JP2016085932A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、蓄電池からの高周波音が外部に漏れることを確実に抑制することを可能にする。
【解決手段】蓄電池ブロック３６Ｍが保持されるアッパープレート７０ｂには、正極端子３８ａ１、３８ａ２及び負極端子３８ｂ１、３８ｂ２を挿通させる第１開口部７６ａ〜第３開口部７６ｃが設けられる。アッパープレート７０ｂには、第１開口部７６ａ〜第３開口部７６ｃを周回して第１シール部材７８ａ及び第２シール部材７８ｂが設けられる。アッパープレート７０ｂには、第１シール部材７８ａ及び第２シール部材７８ｂに当接して第１開口部７６ａ〜第３開口部７６ｃを覆うカバー部材７１が取り付けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数個の蓄電池が積層される蓄電池ブロックを備える蓄電装置に関する。

例えば、ハイブリッド車両やＥＶ等の電動車両には、複数の蓄電池（バッテリセル）が積層された蓄電池ブロック（バッテリモジュール）を備える高圧蓄電モジュールが、モータ駆動用電源として搭載されている。このため、モータを駆動制御するために、高圧蓄電モジュールの出力は、コンタクタやヒューズ等を有するリレー装置を介してインバータ装置に送られ、直流電力が交流に変換されてモータに供給されている。

この種の高圧蓄電モジュールとして、例えば、特許文献１に開示されている組電池が知られている。この組電池は、複数の電池セルが積層された電池ブロックを、複数、例えば、４つ配列している。複数の電池ブロックは、断面コ字状の上ケースと下ケースとにより被覆されるとともに、前記上ケース及び前記下ケースの両端縁は、側面プレートにより被覆されている。上ケース、下ケース及び一対の側面プレートにより、外装ケースが構成されている。

特開２０１１−２３１８０号公報

ところで、上記の電池ブロックには、正極及び負極の端子が設けられており、前記端子は、例えば、リレー装置に接続されている。このため、外装ケースには、端子を挿通させるための開口部（孔部）が形成されている。しかしながら、電池ブロックからは、高周波音のノイズを発生しており、乗員に該ノイズによる不快感を与えるという問題がある。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、蓄電池からの高周波音が外部に漏れることを確実に抑制することが可能な蓄電装置を提供することを目的とする。

本発明に係る蓄電装置は、複数個の蓄電池が積層される蓄電池ブロックを備えている。蓄電池ブロックは、保持部材に保持されるとともに、前記保持部材には、前記蓄電池ブロックの端子が挿通される開口部が設けられている。そして、保持部材には、開口部を周回してシール部材が設けられるとともに、前記保持部材には、前記シール部材に当接して前記開口部を覆うカバー部材が取り付けられている。

また、この蓄電装置では、端子には、絶縁部材に囲繞された導電部材が接続されるとともに、前記絶縁部材は、シール部材に跨る交差部を設け、前記交差部は、断面楔形状を有することが好ましい。

さらに、この蓄電装置では、カバー部材には、シール部材に重なり合う他のシール部材が設けられることが好ましい。

本発明によれば、蓄電池ブロックの端子が挿通される開口部は、シール部材により周回されるとともに、前記シール部材には、前記開口部を覆ってカバー部材が当接している。このため、簡単な構成で、蓄電池から発生する高周波音が、開口部と端子との隙間から外部に漏れることを確実に抑制することができる。これにより、乗員にノイズによる不快感を与えることを可及的に阻止することが可能になる。

本発明の実施形態に係る蓄電装置が組み込まれる電動車両の平面説明図である。 前記電動車両を構成するセンターコンソール内に収容される機器類の概略斜視説明図である。 前記蓄電装置の平面説明図である。 前記機器類の回路説明図である。 前記蓄電装置の、図３中、Ｖ−Ｖ線断面図である。 前記蓄電装置を構成する第１配線及び第２配線の分解斜視説明図である。 前記第１配線及び前記第２配線の斜視説明図である。 比較例の第１配線及び第２配線の断面説明図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る蓄電装置が組み込まれる電動車両（例えば、ハイブリッド車両、又はＥＶ）１０は、電気により駆動されるモータ１２を備え、前記モータ１２の回転動作により走行される。モータ１２は、電動車両１０のフロントルーム（エンジンルーム）１４に配置され、前輪１６Ｆ又は後輪１６Ｒの少なくとも一方に回転力を付与する。

電動車両１０を構成する車両キャビン１８の中央には、左右のフロントシート２０Ｒ、２０Ｌ間に前後方向（矢印Ａ方向）に延在して、センターコンソール２２が形成される。

図１及び図２に示すように、センターコンソール２２内には、インバータ装置（ＰＣＵ）２４、リレー装置２６を含むジャンクションボード２８、耐衝撃部材３０、バッテリＥＣＵ（バッテリ管理装置）３２及びバッテリモジュール３４が配置される。耐衝撃部材３０は、平板状を有し、一方の面にジャンクションボード２８が固定されるとともに、他方の面にバッテリＥＣＵ３２が固定される。

インバータ装置２４は、モータ１２の回転駆動を制御し、リレー装置２６は、前記モータ１２とバッテリモジュール３４との間の電流を遮断可能であり、バッテリＥＣＵ３２は、前記バッテリモジュール３４の管理を行う。

バッテリモジュール３４は、本実施形態に係る蓄電装置３５を構成しており、モータ１２を回転駆動するための電力を蓄電する。バッテリモジュール３４は、複数の蓄電池（バッテリセル）３６が積層される複数組、例えば、４組の蓄電池ブロック３６Ｍを配置して構成される。

図２及び図３に示すように、バッテリモジュール３４は、４組の蓄電池ブロック３６Ｍの直列方向両端に設けられる正極端子（＋極）３８ａ１及び負極端子（−極）３８ｂ１を有する。バッテリモジュール３４は、４組の蓄電池ブロック３６Ｍの直列方向中央に設けられる正極端子（＋極）３８ａ２及び負極端子（−極）３８ｂ２を有する。

図４に示すように、４組の蓄電池ブロック３６Ｍの中央部分である正極端子３８ａ２及び負極端子３８ｂ２は、配線４０ａ、４０ｂを介してスイッチ部４１に接続される。スイッチ部４１は、メインスイッチ４２及びメインヒューズ４３を有し、４組の蓄電池ブロック３６Ｍが直列に接続可能である。それぞれ２組の蓄電池ブロック３６Ｍは、電気的に直列に接続される。

バッテリモジュール３４の正極端子３８ａ１に接続される第１配線４４ａと、前記バッテリモジュール３４の負極端子３８ｂ１に接続される第２配線４４ｂとは、リレー装置２６を介装してインバータ装置２４に接続される。

リレー装置２６は、互いに並列に接続されるメインコンタクタ４６ａ、４６ｂ、プリチャージコンタクタ４８及びプリチャージ抵抗５０を備える。メインコンタクタ４６ａ、４６ｂ及びプリチャージコンタクタ４８は、バッテリＥＣＵ３２によりそれぞれ開閉可能である。

第１配線４４ａ及び第２配線４４ｂの途上には、バッテリモジュール３４の出力電圧を変換するためのダウンバータ６２が接続される。第１配線４４ａ及び第２配線４４ｂの途上は、コンデンサ６４ａ、６４ｂを通じてアースに接続される。第１配線４４ａ及び第２配線４４ｂは、インバータ装置２４に接続されるとともに、前記インバータ装置２４は、３相ケーブル６６を介してモータ１２に接続される。

図２に示すように、センターコンソール２２内には、ケーシング６８を構成するロアプレート７０ａ、アッパープレート（保持部材）７０ｂ及びサイドプレート７０ｃ、７０ｄが配置される。アッパープレート７０ｂには、カバー部材７１が、ねじ止め等により取り付けられる。ケーシング６８の矢印Ａ方向両端には、図示しないが、他の機器やプレートが配置される。

図１に示すように、ケーシング６８の内部には、配置用空間７２が形成される。配置用空間７２には、車両前後方向（矢印Ａ方向）の前側から後ろ側に向かって（矢印Ａｒ方向）、インバータ装置２４、リレー装置２６、バッテリＥＣＵ３２及びバッテリモジュール３４の順に配置される。インバータ装置２４の前部には、ファン７４が配置される。

図２に示すように、バッテリモジュール３４は、複数本のボルト７３を介してロアプレート７０ａとアッパープレート７０ｂとの間に保持される。耐衝撃部材３０は、下部及び上部の折り曲げ部３０ａ、３０ｂに、それぞれ２本のねじ部７５ａが配置され、各ねじ部７５ａは、ナット７５ｂが締め付けられる。

図３に示すように、アッパープレート７０ｂには、正極端子３８ａ１及び負極端子３８ｂ１を一体に挿通させる第１開口部７６ａが形成される。アッパープレート７０ｂには、第１開口部７６ａの両側に位置し、正極端子３８ａ２と負極端子３８ｂ２とを挿通させる第２開口部７６ｂと第３開口部７６ｃとが形成される。アッパープレート７０ｂには、第２開口部７６ｂに近接してジャンクションボード２８に対応する第４開口部７６ｄが形成される。

図２及び図３に示すように、アッパープレート７０ｂには、第１開口部７６ａ及び第２開口部７６ｂを周回して第１シール部材７８ａが設けられる。アッパープレート７０ｂには、第３開口部７６ｃを周回する第２シール部材７８ｂと、第４開口部７６ｄを周回する第３シール部材７８ｃとが設けられる。

図２に示すように、アッパープレート７０ｂには、第１シール部材７８ａ、第２シール部材７８ｂ及び第３シール部材７８ｃに当接して第１開口部７６ａ〜第４開口部７６ｄを覆うカバー部材７１が取り付けられる。カバー部材７１には、第１シール部材７８ａ、第２シール部材７８ｂ及び第３シール部材７８ｃに重なり合う第４シール部材８０ａ、第５シール部材８０ｂ及び第６シール部材８０ｃが設けられる。

図５及び図６に示すように、第１配線４４ａは、導電部材８２ａを絶縁部材８４ａにより囲繞して構成される。導電部材８２ａは、例えば、銅製のバスバーからなる一方、絶縁部材８４ａは、樹脂製のケースからなる。導電部材８２ａの一端部には、正極端子３８ａ１に接続される接続部８６ａが設けられるとともに、前記導電部材８２ａの他端部には、リレー装置２６に接続される接続部材８８ａが設けられる。

第２配線４４ｂは、導電部材８２ｂを絶縁部材８４ｂにより囲繞して構成される。導電部材８２ｂは、例えば、銅製のバスバーからなる一方、絶縁部材８４ｂは、樹脂製のケースからなる。導電部材８２ｂの一端部には、負極端子３８ｂ１に接続される接続部８６ｂが設けられるとともに、前記導電部材８２ｂの他端部には、リレー装置２６に接続される接続部材８８ｂが設けられる。

図７に示すように、第１配線４４ａ及び第２配線４４ｂは、複数本の締結部材９０を介して互いに固定される。第２配線４４ｂは、ロアプレート７０ａ側に、すなわち、下側に配置され、前記第２配線４４ｂ上に第１配線４４ａが重ねて配置される。

第１配線４４ａを構成する絶縁部材８４ａは、第４シール部材８０ａに跨る（交差する）交差部９２ａ、９２ｂ及び９２ｃを有する。絶縁部材８４ａは、第３シール部材７８ｃと第６シール部材８０ｃとに跨る交差部９２ｄと９２ｅとを有する。交差部９２ａ、９２ｂ、９２ｃ及び９２ｅは、上面（カバー部材７１に向かう面）が下方に傾斜する断面楔形状を有する。交差部９２ｄは、下面が上方に傾斜する断面楔形状を有する（図５及び図６参照）。

第２配線４４ｂを構成する絶縁部材８４ｂは、図３に示すように、第１シール部材７８ａに跨る（交差する）交差部９４ａ、９４ｂ及び９４ｃと、第３シール部材７８ｃに跨る交差部９４ｄ及び９４ｅとを有する。交差部９４ａ〜９４ｅは、下面（アッパープレート７０ｂに向かう面）が上方に傾斜する断面楔形状を有する（図５及び図６参照）。

このように構成される電動車両１０の動作について、以下に説明する。

図４に示すように、スイッチ部４１を構成するメインスイッチ４２が閉じられることにより、バッテリモジュール３４から電力の供給が可能になる。バッテリＥＣＵ３２は、先ず、プリチャージコンタクタ４８及びメインコンタクタ４６ｂをオン動作（閉成）させる。このため、インバータ装置２４には、プリチャージ抵抗５０で電流が制限された電力が供給される。

続いて、プリチャージコンタクタ４８がオフ動作（開成）されるとともに、メインコンタクタ４６ａがオン動作（閉成）される。これにより、インバータ装置２４には、ダウンバータ６２により変換された出力電圧が供給され、モータ１２による回転が行われる。従って、電動車両１０は、モータ１２の回転駆動によって走行可能となる。

この場合、本実施形態では、図２及び図３に示すように、アッパープレート７０ｂには、正極端子３８ａ１及び負極端子３８ｂ１を一体に挿通させる第１開口部７６ａが形成されている。アッパープレート７０ｂには、さらに正極端子３８ａ２と負極端子３８ｂ２とを挿通させる第２開口部７６ｂと第３開口部７６ｃとが形成されている。そして、第１開口部７６ａ及び第２開口部７６ｂを周回する第１シール部材７８ａが設けられるとともに、第３開口部７６ｃを周回する第２シール部材７８ｂが設けられている。

一方、カバー部材７１には、第１シール部材７８ａ及び第２シール部材７８ｂに重なり合う第４シール部材８０ａ及び第５シール部材８０ｂが設けられている。カバー部材７１は、実質的に第１シール部材７８ａ及び第２シール部材７８ｂに当接し、第１開口部７６ａ〜第３開口部７６ｃを覆ってアッパープレート７０ｂに取り付けられている。

このため、蓄電装置３５は、簡単な構成で、バッテリモジュール３４から発生する高周波音が、第１開口部７６ａと正極端子３８ａ１及び負極端子３８ｂ１との隙間から外部に漏れることを確実に抑制することができる。同様に、バッテリモジュール３４から発生する高周波音が、第２開口部７６ｂと正極端子３８ａ２との隙間、及び第３開口部７６ｃと負極端子３８ｂ２との隙間から外部に漏れることを、確実に抑制することが可能になる。

従って、蓄電装置３５では、乗員に対しバッテリモジュール３４から発生するノイズにより不快感を与えることを可及的に阻止することが可能になるという効果が得られる。

さらにまた、図２、図３及び図６に示すように、第１配線４４ａを構成する絶縁部材８４ａは、第４シール部材８０ａに跨る交差部９２ａ、９２ｂ及び９２ｃと、第３シール部材７８ｃに跨る交差部９２ｄと、第６シール部材８０ｃに跨る交差部９２ｅとを有している。そして、交差部９２ａ〜９２ｅは、断面楔形状を有している。

一方、第２配線４４ｂを構成する絶縁部材８４ｂは、第１シール部材７８ａに跨る交差部９４ａ、９４ｂ及び９４ｃと、第３シール部材７８ｃに跨る交差部９４ｄ及び９４ｅとを有している。その際、交差部９４ａ〜９４ｅは、断面楔形状を有している。

ここで、例えば、図５に示すように、絶縁部材８４ａの交差部９２ｃと絶縁部材８４ｂの交差部９４ｃとは、上下に重なり合うとともに、全体として断面三角形状を有している。これにより、第４シール部材８０ａ及び第１シール部材７８ａは、交差部９２ｃ、９４ｃに沿って円滑に変形することができ、前記交差部９２ｃ、９４ｃとの間に隙間が形成されることがない。このため、バッテリモジュール３４からの高周波音が外部に漏れることを、一層確実に抑制することが可能になる。

図８には、比較例として第１配線４４ａ（ｒｅｆ．）及び第２配線４４ｂ（ｒｅｆ．）が示されている。第１配線４４ａ（ｒｅｆ．）の交差部９２ｃ（ｒｅｆ．）は、断面矩形状を有している。同様に、第２配線４４ｂ（ｒｅｆ．）の交差部９４ｃ（ｒｅｆ．）は、断面矩形状を有している。従って、交差部９２ｃ（ｒｅｆ．）と交差部９４ｃ（ｒｅｆ．）とが上下に重なり合うと、前記交差部９２ｃ（ｒｅｆ．）及び前記交差部９４ｃ（ｒｅｆ．）と第４シール部材８０ａ及び第１シール部材７８ａとの間には、隙間Ｓが形成されてしまう。これにより、バッテリモジュール３４からの高周波音は、隙間Ｓを介して外部に漏れるおそれがある。

なお、本実施形態では、車両後方に向かって、インバータ装置２４、リレー装置２６、バッテリＥＣＵ３２及びバッテリモジュール３４の順に配置されているが、これとは逆に構成してもよい。すなわち、車両後方に向かって、バッテリモジュール３４、バッテリＥＣＵ３２、リレー装置２６及びインバータ装置２４の順に配置することができる。

１０…電動車両 １２…モータ
１８…車両キャビン ２０Ｌ、２０Ｒ…フロントシート
２２…センターコンソール ２４…インバータ装置
２６…リレー装置 ２８…ジャンクションボード
３０…耐衝撃部材 ３２…バッテリＥＣＵ
３４…バッテリモジュール ３６…蓄電池
３６Ｍ…蓄電池ブロック ３８ａ１、３８ａ２…正極端子
３８ｂ１、３８ｂ２…負極端子 ４０ａ、４０ｂ、４４ａ、４４ｂ…配線
６８…ケーシング ７０ｂ…アッパープレート
７１…カバー部材 ７２…配置用空間
７４…ファン ７６ａ〜７６ｄ…開口部
７８ａ〜７８ｃ、８０ａ〜８０ｃ…シール部材
８２ａ、８２ｂ…導電部材 ８４ａ、８４ｂ…絶縁部材
９２ａ〜９２ｅ、９４ａ〜９４ｅ…交差部

Claims (3)

1. 複数個の蓄電池が積層される蓄電池ブロックと、
   前記蓄電池ブロックを保持するとともに、前記蓄電池ブロックの端子が挿通される開口部を設ける保持部材と、
   前記保持部材に、前記開口部を周回して設けられるシール部材と、
   前記保持部材に取り付けられ、前記シール部材に当接して前記開口部を覆うカバー部材と、
   を備えることを特徴とする蓄電装置。
2. 請求項１記載の蓄電装置において、前記端子には、絶縁部材に囲繞された導電部材が接続されるとともに、
   前記絶縁部材は、前記シール部材に跨る交差部を設け、
   前記交差部は、断面楔形状を有することを特徴とする蓄電装置。
3. 請求項１又は２記載の蓄電装置において、前記カバー部材には、前記シール部材に重なり合う他のシール部材が設けられることを特徴とする蓄電装置。

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