JP2017004604A

JP2017004604A - 蓄電装置

Info

Publication number: JP2017004604A
Application number: JP2015113962A
Authority: JP
Inventors: 紳哉中山; Shinya Nakayama
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2015-06-04
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2017-01-05
Anticipated expiration: 2035-06-04
Also published as: US9853264B2; US20160359152A1; US20180019456A1; US10396322B2; JP6449107B2

Abstract

【課題】複数組みの蓄電モジュールをコンパクトに収容するとともに、前記蓄電モジュールの交換作業性を良好に向上させることを可能にする。【解決手段】蓄電装置１０は、第１蓄電モジュール１６ａと、所定の第１蓄電モジュール１６ａの高さ方向上方に、保持フレーム２０を介して配置される第２蓄電モジュール１６ｂとを備える。保持フレーム２０は、第１フレーム部材３８ａと第２フレーム部材３８ｂとに分割されるとともに、前記第２フレーム部材３８ｂは、所定の第１蓄電モジュール１６ａに隣接する他の第１蓄電モジュール１６ａの下方に設置される第２底部４２ｂを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、複数個の蓄電セルが積層される第１蓄電モジュール及び第２蓄電モジュールと、所定の第１蓄電モジュールの高さ方向上方に、前記第２蓄電モジュールを保持する保持フレームと、を備える蓄電装置に関する。

一般的に、複数個の蓄電セル（バッテリセル）が積層された蓄電モジュール（バッテリモジュール）が知られている。この蓄電モジュールは、例えば、ハイブリッド車両やＥＶ等の電動車両に搭載されるため、多数の蓄電セルを積層することにより、出力電圧を高く設定している。

車載用蓄電モジュールでは、車両内のスペースを効率的に活用するため、蓄電モジュールを上下に２段に配列する構造が採用されている。この種の技術として、例えば、特許文献１に開示されているバッテリモジュールユニットが知られている。このバッテリモジュールユニットでは、下段に配置された蓄電モジュールのセル積層方向両端を跨いで一対の支持脚を介して板状の支持部材が架設されている。支持部材の上面には、２組の蓄電モジュールが長手方向（セル積層方向）の端面同士を対向させて直列に配置されている。

特開２０１３−１２２８２０号公報

上記のバッテリモジュールユニットでは、支持部材上に２組の蓄電モジュールが長手方向に連結されるとともに、前記２組の蓄電モジュールの長手方向両端から外方には、それぞれ支持脚が突出している。このため、一対の支持脚同士の距離は、相当に長尺化してしまい、特に車両内のスペースを有効に活用することができないおそれがある。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、複数組みの蓄電モジュールをコンパクトに収容するとともに、前記蓄電モジュールの交換作業性を良好に向上させ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、複数個の蓄電セルが積層される複数組みの第１蓄電モジュールと、複数個の前記蓄電セルが積層される第２蓄電モジュールと、を備えている。蓄電装置は、さらに第１蓄電モジュールが互いに整列して固定される取り付け部位と、所定の第１蓄電モジュールの高さ方向上方に、第２蓄電モジュールを保持する保持フレームと、を備えている。

保持フレームは、少なくとも第１フレーム部材と第２フレーム部材とに分割されるとともに、前記第１フレーム部材は、取り付け部位に固定される第１底部を有している。一方、第２フレーム部材は、所定の第１蓄電モジュールに隣接する他の第１蓄電モジュールの下方に設置されて取り付け部位に固定される第２底部を有している。

また、第１底部及び第２底部は、蓄電セルの積層方向に交差する方向に突出して形成されることが好ましい。

さらに、第１フレーム部材は、第１底部から屈曲して上方に延在する第１垂直部と、前記第１垂直部の上端部から屈曲して水平方向に延在する水平部と、前記水平部から屈曲して上方に延在するフランジ部と、を有することが好ましい。その際、第２フレーム部材は、第２底部から屈曲して上方に延在する第２垂直部を有するとともに、前記第２垂直部の上端とフランジ部とを分離自在に連結する連結部が設けられることが好ましい。

さらにまた、保持フレームは、金属板材からなり、前記金属板材には、補強用の凹凸形状部が形成されることが好ましい。

本発明によれば、第２蓄電モジュールを保持する保持フレームは、所定の第１蓄電モジュールに隣接する他の第１蓄電モジュールの下方に設置されて取り付け部位に固定される第２底部を有している。従って、保持フレームから外方に突出する第２底部の上方を覆って、第１蓄電モジュールが配置されるため、例えば、電動車両内の設置スペースを効率的にコンパクト化することができる。

さらに、保持フレームは、第１フレーム部材と第２フレーム部材とが分割されている。このため、第１フレーム部材を第２フレーム部材から離脱させるだけで、保持フレームの下方に配置されている所定の第１蓄電モジュールの交換作業が容易に遂行される。これにより、複数組みの蓄電モジュールをコンパクトに収容するとともに、前記蓄電モジュールの交換作業性を良好に向上させることが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る蓄電装置が組み込まれる電動車両の概略側面図である。前記蓄電装置の要部斜視説明図である。前記蓄電装置を構成する蓄電モジュールの斜視説明図である。前記蓄電装置を構成する保持フレームと前記蓄電モジュールの分解斜視説明図である。前記保持フレーム及び前記蓄電モジュールの側面説明図である。前記保持フレームの分解斜視説明図である。本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置を構成する保持フレームと蓄電モジュールの要部分解斜視説明図である。前記保持フレーム及び前記蓄電モジュールの側面説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る蓄電装置１０は、電動車両（例えば、ハイブリッド車両、又はＥＶ）１２に搭載される。電動車両１２は、蓄電装置１０から供給される電気により走行用モータ（図示せず）が駆動され、走行可能になる。

電動車両１２は、車体フレーム１２Ｆを有し、前記車体フレーム１２Ｆに固定プレート（取り付け部位）１４が設けられる。固定プレート１４は、前席シートＦＳの下方から後席シートＲＳの下方に亘って延在する。図１及び図２に示すように、固定プレート１４上には、複数個の第１蓄電モジュール１６ａが、取り付けプレート１８を介して搭載される。

所定の第１蓄電モジュール１６ａの高さ方向上方には、保持フレーム２０を介して複数組、例えば、２組の第２蓄電モジュール１６ｂがセル積層方向（矢印Ａ方向）に沿って直列に配置される。所定の第１蓄電モジュール１６ａとは、例えば、車両後方側の２組の第１蓄電モジュール１６ａがセル積層方向に沿って直列に配置されたものをいう。固定プレート１４上には、プレート面の略中央部の空間部位に位置して制御部２１が搭載される。制御部２１は、例えば、インバータ装置、リレー装置及びバッテリＥＣＵ等の各種機器類を備える。

図３に示すように、第１蓄電モジュール１６ａ及び第２蓄電モジュール１６ｂは、それぞれ複数個の蓄電セル２２が水平方向（矢印Ａ方向）に積層される。蓄電セル２２は、矩形状を有するとともに、立位姿勢に配置された状態で、絶縁性を有するセパレータ（ホルダ）２４と交互に矢印Ａ方向に積層される。蓄電セル２２は、例えば、リチウムイオンバッテリからなり、長方形（又は正方形）を有する。

蓄電セル２２の積層方向両端には、断熱機能及び絶縁機能を有するインシュレータプレート（又はセパレータ２４でもよい）２６ａ、２６ｂを介装して長方形状（又は正方形状）のエンドプレート２８ａ、２８ｂが配置される。エンドプレート２８ａ、２８ｂ同士は、矢印Ｂ方向両端に配置されて矢印Ａ方向に延在する、例えば、一対の連結バンド３０ａ、３０ｂにより連結され、複数個の蓄電セル２２が一体に保持される。

エンドプレート２８ａ、２８ｂは、略平板状に構成されるとともに、前記エンドプレート２８ａ、２８ｂの矢印Ｂ方向両端縁部には、それぞれ複数個のねじ３１ａ、３１ｂを介して連結バンド３０ａ、３０ｂの両端が固定される。エンドプレート２８ａの矢印Ｂ方向両端縁部には、鉛直方向に貫通して孔部３２ａが形成され、エンドプレート２８ｂの矢印Ｂ方向両端縁部には、鉛直方向に貫通して孔部３２ｂが形成される。孔部３２ａ、３２ｂには、それぞれ固定ねじ３４が挿入される。

第１蓄電モジュール１６ａ及び第２蓄電モジュール１６ｂの上部には、例えば、バスバーユニット３６が装着される。バスバーユニット３６は、互いに隣接する一方の蓄電セル２２のプラス電極端子と他方の蓄電セル２２のマイナス電極端子とを電気的に接続する。複数個の蓄電セル２２は、バスバーユニット３６を介して電気的に直列に接続される。

図４〜図６に示すように、保持フレーム２０は、金属板材からなり、少なくとも第１フレーム部材３８ａと第２フレーム部材３８ｂとに分割される。第１フレーム部材３８ａは、固定プレート１４に形成されたねじ孔（取り付け部位）４０ａを介して前記固定プレート１４に固定される複数個、例えば、４個（個数に限定はない）の第１底部４２ａを有する。

各第１底部４２ａは、固定プレート１４の面方向に延在する矩形状を有し、ねじ孔４０ａと同軸上に孔部４４ａを設ける。各孔部４４ａにねじ４６ａが挿入され、前記ねじ４６ａがねじ孔４０ａに螺合することにより、第１フレーム部材３８ａは、固定プレート１４に固定される。

第１フレーム部材３８ａは、第１底部４２ａから屈曲して上方に延在する第１垂直部４８ａと、前記第１垂直部４８ａの上端部から屈曲して水平方向に延在する水平部５０とを有する。第１垂直部４８ａと水平部５０とにより、セル積層方向に１列（直列）に配置された２組の第１蓄電モジュール１６ａの２面（一方の側面と上面）を覆う。

図４及び図６に示すように、第１垂直部４８ａ及び水平部５０は、補強用の凹凸形状部が、例えば、プレス成形される。水平部５０には、２組の第２蓄電モジュール１６ｂに設けられた孔部３２ａ、３２ｂと同軸上にねじ孔５１が形成される。固定ねじ３４は、孔部３２ａ又は３２ｂに挿入されてねじ孔５１に螺合することにより、２組の第２蓄電モジュール１６ｂが第１フレーム部材３８ａの水平部５０に固定される（図４参照）。

水平部５０の端部には、屈曲して上方に延在する複数個、例えば、４個の第１フランジ部５２ａが設けられる。各第１フランジ部５２ａには、ねじ孔５４が形成される（図５及び図６参照）。

第２フレーム部材３８ｂは、例えば、２分割されているが、単一部品であってもよい。第２フレーム部材３８ｂは、固定プレート１４に形成されたねじ孔（取り付け部位）４０ｂを介して前記固定プレート１４に固定される複数個、例えば、４個（個数に限定はない）の第２底部４２ｂを有する。第１底部４２ａ及び第２底部４２ｂは、蓄電セル２２の積層方向（矢印Ａ方向）に交差する方向（矢印Ｂ方向）に突出して形成される。

各第２底部４２ｂは、固定プレート１４の面方向に延在する矩形状を有し、ねじ孔４０ｂと同軸上に孔部４４ｂを設ける。各孔部４４ｂにねじ４６ｂが挿入され、前記ねじ４６ｂがねじ孔４０ｂに螺合することにより、第２フレーム部材３８ｂは、固定プレート１４に固定される。

各第２底部４２ｂは、図５に示すように、所定の第１蓄電モジュール１６ａに隣接する他の第１蓄電モジュール１６ａの下方に設置される。他の第１蓄電モジュール１６ａとは、所定の第１蓄電モジュール１６ａの車長方向後方に隣接し、且つ例えば、２組の第１蓄電モジュール１６ａがセル積層方向に沿って直列に配置されたものをいう。

第２フレーム部材３８ｂは、第２底部４２ｂから屈曲して上方に延在する第２垂直部４８ｂを有する。第２垂直部４８ｂの上端には、複数個（例えば、２個ずつ）の第２フランジ部５２ｂが形成されるとともに、前記第２フランジ部５２ｂには、孔部５６が設けられる。第１フランジ部５２ａと前記第２フランジ部５２ｂとは、ねじ４６ｃ（連結部）を介して分離自在に連結される。ねじ４６ｃは、孔部５６に挿入されてねじ孔５４に螺合することにより、第１フランジ部５２ａと第２フランジ部５２ｂとが固定される。

このように構成される蓄電装置１０では、図４〜図６に示すように、２組の第２蓄電モジュール１６ｂを保持する保持フレーム２０を備えている。保持フレーム２０は、所定の第１蓄電モジュール１６ａに隣接する他の第１蓄電モジュール１６ａの下方に設置され、ねじ４６ｂ及びねじ孔（取り付け部位）４０ｂを介して固定される第２底部４２ｂを有している（図５参照）。従って、保持フレーム２０から外方に突出する第２底部４２ｂの上方を覆って、第１蓄電モジュール１６ａが配置されるため、電動車両１２内の設置スペースを効率的に活用することができる。

さらに、保持フレーム２０は、第１フレーム部材３８ａと第２フレーム部材３８ｂとが分割されている。このため、第１フレーム部材３８ａを第２フレーム部材３８ｂから離脱させるだけで、保持フレーム２０の下方に配置されている所定の第１蓄電モジュール１６ａの交換作業が容易に遂行される。

具体的には、保持フレーム２０上の第２蓄電モジュール１６ｂが取り外された状態で、ねじ４６ｃがねじ孔５４から離脱される。従って、第１フレーム部材３８ａの第１フランジ部５２ａと第２フレーム部材３８ｂの第２フランジ部５２ｂとが分離される。

さらにまた、ねじ４６ａをねじ孔４０ａから離脱させることにより、第１フレーム部材３８ａは、固定プレート１４から分離可能になる。これにより、第１フレーム部材３８ａは、固定プレート１４から離脱され、前記固定プレート１４に固定されている所定の第１蓄電モジュール１６ａの交換作業を行うことができる。

このため、第１の実施形態では、電動車両１２内に複数組みの第１蓄電モジュール１６ａ及び第２蓄電モジュール１６ｂをコンパクトに収容することができる。しかも、第１蓄電モジュール１６ａの交換作業性を効率的且つ良好に行うことが可能になるという効果が得られる。

また、第１フレーム部材３８ａの第１底部４２ａ及び第２フレーム部材３８ｂの第２底部４２ｂは、蓄電セル２２の積層方向に交差する方向に突出して形成されている。従って、第１底部４２ａ及び第２底部４２ｂは、蓄電セル２２の積層方向に突出することがなく、蓄電装置１０全体が前記積層方向に長尺化されることがない。

さらに、保持フレーム２０は、金属板材からなり、前記金属板材には、補強用の凹凸形状部が形成されている。これにより、保持フレーム２０を構成する第１フレーム部材３８ａ及び第２フレーム部材３８ｂは、所望の剛性を有するとともに、薄肉化による軽量化が容易に図られるという利点がある。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置６０の要部分解斜視説明図である。なお、第１の実施形態に係る蓄電装置１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

蓄電装置６０は、保持フレーム６２を備える。図７及び図８に示すように、保持フレーム６２は、金属板材からなり、少なくとも第１フレーム部材６４ａ、第２フレーム部材６４ｂ及び第３フレーム部材６４ｃに分割される。第１フレーム部材６４ａ及び第２フレーム部材６４ｂは、例えば、２分割されているが、単一部品であってもよい。

第１フレーム部材６４ａは、複数個の第１底部４２ａから屈曲して上方に延在する第１垂直部６６ａを有するとともに、前記第１垂直部６６ａの上端には、水平方向に屈曲する第１フランジ部６８ａが設けられる。第１フランジ部６８ａには、第１ねじ孔７０ａが形成される。

第２フレーム部材６４ｂは、複数個の第２底部４２ｂから屈曲して上方に延在する第２垂直部６６ｂを有するとともに、前記第２垂直部６６ｂの上端には、水平方向に屈曲する第２フランジ部６８ｂが設けられる。第２フランジ部６８ｂには、第２ねじ孔７０ｂが形成される。

第３フレーム部材６４ｃは、平板形状を有し、複数個の第１ねじ孔７０ａと同軸上に第１孔部７２ａを設けるとともに、複数個の第２ねじ孔７０ｂと同軸上に第２孔部７２ｂを設ける。第１孔部７２ａに挿入されるねじ７４ａは、第１ねじ孔７０ａに螺合する一方、第２孔部７２ｂに挿入されるねじ７４ｂは、第２ねじ孔７０ｂに螺合する。

図７に示すように、第３フレーム部材６４ｃには、２組の第２蓄電モジュール１６ｂに設けられた孔部３２ａ、３２ｂと同軸上にねじ孔７６が形成される。固定ねじ３４は、孔部３２ａ又は３２ｂに挿入されてねじ孔７６に螺合することにより、２組の第２蓄電モジュール１６ｂが保持フレーム６２の第３フレーム部材６４ｃに固定される。

このように構成される第２の実施形態では、２組の第２蓄電モジュール１６ｂを保持する保持フレーム６２を備えている。図８に示すように、保持フレーム６２は、所定の第１蓄電モジュール１６ａに隣接する他の第１蓄電モジュール１６ａの下方に設置され、ねじ４６ｂ及びねじ孔（取り付け部位）４０ｂを介して固定される第２底部４２ｂを有している。従って、電動車両１２内の設置スペースを効率的に活用することができる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、保持フレーム６２を構成する第１フレーム部材６４ａ、第２フレーム部材６４ｂ及び第３フレーム部材６４ｃには、第１の実施形態と同様に、補強用の凹凸形状部を形成してもよい。

１０、６０…蓄電装置１２…電動車両
１４…固定プレート１６ａ、１６ｂ…蓄電モジュール
１８…取り付けプレート２０、６２…保持フレーム
２２…蓄電セル２８ａ、２８ｂ…エンドプレート
３２ａ、３２ｂ、４４ａ、４４ｂ、５６、７２ａ、７２ｂ…孔部
３４…固定ねじ３８ａ、３８ｂ、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ…フレーム部材
４０ａ、４０ｂ、５１、５４、７０ａ、７０ｂ、７６…ねじ孔
４２ａ、４２ｂ…底部３１ａ、３１ｂ、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、７４ａ、７４ｂ…ねじ
４８ａ、４８ｂ、６６ａ、６６ｂ…垂直部
５０…水平部５２ａ、５２ｂ、６８ａ、６８ｂ…フランジ部

Claims

複数個の蓄電セルが積層される複数組みの第１蓄電モジュールと、
複数個の前記蓄電セルが積層される第２蓄電モジュールと、
前記第１蓄電モジュールが互いに整列して固定される取り付け部位と、
所定の第１蓄電モジュールの高さ方向上方に、前記第２蓄電モジュールを保持する保持フレームと、
を備える蓄電装置であって、
前記保持フレームは、少なくとも第１フレーム部材と第２フレーム部材とに分割されるとともに、
前記第１フレーム部材は、前記取り付け部位に固定される第１底部を有する一方、
前記第２フレーム部材は、前記所定の第１蓄電モジュールに隣接する他の第１蓄電モジュールの下方に設置されて前記取り付け部位に固定される第２底部を有することを特徴とする蓄電装置。
請求項１記載の蓄電装置において、前記第１底部及び前記第２底部は、前記蓄電セルの積層方向に交差する方向に突出して形成されることを特徴とする蓄電装置。
請求項１又は２記載の蓄電装置において、前記第１フレーム部材は、前記第１底部から屈曲して上方に延在する第１垂直部と、
前記第１垂直部の上端部から屈曲して水平方向に延在する水平部と、
前記水平部から屈曲して上方に延在するフランジ部と、
を有し、
前記第２フレーム部材は、前記第２底部から屈曲して上方に延在する第２垂直部を有するとともに、
前記第２垂直部の上端と前記フランジ部とを分離自在に連結する連結部が設けられることを特徴とする蓄電装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電装置において、前記保持フレームは、金属板材からなり、
前記金属板材には、補強用の凹凸形状部が形成されることを特徴とする蓄電装置。