JP2014143124A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の蓄電セルを収納する蓄電セルケースを上下方向に複数段に積み重ね、上面に前記蓄電セルを支持する前記蓄電セルケースの支持壁の下面と、その下方に位置する前記蓄電セルケースに支持された前記蓄電セルとの間に空間を形成した蓄電装置に関する。 The present invention provides a storage cell case for storing a plurality of storage cells stacked in a plurality of stages in the vertical direction, and the storage cell positioned on the lower surface of a support wall of the storage cell case for supporting the storage cell on the upper surface. The present invention relates to a power storage device in which a space is formed between the power storage cells supported by a case.
複数の蓄電セルを金属製の外装ケースの内部に収納した蓄電モジュールを上下方向に複数段に積層する際に、上下の蓄電モジュールの外装ケースのフランジどうしを複数のスペーサを介して接続することで、上側の蓄電モジュールの重量が下側の蓄電モジュールの外装ケースの上壁に直接加わるのを防止するものが、下記特許文献1により公知である。
When stacking power storage modules containing a plurality of power storage cells inside a metal outer case in multiple stages in the vertical direction, the flanges of the outer case of the upper and lower power storage modules are connected via a plurality of spacers.
ところで上記従来のものは、上側の蓄電モジュールの外装ケースの下壁と、下側の蓄電モジュールの外装ケースの上壁との間に空間が存在するため、上側の蓄電モジュールの外装ケースの下壁が蓄電セルの重量で下向きに撓んでしまう可能性があった。特に、蓄電セルが発生する熱を外装ケースの下壁に伝達して放熱する冷却構造を採用した場合には、外装ケースの下壁が撓むと蓄電セルと外装ケースとが密着しなくなり、蓄電セルの冷却効果が充分に発揮されなくなる問題がある。 By the way, the above conventional one has a space between the lower wall of the outer case of the upper power storage module and the upper wall of the outer case of the lower power storage module. May be bent downward by the weight of the storage cell. In particular, when a cooling structure that dissipates heat by transferring the heat generated by the storage cell to the lower wall of the outer case, if the lower wall of the outer case bends, the storage cell and the outer case will not be in close contact with each other. There is a problem that the cooling effect is not fully exhibited.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、蓄電セルを収納する蓄電セルケースを上下方向に複数段に積み重ねる際に、その蓄電セルケースの支持壁の撓みを簡単な構造で確実に防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when the storage cell cases for storing the storage cells are stacked in a plurality of stages in the vertical direction, the support wall of the storage cell case is reliably prevented from being bent with a simple structure. The purpose is to do.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、複数の蓄電セルを収納する蓄電セルケースを上下方向に複数段に積み重ね、上面に前記蓄電セルを支持する前記蓄電セルケースの支持壁の下面と、その下方に位置する前記蓄電セルケースに支持された前記蓄電セルとの間に空間を形成した蓄電装置であって、前記支持壁の下面に前記空間内に突出する補強部を設けたことを特徴とする蓄電装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the storage cell case for storing a plurality of storage cells is stacked in a plurality of stages in the vertical direction, and the storage cell supports the storage cell on the upper surface. A power storage device in which a space is formed between a lower surface of a support wall of a case and the power storage cell supported by the power storage cell case located below the case, and protrudes into the space on a lower surface of the support wall A power storage device having a reinforcing portion is proposed.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記補強部を前記支持壁の下面の長手方向に沿って配置したことを特徴とする蓄電装置が提案される。
According to the invention described in claim 2, in addition to the configuration of
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記補強部を中空閉断面に形成し、その内部を冷媒が流れることを特徴とする蓄電装置が提案される。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the reinforcing portion is formed in a hollow closed cross section, and the refrigerant flows through the inside thereof. Is proposed.
また請求項4に記載された発明によれば、請求項3の構成に加えて、前記補強部の内部にヒートパイプを埋設したことを特徴とする蓄電装置が提案される。
According to the invention described in
また請求項5に記載された発明によれば、請求項4の構成に加えて、前記ヒートパイプの線膨張係数は前記蓄電セルケースの線膨張係数に略一致することを特徴とする蓄電装置が提案される。 According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fourth aspect, a power storage device characterized in that a linear expansion coefficient of the heat pipe substantially matches a linear expansion coefficient of the power storage cell case. Proposed.
尚、実施の形態の補強リブ12hは本発明の補強部に対応する。
The reinforcing
請求項1の構成によれば、蓄電装置は、複数の蓄電セルを収納する蓄電セルケースを上下方向に複数段に積み重ねて構成される、上面に蓄電セルを支持する蓄電セルケースの支持壁の下面と、その下方に位置する蓄電セルケースに支持された蓄電セルとの間に空間を形成したので、蓄電セルの重量で支持壁が下方に撓むと、その支持壁の上面と蓄電セルの下面との間に隙間が発生してしまい、蓄電セルの熱を蓄電セルケースに逃がし難くなる可能性があるが、支持壁の下面に空間内に突出する補強部を設けたので、補強部で支持壁を補強して撓みの発生を防止することができるだけでなく、補強部で支持壁の表面積を増加させて放熱性を高めることができる。
According to the configuration of
また請求項2の構成によれば、補強部を支持壁の下面の長手方向に沿って配置したので、蓄電セルの重量で長手方向中央部が下方に撓み易い蓄電セルケースの支持壁を補強部で効果的に補強し、支持壁の撓みを一層確実に防止することができる。 According to the configuration of the second aspect, since the reinforcing portion is arranged along the longitudinal direction of the lower surface of the support wall, the reinforcing wall is attached to the supporting wall of the storage cell case in which the central portion in the longitudinal direction is easily bent downward by the weight of the storage cell. Thus, the support wall can be effectively reinforced, and the bending of the support wall can be more reliably prevented.
また請求項3の構成によれば、補強部を中空閉断面に形成し、その内部を冷媒が流れるので、蓄電セルが発生した熱を蓄電セルケースの支持壁から補強部の内部を流れる冷媒に放熱することで、蓄電セルを効率的に冷却することができる。 According to the third aspect of the present invention, the reinforcing portion is formed in a hollow closed cross section, and the refrigerant flows through the inside. Therefore, the heat generated by the storage cell is transferred from the support wall of the storage cell case to the refrigerant flowing inside the reinforcing portion. By dissipating heat, the storage cell can be efficiently cooled.
また請求項4の構成によれば、補強部の内部にヒートパイプを埋設したので、ヒートパイプにより蓄電セルを更に効率的に冷却することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the heat pipe is embedded in the reinforcing portion, the storage cell can be further efficiently cooled by the heat pipe.
また請求項5の構成によれば、ヒートパイプの線膨張係数は蓄電セルケースの線膨張係数に略一致するので、温度変化によりヒートパイプおよび蓄電セルケース間に寸法差が生じるのを防止して耐久性を高めることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the linear expansion coefficient of the heat pipe substantially matches the linear expansion coefficient of the storage cell case, it is possible to prevent a dimensional difference between the heat pipe and the storage cell case due to temperature change. Durability can be increased.
以下、図1〜図4に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1および図2に示すように、電気自動車の蓄電装置11は、3個の蓄電セルケース12…と、1個の上部カバー13と、1個の下部カバー14とを備えており、下部カバー14の上面に3個の蓄電セルケース12…が積層され、最上段の蓄電セルケース12の上面に上部カバー13が結合される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
アルミニウム等の軽金属で構成された下部カバー14は上面が開放したトレー状の部材であり、その側壁14a…の上縁を取り囲むフランジ14b…に沿って複数のボス部14c…が突設される。アルミニウム等の軽金属で構成された3個の蓄電セルケース12…は互換可能な同一部材であり、その側壁12a…の下縁および上縁を取り囲むフランジ12b…,12c…に沿ってそれぞれ複数のボス部12d…,12e…が突設される。アルミニウム等の軽金属で構成された上部カバー13は下面が開放したトレー状の部材であり、その側壁13a…の下縁を取り囲むフランジ13b…に沿って複数のボス部13c…が突設される。
The
下部カバー14の上縁のフランジ14b…と下段の蓄電セルケース12の下縁のフランジ12b…とを当接させ、両者のボス部14c…,12d…をボルト15…で締結することで、下部カバー14の上部に下段の蓄電セルケース12が結合される。下段の蓄電セルケース12の上縁のフランジ12c…と中段の蓄電セルケース12の下縁のフランジ12b…とを当接させ、両者のボス部12e…,12d…をボルト16…で締結することで、下段の蓄電セルケース12の上部に中段の蓄電セルケース12が結合される。同様にして中段の蓄電セルケース12の上部に上段の蓄電セルケース12が結合される。上段の蓄電セルケース12の上縁のフランジ12c…と上部カバー13の下縁のフランジ13b…とを当接させ、両者のボス部12e…,13c…をボルト17…で締結することで、上段の蓄電セルケース12の上部に上部カバー13が結合される。
The
図2〜図4に示すように、各蓄電セルケース12の側壁12a…の高さ方向中間部を接続するように矩形状の支持壁12fが形成されており、支持壁12fの上面に6個の蓄電モジュール18…が支持される。各蓄電モジュール18は、積層された12個のリチウムイオン電池よりなる蓄電セル19…を備えており(図2参照)、両端の蓄電セル19,19の両側に更に一対のエンドプレート20,20を積層した状態で、それらのエンドプレート20,20に一対の拘束バンド21,21の両端をボルト44…で締結することで、12個の蓄電セル19…が一体化される。蓄電モジュール18の上面にはカバー22が装着される。
As shown in FIGS. 2 to 4,
各エンドプレート20の外面には2個のブラケット20a,20aが突設されており、これらのブラケット20a,20aを支持壁12fおよび側壁12a,12aの接続部に設けた取付座12g…にボルト23…で締結することで、蓄電セルケース12に6個の蓄電モジュール18…が固定される。この状態で、蓄電モジュール18の各蓄電セル19…の平坦な下面は、蓄電セルケース12の支持壁12fの平坦な上面に密着する。また蓄電セル19…の上面と、その上方に対峙する支持壁12f…の下面との間には、空間αが形成される(図4参照)。
Two
蓄電セルケース12の支持壁12fの下面には、略S字状に屈曲する1本の補強リブ12hが突設される。補強リブ12hは支持壁12fの長手方向に沿って相互に平行に延びる3つの直線部a,b,cと、それらの直線部a,b,cの端部間をU字状に接続する2つの屈曲部d,eと、直線部cの端部から支持壁12fの短手方向に沿って延びる接続部fとを備える。中空閉断面の補強リブ12hの内部には、その鋳造時にヒートパイプ24がインサートされる。補強リブ12hは、6個の蓄電モジュール18…の下面に略均等な長さで対向するように配置される。
On the lower surface of the
尚、支持壁12fの対角位置には、そこに溜まった水を排出するための2個の水抜き孔12k,12kが形成される(図3および図4参照)。
In addition, two
周知のヒートパイプ24は、蓄電セルケース12と同一材料であるアルミニウム等の軽金属で構成されたパイプ材の内部に冷媒である揮発性の作動液を封入したもので、その内壁面は毛細管構造のウイックで覆われる。ヒートパイプ24の両端部は補強リブ12hの直線部aの端部および接続部fの端部から側壁12aの外部に引き出され、蓄電装置11の外部に上下方向に配置された2本の熱交換器25,25に接続される。
The well-known
尚、下部カバー14の支持壁14d(図1参照)には2個の蓄電セル19,19だけが支持されており、蓄電セル19,19の数を減らしたことにより下部カバー14の内部に形成された空間には、蓄電セル19…の充放電の制御装置や、蓄電装置11から給電されるモータ・ジェネレータの制御装置等が収納される。下部カバー14の支持壁14dの下面にも、蓄電セルケース12の支持壁12fの下面と同様に、ヒートパイプ24をインサートした補強リブ(不図示)が設けられる。
Note that only two
次に、上記構成を備えた本発明の第1の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the first embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
蓄電セル19…が充放電により発熱すると、その熱は蓄電セル19…の下面から各蓄電セルケース12…の支持壁12fに伝達され、支持壁12fからヒートパイプ24に放熱される。このとき、蓄電セル19…から支持壁12fへの熱伝達を効率的に行うには、蓄電セル19…の下面が蓄電セルケース12…の支持壁12fの上面に密着することが必要であるが、蓄電セル19…の重量で支持壁12fが空間αに向かって下方に撓むと、蓄電セル19…の下面と蓄電セルケース12…の支持壁12fの上面との間に隙間が発生して熱伝達が妨げられる可能性がある。
When the
しかしながら、本実施の形態によれば、支持壁12fの下面に補強リブ12hを突設したので、この補強リブ12hで支持壁12fの剛性を高めて撓みの発生を防止し、蓄電セル19…の下面を蓄電セルケース12…の支持壁12fの上面に密着させることができる。しかも支持壁12fの板厚を全体的に増加させる場合に比べて、重量の増加を最小限に抑えながら必要な剛性を確保することができる。また補強リブ12hを形成したことで支持壁12fの表面積が増加するので、支持壁12fから空間αへの放熱を促進することができる。
However, according to the present embodiment, the reinforcing
蓄電セル19…から支持壁12fに伝達された熱は、補強リブ12hの内部にインサートされたヒートパイプ24に伝達される。ヒートパイプ24が加熱されると、その内部に封入された冷媒が気化して低温部である熱交換器25,25に流入し、そこで低温の外気と熱交換して液化する。そして液化した冷媒はヒートパイプ24の内周面のウイックに吸収され、毛細管現象によってウイックを伝わって再び高温部である支持壁12f側に戻され、支持壁12fを繰り返し冷却する。
The heat transferred from the
また補強リブ12hの直線部a,b,cを蓄電セルケース12の支持壁12fの下面の長手方向に沿って配置したので、蓄電セル19…の重量で長手方向中央部が下方に撓み易い支持壁12fを補強リブ12hで効果的に補強し、支持壁12fの撓みを一層確実に防止することができる。しかも蓄電セルケース12およびヒートパイプ24を同じ材質のアルミニウム合金で構成することで、蓄電セルケース12およびヒートパイプ24の線膨張係数を一致させたので、温度変化によりヒートパイプ24および蓄電セルケース12間に寸法差が生じるのを防止し、両者の当接部が剥離して耐久性が低下するのを防止することができる。
Further, since the straight portions a, b, and c of the reinforcing
次に、図5および図6に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 5 and FIG.
第2の実施の形態の蓄電装置11は、上下方向に積層される3個の蓄電セルケース12…と、上段の蓄電セルケース12の上面に結合される1個の上部カバー13とを備える。第1の実施の形態の蓄電セルケース12は上下方向中間部に支持壁12fを備えているが、第2の実施の形態の蓄電セルケース12は下端に支持壁12fを備えており、その支持壁12fに各4個の蓄電モジュール18…が支持される。3個の蓄電セルケース12…および上部カバー13は、第1の実施の形態と同様に、上下方向に積層されてボルト16…,17…で結合される。
The
蓄電セルケース12の長手方向一端側の側壁12aから膨出部12iが張り出しており、その膨出部12iに形成された矩形状の開口部12jが、ボルト26…で着脱自在なリッド27で閉鎖される。膨出部12iの開口部12jの内側の側壁12aには2個の総端子28,29が設けられる。総端子28,29は、蓄電セルケース12の内部で電気的に直列に接続された4個の蓄電モジュール18…の両端が接続される端子である。
A bulging
膨出部12i内に挿入されるバスバープレート30は、矩形板状の本体部31と、本体部31の表面を覆うようにボルト32…で結合されるカバー部33、本体部31に固定された3本の第1〜第3バスバー34,35,36とを備える。第1バスバー34の両端には2個の端子37,38が設けられ、第2バスバー35の両端には2個の端子39,40が設けられ、第3バスバー36の両端には2個の端子41,42が設けられる。カバー部材33には6個の端子37〜42に対向する6個のボルト挿入孔33a…が形成され、またカバー部材33の上端には把持部33bが設けられる。
The
尚、蓄電セルケース12の支持壁12fの下面にヒートパイプ24を内装した補強リブ12hを形成する点は、第1の実施の形態と同様である。
In addition, the point which forms the
次に、上記構成を備えた本発明の第2の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the second embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
蓄電装置11の3個の蓄電セルケース12…にそれぞれ設けられた総端子28,29間の結線を行うには、先ず上段の蓄電セルケース12の上面から上部カバー13を取り外し、かつ蓄電セルケース12…のリッド27…を取り外した状態で、把持部33bを掴んで吊り下げたバスバープレート30を積層した3個の蓄電セルケース12…の膨出部12i…内に上方から挿入する。この状態で、バスバープレート30の第1〜第3バスバー34,35,36の6個の端子37〜42が3個の蓄電セルケース12…の3対の総端子39…,40…に対向する。
In order to connect between the
続いて、3個の蓄電セルケース12…の開口部12j…から挿入した6本のボルト43…をバスバープレート30のボルト挿入孔33a…および第1〜第3バスバー34,35,36の端子37〜42を貫通させ、蓄電セルケース12…の3対の総端子39…,40…に締結する。その結果、3個の蓄電セルケース12…の総端子28…,29…が第1〜第3バスバー34,35,36を介して電気的に直列に接続され、下段の蓄電セルケース12の総端子28,29から出力することが可能となる。そして、最後に上部カバー13および3個のリッド27…を取付けることで、蓄電装置11の組立が完了する。
Subsequently, the six
バスバープレート30の接続状態のメンテナンスを行う場合には、リッド27…を取り外して膨出部12i…の開口部12j…を露出させることで、この開口部12j…を通して行うことができる。
When the maintenance of the connection state of the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施の形態の蓄電セル19はリチウムイオン電池に限定されず、他種の電池やキャパシタであっても良い。
For example, the
また本発明の補強部は実施の形態の補強リブ12hに限定されるものではなく、その内部を冷媒が流通しないものも含まれる。
Further, the reinforcing portion of the present invention is not limited to the reinforcing
また補強リブ12hの内部を流通する冷媒は実施の形態のヒートパイプ24に封入した冷媒に限定されず、冷却空気や冷却水であっても良い。
Moreover, the refrigerant | coolant which distribute | circulates the inside of the
またヒートパイプ24の材質は実施の形態のアルミニウムに限定されず、真鍮等であっても良い。
The material of the
12 蓄電セルケース
12f 支持壁
12h 補強リブ(補強部)
19 蓄電セル
24 ヒートパイプ
α 空間
12
19
Claims (5)
前記支持壁(12f)の下面に前記空間(α)内に突出する補強部(12h)を設けたことを特徴とする蓄電装置。 A storage cell case (12) for storing a plurality of storage cells (19) is stacked in a plurality of stages in the vertical direction, and a support wall (12f) of the storage cell case (12) for supporting the storage cell (19) on an upper surface thereof. A power storage device in which a space (α) is formed between a lower surface and the power storage cell (19) supported by the power storage cell case (12) positioned below the lower surface,
A power storage device comprising a reinforcing portion (12h) protruding into the space (α) on a lower surface of the support wall (12f).
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