ホーム > 特許ランキング > 日本ケミコン株式会社
(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】2024-09-30
(45)【発行日】2024-10-08
(54)【発明の名称】蓄電モジュール、バスバーおよび蓄電モジュールの製造方法
(51)【国際特許分類】
H01G 11/76 20130101AFI20241001BHJP
H01M 50/543 20210101ALI20241001BHJP
H01M 50/20 20210101ALI20241001BHJP
H01M 50/50 20210101ALI20241001BHJP
H01G 9/00 20060101ALI20241001BHJP
H01G 9/048 20060101ALI20241001BHJP
H01G 9/12 20060101ALI20241001BHJP
H01G 11/14 20130101ALI20241001BHJP
H01G 11/10 20130101ALI20241001BHJP
【ＦＩ】
H01G11/76
H01M50/543
H01M50/20
H01M50/50
H01G9/00 030
H01G9/048 Z
H01G9/12 Z
H01G11/14
H01G11/10
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020164904
(22)【出願日】2020-09-30
(65)【公開番号】P2022056908
(43)【公開日】2022-04-11
【審査請求日】2023-08-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000228578
【氏名又は名称】日本ケミコン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100083725
【弁理士】
【氏名又は名称】畝本 正一
(74)【代理人】
【識別番号】100140349
【弁理士】
【氏名又は名称】畝本 継立
(74)【代理人】
【識別番号】100153305
【弁理士】
【氏名又は名称】畝本 卓弥
(74)【代理人】
【識別番号】100206933
【弁理士】
【氏名又は名称】沖田 正樹
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 道広
(72)【発明者】
【氏名】木村 俊貴
(72)【発明者】
【氏名】黒木 隆史
【審査官】上谷 奈那
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－３３１６７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２１６０９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１９１３３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１５２２３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５０－１２８６４２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開平０６－０６２５３２（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｇ １１／７６
Ｈ０１Ｍ ５０／５４３
Ｈ０１Ｍ ５０／２０
Ｈ０１Ｍ ５０／５０
Ｈ０１Ｇ ９／００
Ｈ０１Ｇ ９／０４８
Ｈ０１Ｇ ９／１２
Ｈ０１Ｇ １１／１４
Ｈ０１Ｇ １１／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部圧力の上昇により陽極側または陰極側の少なくとも一方の端子が変位する複数の蓄電セルと、複数の前記蓄電セルの端子同士を連結させており、一方の前記蓄電セルの端子と接続する第１の接続部と、他方の前記蓄電セルの変位しない端子と接続する第２の接続部と、前記第１の接続部からの距離よりも前記第２の接続部に近い位置に形成され、前記第１の接続部と接続された前記蓄電セルの前記端子の変位に応じて接続部同士を変動可能に支持する変動支持部を含むバスバーと、
を備えることを特徴とする蓄電モジュール。
【請求項2】
前記バスバーは、前記変動支持部が前記第２の接続部との接続を維持させるとともに前記蓄電セルの内部圧力の作用方向に向けて前記第１の接続部を回動させることを特徴とする請求項１に記載の蓄電モジュール。
【請求項3】
２以上の蓄電セルの端子同士を連結させるバスバーにおいて、一方の前記蓄電セルの端子と接続する第１の接続部と、
他方の前記蓄電セルの変位しない端子と接続する第２の接続部と、
前記第１の接続部からの距離よりも前記第２の接続部に近い位置に形成され、前記第１の接続部と接続された前記蓄電セルの前記端子の変位に応じて接続部同士を変動可能に支持する変動支持部と、
を備えることを特徴とするバスバー。
【請求項4】
２以上の蓄電セルの端子同士を接続させるバスバーを備えた蓄電モジュールの製造方法であって、内部圧力の上昇により陽極側または陰極側の少なくとも一方の端子が変位する複数の蓄電セルうち、一方の前記蓄電セルの端子を、第１の接続部と第２の接続部と前記第１の接続部からの距離よりも前記第２の接続部に近い位置に形成された変動支持部とを含む前記バスバーの前記第１の接続部に接続する工程と、
前記第１の接続部と接続された前記蓄電セルの前記端子の変位に応じて接続部同士を変動可能に支持する前記変動支持部を介して形成されている前記第２の接続部に他方の前記蓄電セルの端子を接続する工程と、
を含むことを特長とする蓄電モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数のコンデンサなどの蓄電デバイスを接続する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
電気二重層コンデンサや電解コンデンサなどのコンデンサ、電池などの蓄電デバイスでは、複数個を直列、並列または直並列に接続することによって機能を増強して、用途に適した接続形態がとられる。コンデンサでは、たとえば直列化で定格電圧が高められ、並列化で静電容量が高められる。電池にあっても、接続形態によって必要な出力電圧や出力電流を得ることが行われている。このような蓄電デバイスの接続には、それぞれの蓄電デバイスの端子同士を連結するバスバーが用いられる。
【0003】
このような蓄電デバイスの連結に関し、複数の蓄電デバイスを隣接して配置し、蓄電デバイスの出力端子同士をバスバーで直列接続させたモジュールが知られている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１３－８９７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、電気二重層コンデンサや電解コンデンサなどの蓄電セルは、筐体の開口部からの異物侵入を阻止するほか電解液の流出を阻止する封止部材により封止されている。この蓄電セルは、駆動時、電解液の化学反応でガスを発生するため、このガスが筐体に充満し、長時間使用で筐体内圧を上昇させる。
このような蓄電セルでは、たとえば異常電圧等の化学反応の増大により、筐体の許容容積を超えるガスが発生する場合がある。
蓄電セルには、このようなガス発生による内部圧力の上昇により、封止部材が筐体の開口部に向けて膨張するとともに、封止部材と接触する端子部品を筐体の開口部側に変位させるものがある。これにより端子部品は、開口部側へ変位することで、筐体内部の蓄電素子との接続を遮断できる。
しかしながら、蓄電モジュールでは、電気的に接続させる蓄電セルの端子同士をバスバーで連結させている。このようなバスバーは、たとえば外圧や振動などに対抗するために、剛性の高い部品が用いられる。バスバーに接続された端子部品は、他の蓄電セルの端子部品と一体化されるため、蓄電セルの異常により内圧が上昇した場合に、他の蓄電セルが支持部となりかつバスバーの剛性によって変位が阻止されてしまい、蓄電素子との接続を遮断できなくなるおそれがある。
このような蓄電セルでは、たとえば異常電圧等の化学反応の増大により、筐体の許容容積を超えるガスが発生する場合がある。
蓄電セルには、このようなガス発生による内部圧力の上昇により、封止部材が筐体の開口部に向けて膨張するとともに、封止部材と接触する端子部品を筐体の開口部側に変位させるものがある。これにより端子部品は、開口部側へ変位することで、筐体内部の蓄電素子との接続を遮断できる。
しかしながら、蓄電モジュールでは、電気的に接続させる蓄電セルの端子同士をバスバーで連結させている。このようなバスバーは、たとえば外圧や振動などに対抗するために、剛性の高い部品が用いられる。バスバーに接続された端子部品は、他の蓄電セルの端子部品と一体化されるため、蓄電セルの異常により内圧が上昇した場合に、他の蓄電セルが支持部となりかつバスバーの剛性によって変位が阻止されてしまい、蓄電素子との接続を遮断できなくなるおそれがある。
【0006】
本発明の発明者は、蓄電セルの内部圧力上昇により変位する端子に対して、バスバーによる支持を解除できれば、蓄電セルの内部の異常圧力発生時に端子部品と蓄電素子の遮断を阻害させないとの知見を得た。
【0007】
斯かる課題について、特許文献１には開示や示唆はなく、この特許文献１に開示された構成では斯かる課題を解決することができない。
【0008】
そこで、本発明の目的は、蓄電セルの異常が発生したときに、端子部品と蓄電素子との接続を容易に遮断させることで、蓄電モジュールの安全性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するため、本開示の蓄電モジュールの一側面は、内部圧力の上昇により陽極側または陰極側の少なくとも一方の端子が変位する複数の蓄電セルと、複数の前記蓄電セルの端子同士を連結させており、一方の前記蓄電セルの端子と接続する第１の接続部と、他方の前記蓄電セルの変位しない端子と接続する第２の接続部と、前記第１の接続部からの距離よりも前記第２の接続部に近い位置に形成され、前記第１の接続部と接続された前記蓄電セルの前記端子の変位に応じて接続部同士を変動可能に支持する変動支持部を含むバスバーとを備える。
【0010】
上記蓄電モジュールにおいて、前記バスバーは、前記変動支持部が前記第２の接続部との接続を維持させるとともに前記蓄電セルの内部圧力の作用方向に向けて前記第１の接続部を回動させてよい。
【0011】
上記目的を達成するため、本開示のバスバーの一側面は、２以上の蓄電セルの端子同士を連結させるバスバーにおいて、一方の前記蓄電セルの端子と接続する第１の接続部と、他方の前記蓄電セルの変位しない端子と接続する第２の接続部と、前記第１の接続部からの距離よりも前記第２の接続部に近い位置に形成され、前記第１の接続部と接続された前記蓄電セルの前記端子の変位に応じて接続部同士を変動可能に支持する変動支持部とを備える。
【0012】
上記目的を達成するため、本開示の蓄電モジュールの製造方法の一側面は、２以上の蓄電セルの端子同士を接続させるバスバーを備えた蓄電モジュールの製造方法であって、内部圧力の上昇により陽極側または陰極側の少なくとも一方の端子が変位する複数の蓄電セルうち、一方の前記蓄電セルの端子を、第１の接続部と第２の接続部と前記第１の接続部からの距離よりも前記第２の接続部に近い位置に形成された変動支持部とを含む前記バスバーの前記第１の接続部に接続する工程と、前記第１の接続部と接続された前記蓄電セルの前記端子の変位に応じて接続部同士を変動可能に支持する前記変動支持部を介して形成されている前記第２の接続部に他方の前記蓄電セルの端子を接続する工程とを含む。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) 筐体内部の圧力上昇に対し、蓄電セルに形成された端子と蓄電素子との遮断機能を正常に作動させることができる。
(2) バスバーにより複数の蓄電セルの電気的な接続を維持しつつ、内部圧力が上昇した蓄電セルの端子を変位可能にすることができる。
(3) 蓄電セルの端子に対する抵抗力を低減でき、内部圧力が上昇した蓄電セルの遮断機能の動作を阻害せず、筐体の破損などによる異常状態の発生を回避できる。
(1) 筐体内部の圧力上昇に対し、蓄電セルに形成された端子と蓄電素子との遮断機能を正常に作動させることができる。
(2) バスバーにより複数の蓄電セルの電気的な接続を維持しつつ、内部圧力が上昇した蓄電セルの端子を変位可能にすることができる。
(3) 蓄電セルの端子に対する抵抗力を低減でき、内部圧力が上昇した蓄電セルの遮断機能の動作を阻害せず、筐体の破損などによる異常状態の発生を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】一実施形態に係る蓄電モジュールの構成例を示す図である。
【図2】Ａはバスバーの正面を示す一部断面図であり、Ｂはバスバーの平面図である。
【図3】Ａは蓄電モジュールの正常時の状態を示す図であり、Ｂは蓄電セルの異常発生時の蓄電モジュールの状態例を示す図である。
【図4】蓄電セルの構成例を示す分解斜視図である。
【図5】Ａは正常時の蓄電セルの内部状態を示す図であり、Ｂは遮断機構が動作したときの蓄電セルの内部状態を示す図である。
【図6】蓄電モジュールの構成例を示す図である。
【図7】実施例に係る蓄電モジュールの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
〔一実施形態〕
図１は、一実施形態に係る蓄電モジュールの構成例を示している。図１に示す構成は一例であり、斯かる構成に本発明が限定されない。
この蓄電モジュール２は、たとえば図１に示すように、第１の蓄電セル４－１および第２の蓄電セル４－２と、同方向に向けて配置された蓄電セル４－１の端部６－１および蓄電セル４－２の端部６－２を接続するバスバー８を備える。
蓄電セル４－１、４－２は、たとえば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ、その他の蓄電デバイスで構成される。蓄電セル４－１、４－２は、たとえば円柱状に形成されており、それぞれの端部６－１、６－２に異なる極性の電極部を備えたアキシアル構造で構成されている。この蓄電セル４－１、４－２は、たとえば端部６－１が陽極部であり、端部６－２が陰極部である。蓄電セル４－１、４－２は同一構成であってもよく、または筐体の大きさや電気的特性の異なるデバイスであってもよい。
また、蓄電セル４－１、４－２は、電解液の化学反応によって生じる内部圧力の上昇にともなって、端部６－１に圧力Ｆが作用する。圧力Ｆは、蓄電セル４－１、４－２の筐体内部から端部６－１を外部に押上げる方向に作用する。
図１は、一実施形態に係る蓄電モジュールの構成例を示している。図１に示す構成は一例であり、斯かる構成に本発明が限定されない。
この蓄電モジュール２は、たとえば図１に示すように、第１の蓄電セル４－１および第２の蓄電セル４－２と、同方向に向けて配置された蓄電セル４－１の端部６－１および蓄電セル４－２の端部６－２を接続するバスバー８を備える。
蓄電セル４－１、４－２は、たとえば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ、その他の蓄電デバイスで構成される。蓄電セル４－１、４－２は、たとえば円柱状に形成されており、それぞれの端部６－１、６－２に異なる極性の電極部を備えたアキシアル構造で構成されている。この蓄電セル４－１、４－２は、たとえば端部６－１が陽極部であり、端部６－２が陰極部である。蓄電セル４－１、４－２は同一構成であってもよく、または筐体の大きさや電気的特性の異なるデバイスであってもよい。
また、蓄電セル４－１、４－２は、電解液の化学反応によって生じる内部圧力の上昇にともなって、端部６－１に圧力Ｆが作用する。圧力Ｆは、蓄電セル４－１、４－２の筐体内部から端部６－１を外部に押上げる方向に作用する。
【0016】
バスバー８は、たとえば第１の蓄電セル４－１の端部６－１に接続する接続片８－１と第２の蓄電セル４－２の端部６－２に接続する接続片８－２を備えるとともに、これらの接続片８－１、８－２との間に接続片８－１、８－２を相対的に変動可能にする変動支持部１２を備える。接続片８－１、８－２および変動支持部１２は、金属材料などの導通部材で構成されている。接続片８－１は、本開示の第１の接続部の一例である。接続片８－２は、本開示の第２の接続部の一例である。
蓄電セル４－１、４－２は、それぞれバスバー８の接続片８－１、８－２に対して端部６－１、６－２から突出した接続端子１６－１、１６－２（図２）と接触部１０で接続される。接触部１０には、たとえば接触した接続片８－１、８－２と接続端子１６－１、１６－２をレーザー溶接やスポット溶接などの溶接により一体化させてもよく、または接続端子１６－１、１６－２に形成したネジ山に対して図示しないナットなどを締結することで接続片８－１、８－２と一体化させてもよい。
これにより蓄電モジュール２は、蓄電セル４－１の陽極側の端部６－１と蓄電セル４－２の陰極側の端部６－２をバスバー８で直列に連結されている。
蓄電セル４－１、４－２は、それぞれバスバー８の接続片８－１、８－２に対して端部６－１、６－２から突出した接続端子１６－１、１６－２（図２）と接触部１０で接続される。接触部１０には、たとえば接触した接続片８－１、８－２と接続端子１６－１、１６－２をレーザー溶接やスポット溶接などの溶接により一体化させてもよく、または接続端子１６－１、１６－２に形成したネジ山に対して図示しないナットなどを締結することで接続片８－１、８－２と一体化させてもよい。
これにより蓄電モジュール２は、蓄電セル４－１の陽極側の端部６－１と蓄電セル４－２の陰極側の端部６－２をバスバー８で直列に連結されている。
【0017】
＜変動支持機能＞
バスバー８は、蓄電セル４－１の端部６－１に圧力Ｆが作用すると、接触部１０を通じて接続片８－１が圧力Ｆにより押圧される。このとき接続片８－２は、接合した蓄電セル４－２と固定状態が維持されている。
接続片８－１、８－２の間に形成された変動支持部１２は、接続片８－２に対して接続片８－１を変動可能に支持する機能部の一例である。変動支持部１２は、たとえば接続片８－１、８－２と同一部材で一体に形成されてもよく、または接続片８－１、８－２を一体化するための連結部材で構成されてもよい。これによりバスバー８は、たとえば接続片８－１が圧力Ｆを受けると、変動支持部１２が変形し、この変動支持部１２を中心軸として接続片８－１が回動する。変動支持部１２は、たとえば蓄電セル内に生じる圧力Ｆが所定値を超えたときに変形可能な剛性をそなえてもよい。これにより、蓄電セル４－１内に生じるガスの圧力値の大きさに対する蓄電素子と端子との遮断機能の動作レベルを調整できる。
バスバー８は、蓄電セル４－１の端部６－１に圧力Ｆが作用すると、接触部１０を通じて接続片８－１が圧力Ｆにより押圧される。このとき接続片８－２は、接合した蓄電セル４－２と固定状態が維持されている。
接続片８－１、８－２の間に形成された変動支持部１２は、接続片８－２に対して接続片８－１を変動可能に支持する機能部の一例である。変動支持部１２は、たとえば接続片８－１、８－２と同一部材で一体に形成されてもよく、または接続片８－１、８－２を一体化するための連結部材で構成されてもよい。これによりバスバー８は、たとえば接続片８－１が圧力Ｆを受けると、変動支持部１２が変形し、この変動支持部１２を中心軸として接続片８－１が回動する。変動支持部１２は、たとえば蓄電セル内に生じる圧力Ｆが所定値を超えたときに変形可能な剛性をそなえてもよい。これにより、蓄電セル４－１内に生じるガスの圧力値の大きさに対する蓄電素子と端子との遮断機能の動作レベルを調整できる。
【0018】
＜バスバー８について＞
図２は、バスバーの構成例を示している。
バスバー８は、たとえば図２のＡに示すように、所定の厚さで平板状の本体部を備えており、この本体部の長辺方向の同一線上に２つの貫通孔１８（図２のＢ）を備えている。バスバー８は、銅板やアルミニウム板など導電性のよい導体板で形成すればよい。貫通孔１８には、蓄電セル４－１、４－２のそれぞれの接続端子１６－１、１６－２が挿入される。
バスバー８には、たとえば図２のＢに示すように、長辺方向に沿って本体部の中心部または接続片８－１、８－２の貫通孔１８から等距離の位置にとった中心軸Ｏに対し、中心軸Ｏと重なる位置、または中心軸Ｏから接続片８－２側に距離Ｌ１の位置に回動溝１４を備える。
この回動溝１４は、本発明の変動支持部１２の一例であり、少なくともバスバー８本体部に対し、蓄電セル４－１、４－２と対抗しない平面上に形成される。回動溝１４は、たとえばバスバー８の本体部の短辺方向に沿って直線状であって、本体部の一部を肉薄状態として、剛性を低下させるように形成されている。回動溝１４は、たとえば接続片８－２の貫通孔１８からの距離よりも、接続片８－１に対する圧力Ｆが作用する貫通孔１８の中心からの距離Ｌ２を大きくとればよい。さらに回動溝１４は、たとえば変位しない端部６－２側の蓄電セル４－２のセル中心から隣接する他の蓄電セル４－１の配置方向であって、蓄電セル４－２の外径範囲内に回動溝１４が重なる範囲内に形成されるのが好ましい。
回動溝１４は、たとえば平板状のバスバー８を形成した後に、所定位置に対して平板面の一部に切削処理などを施すことで形成してもよい。
図２は、バスバーの構成例を示している。
バスバー８は、たとえば図２のＡに示すように、所定の厚さで平板状の本体部を備えており、この本体部の長辺方向の同一線上に２つの貫通孔１８（図２のＢ）を備えている。バスバー８は、銅板やアルミニウム板など導電性のよい導体板で形成すればよい。貫通孔１８には、蓄電セル４－１、４－２のそれぞれの接続端子１６－１、１６－２が挿入される。
バスバー８には、たとえば図２のＢに示すように、長辺方向に沿って本体部の中心部または接続片８－１、８－２の貫通孔１８から等距離の位置にとった中心軸Ｏに対し、中心軸Ｏと重なる位置、または中心軸Ｏから接続片８－２側に距離Ｌ１の位置に回動溝１４を備える。
この回動溝１４は、本発明の変動支持部１２の一例であり、少なくともバスバー８本体部に対し、蓄電セル４－１、４－２と対抗しない平面上に形成される。回動溝１４は、たとえばバスバー８の本体部の短辺方向に沿って直線状であって、本体部の一部を肉薄状態として、剛性を低下させるように形成されている。回動溝１４は、たとえば接続片８－２の貫通孔１８からの距離よりも、接続片８－１に対する圧力Ｆが作用する貫通孔１８の中心からの距離Ｌ２を大きくとればよい。さらに回動溝１４は、たとえば変位しない端部６－２側の蓄電セル４－２のセル中心から隣接する他の蓄電セル４－１の配置方向であって、蓄電セル４－２の外径範囲内に回動溝１４が重なる範囲内に形成されるのが好ましい。
回動溝１４は、たとえば平板状のバスバー８を形成した後に、所定位置に対して平板面の一部に切削処理などを施すことで形成してもよい。
【0019】
蓄電モジュール２の組立て処理では、たとえば第１の蓄電セル４－１の端部６－１に対して、バスバー８の長辺側の接続片８－１に接続させたのち、第２の蓄電セル４－２の端部６－２を短辺側の接続片８－２に接続させればよい。なお、バスバー８に対する蓄電セル４－１、４－２の接続順序はこれに限らない。
【0020】
＜バスバー８の変動状態について＞
図３は蓄電セルの状態に対するバスバーの変動状態例を示している。
蓄電モジュール２は、たとえば図３のＡに示すように、通常動作時は蓄電セル４－１の筐体内部から圧力Ｆが作用せず、もしくは接続端子１６－１を変動させない所定の範囲内の圧力Ｆが作用する。このときバスバー８は、蓄電セル４－１、４－２が直列接続による通電状態であり、接続端子１６－１、１６－２と接続する本体部が直線状、またはそれに近い状態を維持している。
また蓄電モジュール２は、たとえば図３のＢに示すように、蓄電セル４－１の筐体内部にガスが溜まっていき、内部圧力が上昇することで接続端子１６－１が筐体の上部側に向けて変位する。つまり、蓄電モジュール内での蓄電セルの端子の位置が変わることとなる。これによりバスバー８は、たとえば蓄電セル４－１から圧力Ｆを受けると、本体部の上部に形成した回動溝１４が収縮して、接続片８－１が蓄電セル４－１から離間する方向Ｒに変動する。このように蓄電モジュール２では、接続片８－１を長くするほど、蓄電セル４－１の接続端子１６－１に対する回転モーメントが小さくなるため、圧力Ｆに対するバスバー８からの反力が小さくなり、接続片８－１が変動し易くなる。そして接続片８－１が変動し易くなることで、蓄電セル４－１の接続端子１６－１が図示しない蓄電セル４－１内部の蓄電素子との接続が遮断し易くなる。
なお、接続端子１６－１および集電板３０（図５）は、筐体内部の圧力上昇を受けた場合、筐体の開口部側に向けて直線状に変位する場合に限られない。接続端子１６－１、および集電板３０は、たとえばバスバー８との接続状態が維持される場合、接続片８－１の回動方向Ｒに沿った軌道で筐体内部を変位する。
図３は蓄電セルの状態に対するバスバーの変動状態例を示している。
蓄電モジュール２は、たとえば図３のＡに示すように、通常動作時は蓄電セル４－１の筐体内部から圧力Ｆが作用せず、もしくは接続端子１６－１を変動させない所定の範囲内の圧力Ｆが作用する。このときバスバー８は、蓄電セル４－１、４－２が直列接続による通電状態であり、接続端子１６－１、１６－２と接続する本体部が直線状、またはそれに近い状態を維持している。
また蓄電モジュール２は、たとえば図３のＢに示すように、蓄電セル４－１の筐体内部にガスが溜まっていき、内部圧力が上昇することで接続端子１６－１が筐体の上部側に向けて変位する。つまり、蓄電モジュール内での蓄電セルの端子の位置が変わることとなる。これによりバスバー８は、たとえば蓄電セル４－１から圧力Ｆを受けると、本体部の上部に形成した回動溝１４が収縮して、接続片８－１が蓄電セル４－１から離間する方向Ｒに変動する。このように蓄電モジュール２では、接続片８－１を長くするほど、蓄電セル４－１の接続端子１６－１に対する回転モーメントが小さくなるため、圧力Ｆに対するバスバー８からの反力が小さくなり、接続片８－１が変動し易くなる。そして接続片８－１が変動し易くなることで、蓄電セル４－１の接続端子１６－１が図示しない蓄電セル４－１内部の蓄電素子との接続が遮断し易くなる。
なお、接続端子１６－１および集電板３０（図５）は、筐体内部の圧力上昇を受けた場合、筐体の開口部側に向けて直線状に変位する場合に限られない。接続端子１６－１、および集電板３０は、たとえばバスバー８との接続状態が維持される場合、接続片８－１の回動方向Ｒに沿った軌道で筐体内部を変位する。
【0021】
＜蓄電セル４－１、４－２の構成について＞
図４は蓄電セルの内部構成例を示している。
蓄電セル４－１、４－２は、たとえば図４に示すように、筐体２０の収納部２２に対し開口部２４から蓄電素子２６が挿入され、その蓄電素子２６の一端側に集電板３０を接続するとともに、封口部材３２によって収納部２２が封止される。
筐体２０は、たとえば一端側に底部を有し、他端側に開口部２４を有しており、その断面が円形または多角形状となっている所謂有底筒状に形成されている。この筐体２０は、たとえば内部に充填されている電解液や外気との接触に対する耐腐食性を有するとともに、外部から一部を加締めることで変形可能な柔軟性をもった材料として、アルミニウムなどの金属のほか、マンガンやマグネシウムが添加されたアルミニウム合金などを含む硬質材料が利用される。また筐体２０の底部側の外装面には、接続端子１６－２が形成されている。この接続端子１６－２は、たとえば収納部２２内に収納された蓄電素子２６の底部側に形成したタブ２８－２と底部が接触することで接続されており、蓄電セル４－１、４－２の陰極端子として機能する。
図４は蓄電セルの内部構成例を示している。
蓄電セル４－１、４－２は、たとえば図４に示すように、筐体２０の収納部２２に対し開口部２４から蓄電素子２６が挿入され、その蓄電素子２６の一端側に集電板３０を接続するとともに、封口部材３２によって収納部２２が封止される。
筐体２０は、たとえば一端側に底部を有し、他端側に開口部２４を有しており、その断面が円形または多角形状となっている所謂有底筒状に形成されている。この筐体２０は、たとえば内部に充填されている電解液や外気との接触に対する耐腐食性を有するとともに、外部から一部を加締めることで変形可能な柔軟性をもった材料として、アルミニウムなどの金属のほか、マンガンやマグネシウムが添加されたアルミニウム合金などを含む硬質材料が利用される。また筐体２０の底部側の外装面には、接続端子１６－２が形成されている。この接続端子１６－２は、たとえば収納部２２内に収納された蓄電素子２６の底部側に形成したタブ２８－２と底部が接触することで接続されており、蓄電セル４－１、４－２の陰極端子として機能する。
【0022】
蓄電素子２６は、セパレータを介して積層された陽極箔および陰極箔が巻回され、円柱状に形成されている。この蓄電素子２６は、巻回された一端面側に積層された陽極箔の一部を突出させたタブ２８－１が形成されるとともに、他端面側に積層された陰極箔の一部を突出させたタブ２８－２が形成されている。これらのタブ２８－１、２８－２は、たとえば巻回前の帯状に形成された陽極箔および陰極箔の一端側の長辺部に突出部を形成しておき、巻回によって積層されることで、所定の形状に重なるようにすればよい。蓄電素子２６は、たとえば積層された各電極箔の突出部をそれぞれ所定方向に折曲げてタブ２８－１、２８－２を形成する。
集電板３０は、たとえば陽極側のタブ２８－１の端面と電気的に接触させる接続部を備えている。集電板３０は、たとえばアルミニウム合金などが用いられる。集電板３０の接続部は、たとえば単一の平板形状であってもよく、または接続するタブ２８－１の形状に合わせて幅や高さの異なる複数の領域が形成されてもよい。集電板３０とタブ２８－１との接続には、たとえば平板面状に複数箇所の溶接を行うほか、集電板３０の側面側から接続部とタブ２８－１に対して溶接処理を行ってもよい。そのほか、集電板３０には、接続端子１６－１が形成されている。
またタブ２８－２は、筐体２０の収納部２２に挿入されたときに、底部と接触させたのち、筐体２０の外部から底面部に対して溶接処理を施すことで、筐体２０の底部とタブ２８－２とが電気的に接続する。
集電板３０は、たとえば陽極側のタブ２８－１の端面と電気的に接触させる接続部を備えている。集電板３０は、たとえばアルミニウム合金などが用いられる。集電板３０の接続部は、たとえば単一の平板形状であってもよく、または接続するタブ２８－１の形状に合わせて幅や高さの異なる複数の領域が形成されてもよい。集電板３０とタブ２８－１との接続には、たとえば平板面状に複数箇所の溶接を行うほか、集電板３０の側面側から接続部とタブ２８－１に対して溶接処理を行ってもよい。そのほか、集電板３０には、接続端子１６－１が形成されている。
またタブ２８－２は、筐体２０の収納部２２に挿入されたときに、底部と接触させたのち、筐体２０の外部から底面部に対して溶接処理を施すことで、筐体２０の底部とタブ２８－２とが電気的に接続する。
【0023】
封口部材３２は、筐体２０の収納部２２を封止する手段の一例である。この封口部材３２は、たとえば絶縁性のゴムやその他のゴム材、樹脂材料で形成されており、収納部２２内に蓄電素子２６とともに封入される図示しない電解液などが外部に流出するのを阻止するとともに外部から収納部２２内に異物が混入するのを阻止する。また封口部材３２は、たとえば収納部２２内の圧力調整などの目的で、化学反応もしくは温度により気化した電解液を収納部２２の外部に蒸散させる機能を備えてもよい。この封口部材３２は、外形形状が収納部２２同等の形状であり、たとえば円形、楕円形、もしくは多角形形状に形成されている。また封口部材３２には、たとえば平板面の一部に集電板３０に形成された接続端子１６－１を外部に突出させる貫通孔３４を備える。
【0024】
＜接続端子１６－１の変位について＞
図５は、動作時における蓄電セルの内部構成例を示している。
蓄電セル４－１、４－２は、たとえば図５のＡに示すように、駆動前もしくは正常状態で動作している場合、蓄電素子２６の陽極側のタブ２８－１に対して集電板３０の一面が接触状態となっており、所定の電力が接続端子１６－１に流れる。このとき収納部２２の内部には、電解液の化学反応によるガスが発生していないか、または図示しないガス放出手段を通じて外部に放出されている。これにより蓄電セル４－１、４－２では、正常状態の封口部材３２Ａによって開口部２４が封止されている。また蓄電セル４－１、４－２は、端部６－１側にある接続端子１６－１は初期位置に配置されている。蓄電素子２６の端部６－２には、陰極側のタブ２８－２が筐体２０の底部に接触状態が維持されている。
図５は、動作時における蓄電セルの内部構成例を示している。
蓄電セル４－１、４－２は、たとえば図５のＡに示すように、駆動前もしくは正常状態で動作している場合、蓄電素子２６の陽極側のタブ２８－１に対して集電板３０の一面が接触状態となっており、所定の電力が接続端子１６－１に流れる。このとき収納部２２の内部には、電解液の化学反応によるガスが発生していないか、または図示しないガス放出手段を通じて外部に放出されている。これにより蓄電セル４－１、４－２では、正常状態の封口部材３２Ａによって開口部２４が封止されている。また蓄電セル４－１、４－２は、端部６－１側にある接続端子１６－１は初期位置に配置されている。蓄電素子２６の端部６－２には、陰極側のタブ２８－２が筐体２０の底部に接触状態が維持されている。
【0025】
また、蓄電セル４－１、４－２は、たとえば図５のＢに示すように、内部異常により図示しないガスが筐体２０の収納部２２内に充満することで圧力Ｆが上昇する。このとき筐体２０は、たとえば剛性が小さい開口部２４側に対してガスが流れようとし、収納部２２内から強い圧力Ｆを受けたことで膨張や押圧により変形状態の封口部材３２Ｂとなる。このとき、集電板３０は、収納部２２内から受けた圧力Ｆにより、封口部材３２Ｂの変形に伴って開口部２４側に変位する。接続端子１６－１は、一体化した集電板３０とともに開口部２４に向けて変位する。蓄電素子２６は、たとえば収納部２２内に充填される電解液の含浸により膨張し、または筐体２０の一部が外部から加締められることで、収納部２２内の所定位置に保持されている。また蓄電セル４－１、４－２では、収納部２２内の圧力上昇によって集電板３０が開口部２４に変位するのに対し、蓄電素子２６が所定位置に保持されることで、タブ２８－１と集電板３０との接続を解除させることができる。
【0026】
＜一実施形態の効果＞
斯かる構成によれば、次のような効果が得られる。
(1) バスバー８の剛性などによって、内部圧力の上昇による接続端子１６－１の変位を阻害するのを防止できる。
(2) 接続端子１６－１の変位を可能にすることで、異常状態となった蓄電セル４－１内部の電流を遮断し、筐体２０の破裂を防止することができる。
(3) 変動支持部１２の形成位置に応じて接続片８－１の長さが設定され、これにより蓄電セル４－１内部の圧力Ｆに対するバスバー８の回動性を調整でき、蓄電セル４－１、４－２の遮断機能の発動が制御可能となる。
斯かる構成によれば、次のような効果が得られる。
(1) バスバー８の剛性などによって、内部圧力の上昇による接続端子１６－１の変位を阻害するのを防止できる。
(2) 接続端子１６－１の変位を可能にすることで、異常状態となった蓄電セル４－１内部の電流を遮断し、筐体２０の破裂を防止することができる。
(3) 変動支持部１２の形成位置に応じて接続片８－１の長さが設定され、これにより蓄電セル４－１内部の圧力Ｆに対するバスバー８の回動性を調整でき、蓄電セル４－１、４－２の遮断機能の発動が制御可能となる。
【0027】
（実施例１）
図６は、３つ以上の蓄電セルを用いる蓄電モジュールの構成例を示している。図６に示す構成は一例である。
この蓄電モジュール４０は、たとえば図６に示すように、６つの蓄電セル４を直列接続させる場合を示している。蓄電セル４は、たとえば隣り合う２本を１組みとし、一方方向に交互に極性の異なる端部６－１、６－２が同一方向に向くように配置させている。そして蓄電モジュール４０では、異なる端子同士を１つのバスバー８で連結していく。さらに蓄電モジュール４０には、たとえば両端側の蓄電セル４の組合せのない端部６－１、６－２に対し、それぞれ図示しないケースなどに固定させるためのバスバー４２、４４が接続される。このバスバー４２は、たとえば蓄電セル４の陽極側の接続端子１６－１に接続させるため、接続片８－１とともに回動溝１４が形成されている。また他のバスバー４４は、たとえば蓄電セル４の陰極側の接続端子１６－２に接続させるため、固定部品の一部に接続片８－２が形成されている。
図６は、３つ以上の蓄電セルを用いる蓄電モジュールの構成例を示している。図６に示す構成は一例である。
この蓄電モジュール４０は、たとえば図６に示すように、６つの蓄電セル４を直列接続させる場合を示している。蓄電セル４は、たとえば隣り合う２本を１組みとし、一方方向に交互に極性の異なる端部６－１、６－２が同一方向に向くように配置させている。そして蓄電モジュール４０では、異なる端子同士を１つのバスバー８で連結していく。さらに蓄電モジュール４０には、たとえば両端側の蓄電セル４の組合せのない端部６－１、６－２に対し、それぞれ図示しないケースなどに固定させるためのバスバー４２、４４が接続される。このバスバー４２は、たとえば蓄電セル４の陽極側の接続端子１６－１に接続させるため、接続片８－１とともに回動溝１４が形成されている。また他のバスバー４４は、たとえば蓄電セル４の陰極側の接続端子１６－２に接続させるため、固定部品の一部に接続片８－２が形成されている。
【0028】
（実施例２）
図７は、実施例２に係る蓄電モジュールの構成例を示している。
この蓄電モジュール２には、さらにバスバー８で連結された１組もしくは２組以上の蓄電セル４－１、４－２を内部に収納する収納空間を形成するモジュール筐体５０を備える。このモジュール筐体５０は、たとえば蓄電モジュールの全周、もしくは一部の周囲を覆うケース部材であり、複数の蓄電セル４－１、４－２の配置位置を固定するほか、図示しない外部の機器と蓄電セル４－１、４－２との接触を防止させている。
さらにモジュール筐体５０は、少なくとも並列に接続された蓄電セル４－１、４－２の両側の端部６－１、６－２に対して平行またはそれに近い角度で覆うように配置されている。このモジュール筐体５０の収納部内には、たとえば蓄電セル４－１、４－２との間に所定幅Ｌ３以上離間した空間部５２が形成されている。この空間部５２の幅Ｌ３は、たとえば蓄電セル４－１の変位側の端部６－１に接触させず、もしくは所定の距離まで接続片８－１が回動可能な距離がとられている。これにより蓄電モジュール２は、モジュール筐体５０を備えた場合でも、接続端子と蓄電素子との接続を遮断する遮断機能の動作を阻害することがない。
図７は、実施例２に係る蓄電モジュールの構成例を示している。
この蓄電モジュール２には、さらにバスバー８で連結された１組もしくは２組以上の蓄電セル４－１、４－２を内部に収納する収納空間を形成するモジュール筐体５０を備える。このモジュール筐体５０は、たとえば蓄電モジュールの全周、もしくは一部の周囲を覆うケース部材であり、複数の蓄電セル４－１、４－２の配置位置を固定するほか、図示しない外部の機器と蓄電セル４－１、４－２との接触を防止させている。
さらにモジュール筐体５０は、少なくとも並列に接続された蓄電セル４－１、４－２の両側の端部６－１、６－２に対して平行またはそれに近い角度で覆うように配置されている。このモジュール筐体５０の収納部内には、たとえば蓄電セル４－１、４－２との間に所定幅Ｌ３以上離間した空間部５２が形成されている。この空間部５２の幅Ｌ３は、たとえば蓄電セル４－１の変位側の端部６－１に接触させず、もしくは所定の距離まで接続片８－１が回動可能な距離がとられている。これにより蓄電モジュール２は、モジュール筐体５０を備えた場合でも、接続端子と蓄電素子との接続を遮断する遮断機能の動作を阻害することがない。
【0029】
さらにモジュール筐体５０には、たとえば内部に配置された蓄電セル４－１、４－２の端部６８－１、８－２と対抗する面の一部であって、かつバスバー８に形成された回動溝１４と平行に、図示しない変動凸部が形成されてもよい。この変動凸部は、モジュール筐体５０の内壁面上であって、たとえばバスバー８の回動溝１４の上面またはその近傍に形成されている。そして蓄電モジュール２は、蓄電セル４－１の内部で圧力が上昇し、封口部材３２の変位により第１の接続片８－１が変動した場合に変動凸部がバスバー８の回動溝１４やその他の位置に接触する。これによりバスバー８は、上面側から変動凸部と接触して押圧されるため、接続片８－１側の変動を補助することができる。
この変動凸部は、少なくとも回動溝１４から、変動しない第２の接続片８－２の間のいずれかの位置に対向する位置に形成されてよい。
この変動凸部は、少なくとも回動溝１４から、変動しない第２の接続片８－２の間のいずれかの位置に対向する位置に形成されてよい。
【0030】
〔他の実施形態〕
【0031】
(1) 上記実施形態および実施例では、回動溝１４は、たとえばバスバー８の一面であって、蓄電セル４－１、４－２と対抗しない面側にのみ形成する場合に限られない。回動溝１４は、たとえば平板面の両面に形成してもよい。この場合、たとえばバスバー８の接続片８－１が蓄電セル４－１から離間する方向に変形し易い形状として、本体部の厚さ中心に向けて狭小となるように成形すればよい。
【0032】
(2) 上記実施形態および実施例では、変動支持部１２として回動溝１４がバスバー８の一部に形成される場合を示したがこれに限らない。変動支持部１２は、たとえば接続片８－１、８－２と電気的に接続され、かつ接続片８－２に対して接続片８－１を回動可能に支持する連結部品を利用してもよい。この連結部品は、たとえば接続片８－１、８－２の一部に接続した蝶番などを用いてもよい。
【0033】
(3) 上記実施形態および実施例では、蓄電セル４－１の内部圧力の上昇による接続端子１６－１の変位に対して、接続片８－１を回動可能にする場合を示したが、これに限らない。変動支持部１２は、変位した接続端子１６－１の変位に対して所定位置までは接続片８－１を回動させるとともに、それ以上の変位が生じた場合に、接続片８－１を接続片８－２から分離させるようにしてもよい。これにより、異常状態となった蓄電セル４－１と他の蓄電セル４－２との電気的な接続を解除させることができる。
【0034】
(4) 上記実施形態および実施例では、バスバー８に対し、極性の異なる蓄電セル４－１の陽極側の端部６－１と蓄電セル４－２の陰極側の端部６－２を接続させる場合を示したがこれに限らない。蓄電モジュール２は、たとえば蓄電セル４－１、４－２の陽極側の端部６－１同士、または陰極側の端部６－２同士を連結させてもよい。これによりバスバー８を介して同極同士が連結された蓄電モジュール２は、図示しない他の蓄電モジュールや基盤、その他の電子機器に対して並列接続させてもよい。
【0035】
(5) 上記実施形態および実施例では、蓄電セル４－１、４－２の陽極側の端部６－１側のみが収納部２２内の圧力上昇によって開口部２４側に変位する場合を示したがこれに限らない。蓄電セル４－１、４－２は、収納部２２内の圧力上昇に対し、端部６－２側が変位するものであってもよく、または端部６－１、６－２の両方が変位可能にしてもよい。このように両方の端部６－１、６－２を変位可能にした蓄電セル４－１、４－２は、たとえば両方の端部６－１、６－２が変位する場合やいずれか一方のみが変位する場合を含んでよい。この蓄電セル４－１、４－２は、たとえば筐体２０の開口部２４側に陰極側の端部６－２を構成するものや、端部６－１、６－２を配置する両端に開口部を備える筒状の筐体２０を用いればよい。
【0036】
(6) さらに、両側の端部６－１、６－２が変位可能な蓄電セル４－１、４－２を用いた蓄電モジュール２では、たとえばバスバー８の接続片８－１のみを変動可能にする場合に限られず、端部６－２が接続される接続片８－２が変動可能にしてもよい。またバスバー８は、たとえば接続片８－１、または接続片８－２のいずれか一方のみが変動可能な構成とする場合、筐体２０内部の圧力によって変位する端部６－１、６－２を変動可能な接続片側に接続させればよい。
【0037】
(7) 上記実施形態および実施例では、変位した端部６－１に接続された接続片８－１が端部６－１とともに変位する場合を示したがこれに限らない。蓄電モジュール２は、たとえば蓄電セル４－１の端部６－１の変位に対し、蓄電セル４－１の端部６－２に接続したバスバー８の接続片を変動させてもよい。
つまり蓄電モジュール２は、たとえば図６および図７に示すように、蓄電セル４－１、４－２の両端部にそれぞれ異なるバスバー８が接続されている。そして蓄電モジュール２では、たとえば蓄電セル４－１内の圧力が上昇し、封口部材３２が膨張し、それに伴って集電板３０および接続端子１６－１が開口部２４側に圧力Ｆを受ける。この筐体２０は、圧力Ｆによって開口部２４の端部に形成された縦加締部が変形して開放状態となる。
さらに、端部６－１が接続されたバスバー８の接続片８－１は、蓄電セル４－１側からの圧力Ｆに対抗し、変動しないように形成されている。
これにより蓄電セル４－１は、接続端子１６－１との接続状態が維持されるとともにバスバー８からの反力を受ける。このとき端部６－２と接続するバスバー８には、変動支持部１２を備えることで、筐体２０とともに端部６－２側が変位可能となる。
斯かる構成によっても、蓄電モジュール２は、上記実施形態や実施例と同様の効果を得ることができる。
つまり蓄電モジュール２は、たとえば図６および図７に示すように、蓄電セル４－１、４－２の両端部にそれぞれ異なるバスバー８が接続されている。そして蓄電モジュール２では、たとえば蓄電セル４－１内の圧力が上昇し、封口部材３２が膨張し、それに伴って集電板３０および接続端子１６－１が開口部２４側に圧力Ｆを受ける。この筐体２０は、圧力Ｆによって開口部２４の端部に形成された縦加締部が変形して開放状態となる。
さらに、端部６－１が接続されたバスバー８の接続片８－１は、蓄電セル４－１側からの圧力Ｆに対抗し、変動しないように形成されている。
これにより蓄電セル４－１は、接続端子１６－１との接続状態が維持されるとともにバスバー８からの反力を受ける。このとき端部６－２と接続するバスバー８には、変動支持部１２を備えることで、筐体２０とともに端部６－２側が変位可能となる。
斯かる構成によっても、蓄電モジュール２は、上記実施形態や実施例と同様の効果を得ることができる。
【0038】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施形態について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0039】
本発明の蓄電モジュール、バスバーおよび蓄電モジュールの製造方法は、複数の蓄電セルをバスバーで連結しても、内部異常の発生に対して接続端子と蓄電素子との接続を遮断する遮断機能の動作を正常に動作させることができ、有用である。
【符号の説明】
【0040】
２、４０ 蓄電モジュール
４、４－１、４－２ 蓄電セル
６－１、６－２ 端部
８、４２、４４ バスバー
８－１、８－２ 接続片
１０ 接触部
１２ 変動支持部
１４ 回動溝
１６－１、１６－２ 接続端子
１８ 貫通孔
２０ 筐体
２２ 収納部
２４ 開口部
２６ 蓄電素子
２８－１、２８－２ タブ
３０ 集電板
３２、３２Ａ、３２Ｂ 封口部材
３４ 貫通孔
５０ モジュール筐体
５２ 空間部
４、４－１、４－２ 蓄電セル
６－１、６－２ 端部
８、４２、４４ バスバー
８－１、８－２ 接続片
１０ 接触部
１２ 変動支持部
１４ 回動溝
１６－１、１６－２ 接続端子
１８ 貫通孔
２０ 筐体
２２ 収納部
２４ 開口部
２６ 蓄電素子
２８－１、２８－２ タブ
３０ 集電板
３２、３２Ａ、３２Ｂ 封口部材
３４ 貫通孔
５０ モジュール筐体
５２ 空間部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】