前記単電池は、前記積層方向における一方の端面の少なくとも一部にプラス電極が露出しており、他方の端面の少なくとも一部にマイナス電極が露出している電池であることを特徴とする。（５）の構成によれば、バスバーによる接続が不要であり、構成の簡素化、小型化軽量化に寄与することができる。
【００１３】
（６）本発明の車両は、（１）〜（５）のうちいずれかの構成の蓄電装置を搭載していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、組電池とリレー回路等の回路部品との間で組電池をまたぐ電気配線の配索スペースを特別に確保する必要が無くなり、組電池の構成の簡素化による部品点数削減や低コスト化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】蓄電装置の外観斜視図である。
【図２】図１に示す蓄電装置１における負極側のエンドプレート１０２の外観斜視図である。
【図３】図１に示す蓄電装置１における正極側のエンドプレート１０１の外観斜視図である。
【図４】図１に示す蓄電装置１の負極側におけるエンドプレート１０２、拘束バンド、単電池の関係を示す縦断面図である。
【図５】図２に示すエンドプレート１０２における電極端子付近の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照して、本実施形態に係る蓄電装置１について説明する。図１は、蓄電装置の外観斜視図である。図２は、図１に示す蓄電装置１における負極側のエンドプレート１０２の外観斜視図である。図３は、図１に示す蓄電装置１における正極側のエンドプレート１０１の外観斜視図である。図４は、図１に示す蓄電装置１の負極側におけるエンドプレート１０２、拘束バンド、単電池の関係を示す縦断面図である。図５は、図２に示すエンドプレート１０２における電極端子付近の拡大図である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する三軸であり、Ｘ軸方向は単電池の積層方向に対応している。
【００１７】
本実施形態に係る蓄電装置は、車両に搭載することができ、この車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両の走行エネルギ（運動エネルギ）を発生させる動力源として、蓄電装置の他に、内燃機関や燃料電池を備えた車両である。また、電気自動車は、蓄電装置の出力だけを用いて車両を走行させるものである。
【００１８】
図１に示すように、蓄電装置は、複数の単電池１０３を電気的に直列に接続してなる組電池Ｋを有している。ここで、複数の単電池１０３は、Ｘ軸方向に積層（スタック）されている。
【００１９】
なお、ここでの単電池１０３としては、積層方向（Ｘ軸方向）における一方の端面の少なくとも一部にプラス電極が露出しており、他方の端面の少なくとも一部にマイナス電極が露出している電池であることを特徴とする（例えば、図４を参照）。このような構成を有する電池として、例えばバイポーラ電池が挙げられる。このような構成の単電池１０３を積層させて互いに押圧させることにより、隣接する単電池間で互いの電極が当接し合い、積層方向において隣接する単電池間での電気的な直列接続が実現される。
【００２０】
具体的には、本実施例で用いるバイポーラ電池としては、例えば、いわゆる「バイポーラ型リチウムイオン２次電池」を採用することができる。バイポーラ型リチウムイオン２次電池において、ゲル電解質が含浸されたセパレータの両面にそれぞれ正極及び負極が形成された電池単位が、集電箔を介して複数個積層されている。このような積層体が、正極側のＡＬ板及び負極側のＣｕ板もしくはニッケルめっき鋼板によって挟まれ、バイポーラ型リチウムイオン２次電池が構成されている。
【００２１】
このような電池を採用した組電池とすることにより、複数の単電池１０３の間でのバスバーによる電気的接続が不要となり、蓄電装置１全体としての構成の簡素化や小型化軽量化に寄与することができる。
【００２２】
これら複数の単電池１０３により組電池Ｋが構成されるが、組電池Ｋを構成する単電池１０３の数は、組電池Ｋに持たせる出力性能に基づいて適宜設定することができる。
【００２３】
図１に示すように、組電池ＫのＸ軸方向の両端部には、総プラス電極側にエンドプレート１０１が位置し、総マイナス電極側にエンドプレート１０２が位置する。これらエンドプレート１０１および１０２は、拘束バンド７０１および拘束バンド７０２等により連結されており、これら拘束バンドにより互いに接近する方向に加圧されている。このように、積層された複数の単電池１０３を、積層方向において両側から一対のエンドプレートにより挟み込むことにより、組電池Ｋの電池性能の維持にも寄与している。
【００２４】
エンドプレート１０１の、単電池１０３に対向しない側には、リレー回路を構成するシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ、レジスタ１０１ｒ等が配置されている。
【００２５】
組電池Ｋの総プラス端子には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが接続され、 組電池Ｋの総マイナス端子には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが接続されている。また、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂに対して並列に接続されている。
【００２６】
これらのシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐは、コイルに対して通電したときに接点が閉じるリレーである。ＳＭＲがオンとは通電状態を意味し、ＳＭＲがオフとは非通電状態を意味する。
【００２７】
まず、エンドプレート１０２の構成の詳細について説明する。
【００２８】
図１、図２および図５に示すように、エンドプレート１０２は、例えば、外周ケーシング１０２ａ、補強部材１０２ｂ、電極接続部材（電極端子）１０２ｃ、電極１０２ｅ、背面ケーシング１０２ｈ、拘束バンド７０１をネジによって締結するための締結部１０２ｇなどを備えている。
【００２９】
エンドプレート１０２は、積層された複数の単電池１０３の内の積層方向（Ｘ軸方向）における端部に位置する単電池に対向する位置に、当該端部に位置する単電池１０３と電気的に接続するための電極１０２ｅを有する。
【００３０】
エンドプレート１０２の外形は、樹脂製の外周ケーシング１０２ａと背面ケーシング１０２ｈとを組み合わせることにより形成される。外周ケーシング１０２ａと電極１０２ｅとは、例えばインサート成型等によって一体化されている。エンドプレート１０２の内部には、エンドプレート１０２自体の強度を向上するための補強部材１０２ｂが配置されている。
【００３１】
ここでの補強部材１０２ｂは、電極１０２ｅと対向する側の面１０２ｂｆによって、電極１０２ｅの単電池１０３に対向しない側の面１０２ｅｕを支持している。
【００３２】
これにより、拘束バンドによる拘束力が、高い剛性を有する補強部材１０２ｂを介して確実に電極１０２ｅに伝達され、電極１０２ｅと単電池１０３との間での導通不良等の発生を抑制することができる。
【００３３】
電極接続部材（電極端子）１０２ｃは、Ｘ−Ｚ平面において略コの字状の断面形状を有し、拘束バンド７０１と電極１０２ｅとを電気的に接続する役割を有しており、拘束バンド７０１からの拘束力（図５に示す矢印を参照）を単電池に近接しない側の端面１０２ｃｕで受けることによって、単電池に近接する側の端面１０２ｃｆにより電極１０２ｅの単電池に対向しない側の背面１０２ｅｕを単電池１０３側に向かって押圧する（図５に示す矢印Ｆを参照）構成となっている。これにより、電極１０２ｅの単電池に対向する側の面は、単電池に押し付けられる。
【００３４】
本実施例の構成によれば、上述のように外周ケーシング１０２ａと電極１０２ｅとがインサート成型等の方法によって接合される場合でも、拘束バンドによる拘束力がエンドプレート１０２に加わった場合に、当該拘束力は電極１０２ｅの背面１０２ｅｕに直接加わるため、単電池１０３からの反力（図５に示す矢印を参照）と拘束バンドによる拘束力の作用によって電極１０２ｅと外周ケーシング１０２ａとの接合が剥がれてしまう、といったことがない。
【００３５】
続いて、エンドプレート１０１の構成の詳細について説明する。エンドプレート１０１の基本的構成は、エンドプレート１０２と同様であるため、同様の構成部分についての説明は省略する。
【００３６】
図１、図３および図４に示すように、エンドプレート１０１は、例えば、外周ケーシング１０１ａ、補強部材１０１ｂ、電極１０１ｅ、締結部１０１ｇ、背面ケーシング１０１ｈ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ、レジスタ１０１ｒ、これらリレーやレジスタと組電池Ｋとを電気的に接続するための不図示の配線、などを備えている。
【００３７】
エンドプレート１０１は、積層された複数の単電池１０３の内の積層方向（Ｘ軸方向）における端部に位置する単電池に対向する位置に、当該端部に位置する単電池１０３と電気的に接続するための電極１０１ｅを有する。
【００３８】
エンドプレート１０１の外形は、樹脂製の外周ケーシング１０１ａと背面ケーシング１０１ｈとを組み合わせることにより形成される。外周ケーシング１０１ａと電極１０１ｅとは、例えばインサート成型等によって一体化されている。エンドプレート１０１の内部には、エンドプレート１０１自体の強度を向上するための補強部材１０１ｂが配置されている。
【００３９】
ここでの補強部材１０１ｂは、電極１０１ｅと対向する側の面１０１ｂｆによって、電極１０１ｅの単電池１０３に対向しない側の面１０１ｅｕを支持している。
【００４０】
これにより、拘束バンドによる拘束力が、高い剛性を有する補強部材１０１ｂを介して確実に電極１０１ｅに伝達され、電極１０１ｅと単電池１０３との間での導通不良等の発生を抑制することができる。
【００４１】
また、エンドプレート１０１には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐが一体的に設けられており、組電池Ｋの総プラス側に電気的に接続される電極１０１ｅと、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇとを電気的に接続する配線Ｊ１が設けられている（図４を参照）。ここでの配線Ｊ１は、エンドプレート１０１内のレイアウト等のスペース的制約等に基づいて、任意に設置可能である。
【００４２】
また、エンドプレート１０１には、拘束バンド７０１をネジによって締結するための締結部１０１ｇを有し、締結部１０１ｇに締結され電力供給線としても機能する拘束バンド７０１と、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐとを電気的に接続する配線Ｊ２が設けられている。ここでの配線Ｊ２は、エンドプレート１０１内のレイアウト等のスペース的制約等に基づいて、任意に設置可能である。
【００４３】
すなわち、本実施例では、一対のエンドプレートの内のいずれか一方は、拘束バンドにより拘束された状態において、電極と拘束バンド７０１とが電気的に接続された状態となる。
【００４４】
上述のような構成を有するエンドプレート１０１および１０２により、組電池Ｋを挟んだ状態で拘束バンド７０１および７０２によって拘束することにより、一方のエンドプレート（ここでは、エンドプレート１０１）の側に総プラス端子と総マイナス端子の双方を集中的に配置させることができ、このように総プラス端子と総マイナス端子の双方を配置させるエンドプレートの側にリレー回路等を配置することで、リレー回路等と組電池との間に配索される電気配線を短くすることができる。すなわち、従来の構成に比べ、リレー回路等と組電池との間での電気配線の配索スペースを大幅に省略することができ、構成の簡素化による部品点数削減や低コスト化に寄与することができる。
【００４５】
また、拘束バンド７０２は、その少なくとも一部が、絶縁性材料で被覆されていることができる。具体的に、ここでの絶縁性材料としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、フラン樹脂などを採用可能である。
【００４６】
これにより、導電部材としても機能する拘束バンドから、当該拘束バンドに接触した物体に対する意図せぬ通電を抑制することができる。
【００４７】
なお、本実施例では、略箱型の単電池１０３を採用する構成について例示したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、複数の円柱形の単電池を電気的に接続した状態でパッケージ化し、当該パッケージ化した単電池を、単電池１０３のように配置してもよい。
【００４８】
なお、上述の実施例では、複数の単電池が、積層方向における端面を相互に接触させることにより、隣接する単電池間での電気的な接続を実現しているが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、複数の単電池間での電気的接続をバスバー等によって実現する構成を採用することができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４９】
７０１ 拘束バンド、７０２ 拘束バンド、１０１ エンドプレート、
１０１ａ 外周ケーシング、１０１ｂ 補強部材、１０１ｅ 電極、１０１ｇ 締結部、１０１ｈ 背面ケーシング、ＳＭＲ−Ｇ システムメインリレー、ＳＭＲ−Ｂ システムメインリレー、ＳＭＲ−Ｐ システムメインリレー、１０１ｒ レジスタ、１０２ エンドプレート、１０３ 単電池、Ｋ 組電池。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単電池を、隣接する単電池間で電気的に接続されるように積層してなる組電池を備える蓄電装置であって、
前記積層された複数の単電池を、前記積層方向において両側から挟み込む一対のエンドプレートと、
前記一対のエンドプレートに対して、それぞれのエンドプレートを互いに引き寄せる方向に拘束力を加えて前記複数の単電池を拘束し、且つ導電性を有する拘束バンドと、
を備え、
前記一対のエンドプレートは、それぞれのエンドプレートが、前記積層された複数の単電池の内の前記積層方向における端部に位置する単電池と対向する位置に前記端部に位置する単電池と電気的に接続するための電極を有し、
前記一対のエンドプレートの内のいずれか一方は、前記拘束バンドにより拘束された状態において、前記電極と前記拘束バンドとが電気的に接続される蓄電装置。
【請求項２】
前記拘束バンドは、その少なくとも一部が、絶縁性材料で被覆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】
前記エンドプレートは、内部に補強部材を有し、
前記補強部材は、前記電極の前記単電池に対向しない側の面を支持していることを特徴とする請求項１乃至２の内いずれかに記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記エンドプレートは、前記拘束バンドと前記電極とを電気的に接続するための電極端子を備え、
前記電極端子は、前記拘束バンドから受ける拘束力によって、前記電極を前記単電池側に向かって押圧する構成となっている請求項１乃至３の内のいずれかに記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記単電池は、前記積層方向における一方の端面の少なくとも一部にプラス電極が露出しており、他方の端面の少なくとも一部にマイナス電極が露出している電池であることを特徴とする請求項１乃至４の内のいずれかに記載の蓄電装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の内のいずれかに記載の蓄電装置を備える車両。
【請求項１】
複数の単電池を、隣接する単電池間で電気的に接続されるように積層してなる組電池を備える蓄電装置であって、
前記積層された複数の単電池を、前記積層方向において両側から挟み込む一対のエンドプレートと、
前記一対のエンドプレートに対して、それぞれのエンドプレートを互いに引き寄せる方向に拘束力を加えて前記複数の単電池を拘束し、且つ導電性を有する拘束バンドと、
を備え、
前記一対のエンドプレートは、それぞれのエンドプレートが、前記積層された複数の単電池の内の前記積層方向における端部に位置する単電池と対向する位置に前記端部に位置する単電池と電気的に接続するための電極を有し、
前記一対のエンドプレートの内のいずれか一方は、前記拘束バンドにより拘束された状態において、前記電極と前記拘束バンドとが電気的に接続される蓄電装置。
【請求項２】
前記拘束バンドは、その少なくとも一部が、絶縁性材料で被覆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】
前記エンドプレートは、内部に補強部材を有し、
前記補強部材は、前記電極の前記単電池に対向しない側の面を支持していることを特徴とする請求項１乃至２の内いずれかに記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記エンドプレートは、前記拘束バンドと前記電極とを電気的に接続するための電極端子を備え、
前記電極端子は、前記拘束バンドから受ける拘束力によって、前記電極を前記単電池側に向かって押圧する構成となっている請求項１乃至３の内のいずれかに記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記単電池は、前記積層方向における一方の端面の少なくとも一部にプラス電極が露出しており、他方の端面の少なくとも一部にマイナス電極が露出している電池であることを特徴とする請求項１乃至４の内のいずれかに記載の蓄電装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の内のいずれかに記載の蓄電装置を備える車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１１４７４６（Ｐ２０１３−１１４７４６Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６７４１（Ｐ２０１１−２５６７４１）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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