特許 7036801 蓄電池モジュールおよび蓄電池ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-07

(45)【発行日】2022-03-15

(54)【発明の名称】蓄電池モジュールおよび蓄電池ユニット

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/256 20210101AFI20220308BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20220308BHJP

   H01M 50/296 20210101ALI20220308BHJP

【ＦＩ】

H01M50/256 101

H01M50/211

H01M50/296

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019512588

(86)(22)【出願日】2018-04-13

(86)【国際出願番号】 JP2018015619

(87)【国際公開番号】W WO2018190435

(87)【国際公開日】2018-10-18

【審査請求日】2021-01-08

(31)【優先権主張番号】P 2017080730

(32)【優先日】2017-04-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002174

【氏名又は名称】積水化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179969

【弁理士】

【氏名又は名称】駒井 慎二

(74)【代理人】

【識別番号】100173532

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 彰文

(72)【発明者】

【氏名】中山 聖英

【審査官】小森 重樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２２２５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０９２４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－０８６０６０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－０８８２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０５－０５０６５６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２５６

Ｈ０１Ｍ ５０／２１１

Ｈ０１Ｍ ５０／２９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層された複数の蓄電池セルを備える積層部と、該積層部に電気的に接続された電気接続部とを備える蓄電池本体と、
該蓄電池本体の位置を変更する際に使用可能なハンドルを着脱自在に取付可能な取付部と、
前記蓄電池本体の側部に取り付けて、前記積層部と前記電気接続部とを一括して固定するブラケットと、を備え、
前記取付部は、前記ブラケットに設けられており、
前記ブラケットは、前記積層部の側面を外部に露出させる開口を備えることを特徴とする蓄電池モジュール。

【請求項2】

前記ブラケットは、前記蓄電池本体を介して対向配置された一対のブラケット部材を備え、
前記ハンドルは、その一端部が一方の前記ブラケット部材に、その他端部が他方の前記ブラケット部材に取り付けられる請求項１に記載の蓄電池モジュール。

【請求項3】

前記蓄電池本体は、長尺状をなし、前記一対のブラケット部材は、前記蓄電池本体の長手方向に沿って設けられている請求項２に記載の蓄電池モジュール。

【請求項4】

前記電気接続部は、前記一対のブラケット部材同士の間で、側方に突出するコネクタを備え、
前記一対のブラケット部材のうちの少なくとも一方は、当該蓄電池モジュールの側面視において、前記コネクタに重なるように設けられた板片を備える請求項２または３に記載の蓄電池モジュール。

【請求項5】

前記ハンドルは、その端部にフック部を備え、
前記取付部は、前記フック部を通過可能な第１の貫通孔と、該第１の貫通孔の近傍に設けられ、前記フック部の先端を挿入して係止可能な第２の貫通孔とを備える請求項１ないし４のいずれかに記載の蓄電池モジュール。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれかに記載の蓄電池モジュールと、
該蓄電池モジュールを収納可能な筐体とを有することを特徴とする蓄電池ユニット。

【請求項7】

前記筐体は、複数の前記蓄電池モジュールを積み重ねた状態で収納可能である請求項６に記載の蓄電池ユニット。

【請求項8】

さらに、各前記蓄電池モジュールに着脱自在に取付可能であり、前記複数の蓄電池モジュールにおいて共用されるハンドルを有する請求項７に記載の蓄電池ユニット。

【請求項9】

前記筐体は、上部開口を備える本体部と、前記上部開口を塞ぐようにして前記本体部に着脱自在に固定される蓋部とを備え、
前記蓋部は、その内面に前記ハンドルを固定し得るように構成されている請求項８に記載の蓄電池ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電池モジュールおよび蓄電池ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、蓄電池ユニットは、複数の蓄電池モジュールを筐体（収納箱）に収納して構成されている（例えば、特許文献１参照）。また、蓄電池ユニットの電池容量を増大させるために、蓄電池モジュールの大型化が進み、蓄電池モジュールの設置数も増大している。蓄電池モジュールの大型化は、蓄電池モジュールの重量の増大も招く。

【0003】

かかる状況において、屋外の比較的広い場所で、蓄電池ユニットの設置作業を行うことは、蓄電池モジュールが大型化したり、蓄電池モジュールの設置数が増大しても、重機等を用いることにより対応可能である。しかしながら、近年、蓄電池ユニットを屋内に設置することも行われるようになっており、この場合、狭小スペースでの蓄電池ユニットの設置作業は、多大な手間と時間とを要する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－５０２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、人手によっても簡便かつ短時間で設置作業を行い得る蓄電池モジュールおよび蓄電池ユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

このような目的は、下記の（１）～（９）の本発明により達成される。
（１） 積層された複数の蓄電池セルを備える積層部と、該積層部に電気的に接続された電気接続部とを備える蓄電池本体と、
該蓄電池本体の位置を変更する際に使用可能なハンドルを着脱自在に取付可能な取付部と、
前記蓄電池本体の側部に取り付けて、前記積層部と前記電気接続部とを一括して固定するブラケットと、を備え、
前記取付部は、前記ブラケットに設けられており、
前記ブラケットは、前記積層部の側面を外部に露出させる開口を備えることを特徴とする蓄電池モジュール。

【0009】

（２） 前記ブラケットは、前記蓄電池本体を介して対向配置された一対のブラケット部材を備え、
前記ハンドルは、その一端部が一方の前記ブラケット部材に、その他端部が他方の前記ブラケット部材に取り付けられる上記（１）に記載の蓄電池モジュール。

【0010】

（３） 前記蓄電池本体は、長尺状をなし、前記一対のブラケット部材は、前記蓄電池本体の長手方向に沿って設けられている上記（２）に記載の蓄電池モジュール。

【0011】

（４） 前記電気接続部は、前記一対のブラケット部材同士の間で、側方に突出するコネクタを備え、
前記一対のブラケット部材のうちの少なくとも一方は、当該蓄電池モジュールの側面視において、前記コネクタに重なるように設けられた板片を備える上記（２）または（３）に記載の蓄電池モジュール。

【0012】

（５） 前記ハンドルは、その端部にフック部を備え、
前記取付部は、前記フック部を通過可能な第１の貫通孔と、該第１の貫通孔の近傍に設けられ、前記フック部の先端を挿入して係止可能な第２の貫通孔とを備える上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の蓄電池モジュール。

【0013】

（６） 上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の蓄電池モジュールと、
該蓄電池モジュールを収納可能な筐体とを有することを特徴とする蓄電池ユニット。

【0014】

（７） 前記筐体は、複数の前記蓄電池モジュールを積み重ねた状態で収納可能である上記（６）に記載の蓄電池ユニット。

【0015】

（８） さらに、各前記蓄電池モジュールに着脱自在に取付可能であり、前記複数の蓄電池モジュールにおいて共用されるハンドルを有する上記（７）に記載の蓄電池ユニット。

【0016】

（９） 前記筐体は、上部開口を備える本体部と、前記上部開口を塞ぐようにして前記本体部に着脱自在に固定される蓋部とを備え、
前記蓋部は、その内面に前記ハンドルを固定し得るように構成されている上記（８）に記載の蓄電池ユニット。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、ハンドルを取付可能なことにより、電池モジュールの重量が増大した場合でも、その設置作業を人手によって容易に行うことができる。また、狭小スペースであっても、かかる設置作業を簡便かつ短時間で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の蓄電池モジュールを示す斜視図である。

【図2】図１に示す蓄電池モジュールの平面図（ａ）、側面図（ｂ）および前面図（ｃ）である。

【図3】蓄電池本体の分解斜視図である。

【図4】ブラケットの斜視図である。

【図5】ハンドルを取り付けた状態の蓄電池モジュールを示す斜視図である。

【図6】本発明の蓄電池ユニットを示す分解斜視図である。

【図7】ハンドルを固定した状態の蓋部の底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の蓄電池モジュールおよび蓄電池ユニットについて、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0020】

図１は、本発明の蓄電池モジュールを示す斜視図、図２は、図１に示す蓄電池モジュールの平面図（ａ）、側面図（ｂ）および前面図（ｃ）、図３は、蓄電池本体の分解斜視図、図４は、ブラケットの斜視図、図５は、ハンドルを取り付けた状態の蓄電池モジュールを示す斜視図、図６は、本発明の蓄電池ユニットを示す分解斜視図、図７は、ハンドルを固定した状態の蓋部の底面図である。

【0021】

なお、各図では、その特徴を判り易くするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は、実際とは異なる場合がある。また、以下に例示される材料、寸法等は一例であって、本発明は、それらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

【0022】

また、以下では、説明の都合上、図１～図８中の右側を「前側」または「前方」と、左側を「後側」または「後方」と言い、上側を「上側」または「上方」と、上側を「下側」または「下方」と言う。

【0023】

図１および図２に示す蓄電池モジュール１は、積層部２と電気接続部３とを備える蓄電池本体４と、蓄電池本体４の側部に設けられた一対のブラケット部材５とを有しており、２つのハンドル６が一対のブラケット部材５に着脱自在に取付可能となっている。

【0024】

図３に示すように、積層部２は、複数のシート状の蓄電池セル２１を備え、２つの蓄電池セル２１が１つの枠状の支持枠２２内に収納されている。各蓄電池セル２１は、例えば、リチウムイオン二次電池で構成することができる。

【0025】

また、積層部２は、その最上部に配置された天板２３と、最下部に配置された底板２４とを備えている。
すなわち、本実施形態の積層部２は、底板２４、２つの蓄電池セル２１を収納した複数の支持枠２２および天板２３が、この順で積層されて構成されている。

【0026】

支持枠２２、天板２３および底板２４は、それぞれ比較的硬質の樹脂材料で構成されている。かかる樹脂材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリカーボネート、ＡＢＳ等が挙げられる。
また、積層部２を構成する各部の平面視形状は、長方形状をなしており、積層部２および蓄電池本体４は、直方体状（長尺状）をなしている。

【0027】

各蓄電池セル２１は、図３に示すように、その前方および後方に設けられた一対の端子用タブ２１１を備えている。積層部２の組立状態において、複数の端子用タブ２１１は、積層部２から突出している。

【0028】

積層部２の前方端部および後方端部には、複数の端子用タブ２１１に電気的に接続されるように、電気接続部３が設けられている。また、前方の電気接続部３の前面には、ケーブルを接続するための２つのコネクタ３１、３２が設けられている。

【0029】

このような蓄電池本体４の長手方向の両側部には、一対のブラケット部材５が設けられている。すなわち。一対のブラケット部材５は、蓄電池本体４を介して対向配置されている。この状態で、コネクタ３１、３２は、一対のブラケット部材５同士の間で、前方に突出している。

【0030】

図４に示すように、各ブラケット部材５は、蓄電池本体４の側面、上面縁部、下面縁部、前面縁部および後面縁部を覆う枠状の本体部５１と、本体部５１の前端上下で内側に突出する一対の板片５２と、本体部５１の後端上下で内側に突出する一対の板片５３とを備えている。

【0031】

各板片５２、５３は、本体部５１と一体的に形成され、その所定の箇所には、複数の貫通孔５２１、５３１が形成されている。一対のブラケット部材５を蓄電池本体４の両側部に取り付け、ネジを貫通孔５２１、５３１に挿通して、蓄電池本体４（本実施形態では、電気接続部３）の所定の箇所に設けられたネジ穴に螺合させることにより、これらを互いに固定することができる。

【0032】

この状態で、一対のブラケット部材５により、蓄電池本体４が分解するのを阻止することができる。すなわち、積層部２と積層部２に電気的に接続された電気接続部３とが互いに分離することや、蓄電池セル２１、支持枠２２、天板２３および底板２４が互いに分離することを阻止することができる。

【0033】

なお、蓄電池本体４を構成する各部を、例えば、接着剤による接着、ネジ止め等してもよいが、一対のブラケット部材５により、蓄電池本体４の各部（積層部２および電気接続部３）を一括して固定すれば、蓄電池モジュール１の構成の簡素化を図るとともに、製造コストを低減することもできる。また、蓄電池モジュール１のメンテナンスの際に、蓄電池本体４を分解することも容易になる。

【0034】

このようなブラケット部材５は、所定の形状に加工された一枚の板材を折り曲げることにより作製することができる。ブラケット部材５の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金、ステンレス鋼、鉄等が挙げられる。かかる材料でブラケット部材５を構成することにより、ブラケット部材５を介した放熱効果も期待できる。

【0035】

図１に示すように、一対のブラケット部材５のうちの紙面手前側のブラケット部材５の前端には、前方に向かって突出する板片５１１が設けられている。この板片５１１は、図２（ｂ）に示すように、蓄電池モジュール１（蓄電池本体４）の側面視において、コネクタ３１、３２に重なるような大きさを有している。このため、蓄電池モジュール１の移動作業や設置作業の際に、他の部材が接触して、コネクタ３１、３２が破損するのを防止することができる。

【0036】

各ブラケット部材５の蓄電池本体４の側面を覆う部分には、２つの長尺の大開口５１２が形成されている。このため、一対のブラケット部材５を蓄電池本体４の両側部に取り付けた状態で、積層部２の側面が大開口５１２から外部に露出する。これにより、蓄電池本体４（蓄電池セル２１）が発熱しても、その熱を蓄電池モジュール１外に効率よく排出することができる。

【0037】

また、各ブラケット部材５の蓄電池本体４の上面縁部を覆う部分には、その長手方向に沿って長孔（第１の貫通孔）５１３と、この長孔５１３の近傍に小孔５１４とが形成されている。各ブラケット部材５では、長孔５１３と小孔５１４との組が前後２組設けられている。なお、前側の組と後側の組とでは、長孔５１３と小孔５１４との位置関係が逆転している。

【0038】

これらの長孔５１３および小孔５１４が、ブラケット部材５にハンドル６を着脱自在に取り付けるための取付部を構成している。ハンドル６は、蓄電池本体４（蓄電池モジュール１）の位置を変更する際に使用可能な部材である。
各ハンドル６は、図１に示すように、手を掛ける帯状の把持部６１と、把持部６１の両端から下方に延びる一対の脚部６２と、各脚部６２の下端部（把持部６１と反対側の端部）に設けられたＵ字状をなすフック部６３とを備えている。

【0039】

また、把持部６１の前端および後端には、把持部６１の長手方向に沿って、把持部６１と一体的に形成された長尺の板片６１１および６１２が設けられている。板片６１１および６１２を設けることにより、把持部６１（ハンドル６）の機械的強度を向上させることができる。
また、板片６１１の所定の位置には、２つの貫通孔６１１ａが形成されている。

【0040】

このようなハンドル６は、所定の形状に加工された一枚の板材を折り曲げることにより作製することができる。ハンドル６の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金、ステンレス鋼、鉄等が挙げられる。

【0041】

ブラケット部材５の長孔５１３は、ハンドル６のフック部６３を通過可能な大きさを有している。また、小孔５１４は、フック部６３の先端を挿入して係止可能な大きさを有している。

【0042】

このため、ハンドル６の各フック部６３を一対のブラケット部材５の対応する長孔５１３に挿通し、ハンドル６を蓄電池モジュール１に対して前方または後方に若干スライドさせた後、各フック部６３の先端が小孔５１４に挿入されるように、ハンドル６を蓄電池モジュール１から離間させることにより、ハンドル６の一端部が一方のブラケット部材５に、その他端部が他方のブラケット部材５に取り付けられる。これにより、図５に示すように、蓄電池モジュール１は、ハンドル６を取り付けた取付状態となる。

【0043】

このように、ハンドル６を蓄電池モジュール１に取り付けることにより、蓄電池モジュール１の移動作業や設置作業を、特に狭小スペースであっても、人手により容易に行うことができる。また、ハンドル６は、蓄電池モジュール１から取り外すこともできるため、後述するように、複数の蓄電池モジュール１を積み重ねて設置する場合でも、全体として大きさが増大することを防止することもできる。

【0044】

なお、取付部は、例えば、各ブラケット部材５の上面に突出して設けられ、ハンドル６の各フック部６３を係止可能な係止片（例えば、ピン等）で構成することもできる。
また、取付部は、蓄電池本体４（積層部２および／または電気接続部３）に設けるようにしてもよい。この場合、各ブラケット部材５への取付部の形成を省略してもよく、各ブラケット部材５自体を省略してもよい。

【0045】

蓄電池モジュール１の長辺（長手方向の長さ）は、好ましくは２００～８００ｍｍ程度であり、短辺（短手方向の長さ）は、好ましくは１５０～３００ｍｍ程度である。また、蓄電池モジュール１の高さは、好ましくは５０～２００ｍｍ程度である。

【0046】

以上説明したような蓄電池モジュール１を、筐体に収納することにより、蓄電池ユニットが構成される。
図６に示す蓄電池ユニット１００は、複数の蓄電池モジュール１と、複数の蓄電池モジュール１を制御する制御モジュール１０と、これらを収納する筐体２０とを有している。

【0047】

筐体２０は、上部開口２０１ａを備える本体部２０１と、上部開口２０１ａを塞ぐようにして本体部２０１に着脱自在に固定される蓋部２０２とを備えている。また、本体部２０１は、枠体と、この枠体に、例えばネジ止め、溶接等により取り付けられた複数の板材とで構成されている。

【0048】

本実施形態の筐体２０では、複数の蓄電池モジュール１を積み重ねた状態で収納可能となっている。これにより、蓄電池モジュール１の設置数を変更することにより、蓄電池ユニット１００の電池容量を調節することができる。
なお、図示の構成では、筐体２０の紙面手前側にのみ、蓄電池モジュール１を積み重ねて配置するようになっているが、紙面奥側にも複数の蓄電池モジュール１を積み重ねて配置することもできる。

【0049】

積み重ねられた複数の蓄電池モジュール１の上には、固定プレート３０が配置され、固定プレート３０が、図中矢印で示すネジにより、本体部２０１の枠体にネジ止めされる。これにより、複数の蓄電池モジュール１も本体部２０１の枠体に固定される。
かかる構成によれば、蓄電池モジュール１同士をネジ止めすることなく、一括して本体部２０１（筐体２０）に固定することができるため、部品点数の削減を図ることができるとともに、蓄電池ユニット１００の設置作業をより簡略化することができる。

【0050】

また、固定プレート３０は、本体部２０１の枠体を構成し、互いに対向配置された部材同士を連結する梁としても機能するため、本体部２０１（筐体２０）の機械的強度を向上させることもできる。すなわち、固定プレート３０は、筐体２０を補強する機能も有する。

【0051】

この固定プレート３０上には、制御モジュール１０が配置され、図中矢印で示すネジにより、固定プレート３０にネジ止めされる。
制御モジュール１０は、例えば、交流電流と直流電流との電力変換を行う機能、蓄電池モジュールの異常の有無をモニターする機能、蓄電池モジュール１の充電量をモニターする機能、異常時に電流を遮断する機能、外部機器との通信機能等を有している。

【0052】

本体部２０１内に、複数の蓄電池モジュール１および制御モジュール１０を収納した状態で、本体部２０１の上部開口２０１ａを塞ぐように、本体部２０１に蓋部２０２が装着される。
蓋部２０２は、長方形状（上部開口２０１ａに対応した形状）の平板で構成され、四つの角部にそれぞれ貫通孔２０２１が形成されている。図中矢印で示すネジを貫通孔２０２１に挿通し、本体部２０１の枠体に設けられたネジ穴に螺合する。これにより、蓋部２０２が本体部２０１に固定される。

【0053】

また、蓋部２０２の底面（内面）の所定の位置には、４つのネジ孔が形成されている。蓋部２０２の底面に２つのハンドル６を配置し、板片６１１に形成された貫通孔６１１ａにネジを挿通し、蓋部２０２の底面に形成されたネジ孔に螺合させることにより、図７に示すように、各ハンドル６を蓋部２０２に固定することができる。

【0054】

この状態で、蓋部２０２を本体部２０１に固定することにより、２つのハンドル６も筐体２０内に収納することができる。これにより、ハンドル６が邪魔にならず、またデッドスペースの有効利用を図ることもできる。
なお、ハンドル６の蓋部２０２の底面への固定は、ネジ止めに限らず、例えば、クリップのような挟持部材による固定、ハンドル６に嵌合する嵌合部材による固定等であってもよい。

【0055】

筐体２０および固定プレート３０の構成材料としては、それぞれ、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金、ステンレス鋼、鉄等が挙げられる。かかる材料で筐体２０および固定プレート３０を構成することにより、これらを介した放熱効果も期待できる。

【0056】

このような蓄電池ユニット１００によれば、各蓄電池モジュール１の構成は、同一であるため、２つのハンドル６を複数の蓄電池モジュール１において共用することができ、利便性が高い。
なお、本体部２０１の内面に、高さ方向に沿ってガイドを設けるようにしてもよい。このガイドにブラケット５の板片５１１を沿わせて、蓄電池モジュール１を本体部２０１内に誘導することにより、本体部２０１に対する蓄電池モジュール１の位置決めが容易になる。

【0057】

以上、本発明の蓄電池モジュールおよび蓄電池ユニットについて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明の蓄電池モジュールおよび蓄電池ユニットは、それぞれ他の任意の構成を有していてもよいし、同様の機能を発揮する任意の構成と置換されていてよい。

【符号の説明】

【0058】

１ 蓄電池モジュール
２ 積層部
２１ 蓄電池セル
２１１ 端子用タブ
２２ 支持枠
２３ 天板
２４ 底板
３ 電気接続部
３１、３２ コネクタ
４ 蓄電池本体
５ ブラケット部材
５１ 本体部
５１１ 板片
５１２ 大開口
５１３ 長孔
５１４ 小孔
５２ 板片
５２１ 貫通孔
５３ 板片
５３１ 貫通孔
６ ハンドル
６１ 把持部
６１１ 板片
６１１ａ 貫通孔
６１２ 板片
６２ 脚部
６３ フック部
１００ 蓄電池ユニット
１０ 制御モジュール
２０ 筐体
２０１ 本体部
２０１ａ 上部開口
２０２ 蓋部
２０２１ 貫通孔
３０ 固定プレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】