JP-2026077309-A - 蓄電ユニット

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Abstract

【課題】蓄電モジュールが外装部材と衝突するのを抑制することが可能な蓄電ユニットを提供する。【解決手段】蓄電ユニット２００は、Ｚ方向（積層方向）に配列された複数の蓄電モジュール２と、複数の蓄電モジュール２のうちＺ方向に並ぶ蓄電モジュール２間に配置された介在モジュール３と、を含む積層体１を備える。蓄電ユニット２００は、積層体１の外側に配置された拘束装置１００（外装部材）と、緩衝部材８０とを備える。介在モジュール３は、Ｚ方向に沿って延びる側面３ａ（介在モジュール側面）を含む。拘束装置１００は、側面３ａと対向する位置に設けられる対向部分３２ａを含む。緩衝部材８０は、対向部分３２ａから、側面３ａに向けて延びている。【選択図】図３

Inventors

辻野駿志
鈴木信司

Assignees

トヨタ自動車株式会社
株式会社豊田自動織機

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (5)

積層方向に配列された複数の蓄電モジュールと、前記複数の蓄電モジュールのうち前記積層方向に並ぶ蓄電モジュール間に配置された介在モジュールと、を含む積層体と、前記積層体の外側に配置された外装部材と、緩衝部材と、を備え、前記介在モジュールは、前記積層方向に沿って延びる介在モジュール側面を含み、前記外装部材は、前記介在モジュール側面と対向する位置に設けられる対向部分を含み、前記緩衝部材は、前記介在モジュール側面および前記対向部分のうちの一方から、前記介在モジュール側面および前記対向部分のうちの他方に向けて延びている、蓄電ユニット。
前記外装部材は、前記積層体を前記積層方向に拘束する拘束具であって、前記積層体は、前記積層方向と交差する第１交差方向に配列される第１側面および第２側面を含み、前記拘束具は、前記積層体のうち前記積層方向の一方端側に配置された第１板部と、前記積層体のうち前記積層方向の他方端側に配置された第２板部と、前記第１板部と前記第２板部とを連結するとともに前記第１側面側に配置された第１連結部と、前記第１板部と前記第２板部とを連結するとともに前記第２側面側に配置された第２連結部と、を含み、前記対向部分は、前記第１連結部および前記第２連結部の少なくとも一方に設けられている、請求項１に記載の蓄電ユニット。
前記外装部材は、前記積層体を収容する収容ケースであって、前記介在モジュールは、前記複数の蓄電モジュールを冷却する冷却器を含み、前記収容ケースは、前記積層方向において前記積層体から離間した位置から見て前記積層体を囲む周壁を含み、前記対向部分は、前記周壁に設けられている、請求項１に記載の蓄電ユニット。
前記緩衝部材は、前記介在モジュール側面から前記対向部分に向かって延びており、前記複数の蓄電モジュールの各々は、前記積層方向に沿って延びる蓄電モジュール側面を含み、前記蓄電モジュール側面は、前記介在モジュール側面と前記積層方向に並んで設けられており、前記緩衝部材は、前記蓄電モジュール側面よりも前記対向部分側に突出している、請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電ユニット。
前記緩衝部材は、第１緩衝部材と、第２緩衝部材とを含み、前記第１緩衝部材は、前記介在モジュール側面のうち前記積層方向と交差する第２交差方向における一方端側の部分と対向する位置に配置されており、前記第２緩衝部材は、前記介在モジュール側面のうち前記第２交差方向における他方端側の部分と対向する位置に配置されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電ユニット。

Description

本開示は、蓄電ユニットに関する。特開２０１９－２１６０７３号公報（特許文献１）には、複数の蓄電モジュールを積層してなる蓄電モジュール積層体と、蓄電モジュール積層体に対して拘束荷重を付加する拘束部とを備える蓄電装置が開示されている。複数の蓄電モジュールは、積層方向に積層されている。特開２０１９－２１６０７３号公報第１実施形態による蓄電ユニットの構成を示す斜視図である。図１の分解図である。第１実施形態による蓄電ユニットの断面図である。第１実施形態による蓄電ユニットの平面的な断面図である。第２実施形態による蓄電ユニットの構成を示す断面図である。第２実施形態による蓄電ユニットの平面的な断面図である。第１実施形態の変形例による蓄電ユニットの断面図である。以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。［第１実施形態］図１～図４を参照して、本開示の第１実施形態に係る蓄電ユニット２００について説明する。図１は、蓄電ユニット２００の構成を示す概略的な斜視図である。蓄電ユニット２００は、積層体１と、拘束装置１００とを備える。なお、本明細書において、Ｚ方向を、積層体１の積層方向とする。なお、Ｚ方向は、鉛直（上下）方向であってもよい。また、Ｘ方向およびＹ方向の各々は、Ｚ方向と直交する方向である。Ｘ方向とＹ方向とは、Ｚ方向と直交する平面において互いに直交している。なお、Ｚ方向は、本開示の「積層方向」の一例である。また、Ｘ方向およびＹ方向は、それぞれ、本開示の「第１交差方向」および「第２交差方向」の一例である。また、拘束装置１００は、本開示の「拘束具」および「外装部材」の一例である。拘束装置１００は、エンドプレート１０，２０と、拘束部材３０，４０とを含む。エンドプレート１０，２０、および、拘束部材３０，４０の各々は、積層体１の外側に配置されている。なお、エンドプレート１０およびエンドプレート２０は、それぞれ、本開示の「第１板部」および「第２板部」の一例である。また、拘束部材３０および拘束部材４０は、それぞれ、本開示の「第１連結部」および「第２連結部」の一例である。拘束装置１００は、積層体１に対してＺ方向に拘束荷重を加える。積層体１に対して適切な拘束荷重が付与されることによって、蓄電モジュールにおける電極間距離が適切に維持される。その結果、蓄電モジュールの電極（負極）において金属（たとえばリチウム）が析出されるのを抑制することが可能である。積層体１は、エンドプレート１０とエンドプレート２０とによってＺ方向に挟まれている。エンドプレート１０は、積層体１のうちＺ１側の端部側（後述の弾性シート４側）に配置されている。エンドプレート１０は、積層体１に対してＺ１側に配置されるエンドプレート２０は、積層体１のうちＺ２側の端部側（後述の弾性シート５側）に配置されている。エンドプレート２０は、積層体１に対してＺ２側に配置されている。拘束部材３０は、積層体１のＸ１側の端部をＺ方向に拘束している。拘束部材４０は、積層体１のＸ２側の端部をＺ方向に拘束している。図２は、蓄電ユニット２００の分解斜視図を示す。なお、図２では、簡略化のため、後述の緩衝部材８０の図示を省略している。積層体１は、たとえば、直方体形状に形成されている。積層体１は、少なくとも１つの蓄電モジュール２と、少なくとも１つの介在モジュール３と、弾性シート４，５と、を含む。第１実施形態では、積層体１は、複数の蓄電モジュール２と、複数の介在モジュール３とを含む。なお、弾性シート４，５は、たとえばウレタンにより形成されている。弾性シート４，５は、絶縁性を有する。また、蓄電モジュール２は、たとえばリチウムイオン電池等の二次電池であってもよい。複数の蓄電モジュール２は、Ｚ方向に配列されている。蓄電モジュール２は、図示しない複数の単位電池と、枠体とを含む。単位電池とは、たとえば、バイポーラ電池である。Ｚ方向に隣り合う複数の単位電池のそれぞれは、電気的に接続されている。単位電池は、第１集電板と、負極シートと、セパレータと、正極シートと、第２集電板とを有する。複数の単位電池は、Ｚ方向において、第２集電板と第１集電板とが隣接するように、積層されている。枠体は、環状に形成されるとともに、積層方向に延びるように形成されている。枠体は、積層された複数の単位電池を囲むように形成されている。介在モジュール３は、Ｚ方向に並ぶ蓄電モジュール２間に配置されている。また、介在モジュール３は、蓄電モジュール２と弾性シート４および弾性シート５の各々との間にも配置されている。介在モジュール３は、導電性を有している。具体的には、介在モジュール３は、図示しない集電板を含む。集電板は、図示しない電源と電気的に接続されており、上記電源から電流が供給される。たとえば、複数の介在モジュール３のうち最もＺ１側の介在モジュール３に含まれる集電板を電源の正極および負極のうちの一方と電気的に接続し、複数の介在モジュール３のうち最もＺ２側の介在モジュール３に含まれる集電板を電源の正極および負極のうちの他方と電気的に接続してもよい。これにより、積層体１の各蓄電モジュール２が充電される。なお、蓄電モジュール２の充電方法は上記の例に限られない。また、介在モジュール３は、蓄電モジュール２への面圧を均一にするために、上記集電板とＺ方向に積層される弾性部材を含んでいてもよい。この場合、積層体１における導電性を確保するために、弾性部材を金属箔によって覆ってもよい。なお、弾性部材は、上記集電体と接着材等によって接着されていてもよい。弾性シート４は、エンドプレート１０と積層体１との間に配置される。弾性シート４は、エンドプレート１０と積層体１とによってＺ方向に挟まれる。弾性シート５は、エンドプレート２０と積層体１との間に配置される。弾性シート５は、エンドプレート２０と積層体１とによってＺ方向に挟まれる。弾性シート４，５により、積層体１に対して均一に拘束荷重をかけることが可能となる。積層体１は、Ｘ方向に配列される側面１ａと側面１ｂとを含む。側面１ａは、積層体１におけるＸ１側の側面である。側面１ｂは、積層体１におけるＸ２側の側面である。なお、側面１ａおよび側面１ｂの各々は、蓄電モジュール２、介在モジュール３、および、弾性シート４，５の各々の側面により構成されている。エンドプレート１０は、第１プレート１１と、第２プレート１２と、複数のリブ１３とを含む。第１プレート１１と第２プレート１２とは、Ｚ方向に配列されている。第１プレート１１および第２プレート１２は、Ｚ方向に対向している。なお、第１プレート１１は、第２プレート１２と同じ形状および大きさを有している。複数のリブ１３の各々は、第１プレート１１と第２プレート１２との間に設けられている。複数のリブ１３によって、第１プレート１１と第２プレート１２とが連結されている。複数のリブ１３の各々は、Ｘ方向に延びている。複数のリブ１３は、Ｙ方向に間隔をあけて配列されている。第１プレート１１には、複数（本実施形態では５つ）の切り欠き１１ａと、複数（本実施形態では５つ）の切り欠き１１ｂとが形成されている。複数の切り欠き１１ａは、第１プレート１１のうちＸ１側の辺に沿って並んで設けられている。複数の切り欠き１１ｂは、第１プレート１１のうちＸ２側の辺に沿って並んで設けられている。第２プレート１２には、第１プレート１１の切り欠き１１ｂの下方に設けられる複数の切り欠き１２ｂが形成されている。すなわち、複数の切り欠き１２ｂは、複数の切り欠き１１ｂとＺ方向に重なっている。なお、図２には図示されていないが、第２プレート１２には、第１プレート１１の切り欠き１１ａの下方に設けられる複数の切り欠きが形成されている。この複数の切り欠きは、複数の切り欠き１１ａとＺ方向に重なっている。エンドプレート２０は、エンドプレート１０と同様の構成を有する。すなわち、エンドプレート２０は、第１プレート２１と、第２プレート２２と、複数のリブ２３とを含む。第１プレート２１には、複数の切り欠き２１ａと、複数の切り欠き２１ｂとが形成されている。第２プレート２２には、複数の切り欠き２２ｂと、切り欠き２１ａとＺ方向に重なる複数の切り欠き（図示せず）とが形成されている。拘束部材３０，４０は、Ｘ方向において、積層体１を間に挟み、間隔をあけて配列されている。積層体１は、拘束部材３０，４０によって挟まれることによって、Ｚ方向に加圧されている。拘束部材３０は、積層体１のＸ１側に配置されている。すなわち、拘束部材３０は、積層体１の側面１ａ側に配置されている。拘束部材４０は、積層体１のＸ２側に配置されている。すなわち、拘束部材４０は、積層体１の側面１ｂ側に配置されている。拘束部材３０は、拘束部材４０と同一の形状を有している。したがって、以下では、拘束部材４０の構成を主に詳細に説明する。拘束部材４０は、フレーム４１と、複数の柱部材４２とを含む。フレーム４１は、上フレーム４１ａと、下フレーム４１ｂとを有する。上フレーム４１ａと下フレーム４１ｂとは、Ｚ方向に間隔をあけて配列されている。上フレーム４１ａおよび下フレーム４１ｂの各々は、Ｙ方向に延びている。複数の柱部材４２は、上フレーム４１ａと下フレーム４１ｂとの間において、Ｙ方向に間隔をあけて配列されている。複数の柱部材４２の各々は、Ｚ方向に延びているとともに、上フレーム４１ａと下フレーム４１ｂとを接続している。拘束部材４０が積層体１を拘束している状態において、複数の柱部材４２の各々は、Ｚ方向に重なって設けられる切り欠き１１ｂ，１２ｂ，２１ｂ，２２ｂを貫通する。この状態において、上フレーム４１ａの下面は、第１プレート１１の上面１１ｃと接触する。下フレーム４１ｂの上面は、第２プレート２２の下面２２ｃと接触する。これにより、積層体１、エンドプレート１０、および、エンドプレート２０は、上フレーム４１ａと下フレーム４１ｂとによって挟み込まれる。これにより、エンドプレート１０とエンドプレート２０とは、拘束部材４０によって連結されている。拘束部材３０は、フレーム３１と、複数の柱部材３２とを含む。フレーム３１は、上フレーム３１ａと、下フレーム３１ｂとを有する。拘束部材３０が積層体１を拘束している状態において、複数の柱部材３２の各々は、Ｚ方向に配列される切り欠き１１ａ，２１ａ，および、第２プレート１２および第２プレート２２の各々に形成される図示しない切り欠きを貫通する。この状態において、上フレーム３１ａの下面は、第１プレート１１の上面１１ｃと接触する。下フレーム３１ｂの上面は、第２プレート２２の下面２２ｃと接触する。これにより、積層体１、エンドプレート１０、および、エンドプレート２０は、上フレーム３１ａと下フレーム３１ｂとによって挟み込まれる。これにより、エンドプレート１０とエンドプレート２０とは、拘束部材３０によって連結されている。拘束装置１００は、保護部材７０と、保護部材７１と、保護部材７２と、保護部材７３とを備える。保護部材７０および保護部材７１の各々は、拘束部材３０と拘束部材４０との間に配置されるとともに、第１プレート１１の上面１１ｃに固定されている。保護部材７０は、上フレーム３１ａに沿ってＹ方向に延びている。保護部材７１は、上フレーム４１ａに沿ってＹ方向に延びている。保護部材７２および保護部材７３の各々は、拘束部材３０と拘束部材４０との間に配置されるとともに、第２プレート２２の下面２２ｃに固定されている。保護部材７２は、下フレーム３１ｂに沿ってＹ方向に延びている。保護部材７３は、下フレーム４１ｂに沿ってＹ方向に延びている。図３は、蓄電ユニット２００の断面図を示す。蓄電ユニット２００は、少なくとも１つの緩衝部材８０，８１を備える。