JP2017004606A

JP2017004606A - 蓄電装置

Info

Publication number: JP2017004606A
Application number: JP2015113974A
Authority: JP
Inventors: 浩史鹿野; Hiroshi Shikano; 滝沢　大二郎; Daijiro Takizawa; 大二郎滝沢; 紳哉中山; Shinya Nakayama; 武富　春美; Harumi Taketomi; 春美武富
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: US20160359153A1; CN106252544A; CN106252544B; JP6449108B2; US10903462B2

Abstract

【課題】蓄電セルが膨張して積層方向の寸法が変化しても、該寸法の変化を容易且つ確実に吸収することができ、蓄電モジュールと取り付けプレートとの固定状態を良好に確保することを可能にする。
【解決手段】蓄電装置１０は、蓄電モジュール１６と、前記蓄電モジュール１６に接続される取り付けプレート１８とを備える。取り付けプレート１８には、蓄電セル２２の積層方向と交差するセル側面方向に延在し、前記積層方向の荷重により変形して該積層方向の変位を吸収する変位吸収部４６ａ、４６ｂが設けられる。変位吸収部４６ａ、４６ｂは、ねじ孔３６ａ、３６ｂよりも積層方向の内側に設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数個の蓄電セルが積層される蓄電モジュールと、前記蓄電モジュールに設けられる締結部に接続されることにより、該蓄電モジュールに接続される取り付けプレートと、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。

蓄電モジュールでは、蓄電セルの積層方向両端に、一対のエンドプレートが配置されるとともに、前記一対のエンドプレートは、例えば、前記蓄電セルの側面に沿って積層方向に配置された一対のラダーフレームにより締結されている。その際、蓄電モジュールは、複数個の蓄電セルを積層して構成されるため、各蓄電セルの厚さの公差が累積して蓄電モジュールの長さにばらつきが発生するという問題がある。

そこで、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、一対のバッテリモジュールを直列に配置して一体化している。バッテリモジュールは、複数個のバッテリセルを積層して第１エンドプレート及び第２エンドプレート間に挟持し、前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートを連結部材で連結している。

そして、連結部材の一端を第２エンドプレートに固定するとともに、他端を第１エンドプレートに公差吸収手段を介して連結し、一対のバッテリモジュールの前記第１エンドプレートを共通の一部材で構成している。

このため、バッテリセルの厚さの公差の累積によって各々のバッテリモジュールの積層方向の長さに差が発生しても、その差を第２エンドプレートの位置を異ならせて吸収することができる、としている。

特開２０１３−１２２８２０号公報

ところで、近年、蓄電モジュールの高容量化及び高出力化に伴って、蓄電セルが膨張する場合がある。このため、蓄電モジュールは、蓄電セルの積層方向に沿って膨れるおそれがある。従って、蓄電モジュールを取り付け部位に固定する締結手段、又は、前記蓄電モジュールに他の部品を取り付ける締結手段、例えば、ボルトに緩みが発生して所望の固定状態を維持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、蓄電セルが膨張して積層方向の寸法が変化しても、該寸法の変化を容易且つ確実に吸収することができ、蓄電モジュールと取り付けプレートとの固定状態を良好に確保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、複数個の蓄電セルが積層される蓄電モジュールと、前記蓄電モジュールに設けられる締結部に接続されることにより、該蓄電モジュールに接続される取り付けプレートと、を備えている。

取り付けプレートには、蓄電セルの積層方向と交差するセル側面方向に延在し、前記積層方向の荷重により変形して該積層方向の変位を吸収する変位吸収部が設けられている。そして、変位吸収部は、締結部よりも積層方向の内側に設けられている。

また、変位吸収部は、セル側面方向に延在する湾曲形状部であり、前記セル側面方向からの取り付けプレートの側面視で波形状を有することが好ましい。

さらに、変位吸収部は、セル側面方向の中央部分で積層方向外方に突出する突出中央部と、前記突出中央部から前記セル側面方向の両側に向かって前記積層方向内方に離間する両端部と、を有することが好ましい。

さらにまた、取り付けプレートは、蓄電モジュールを保持して取り付け部位に固定される固定部を備えることが好ましい。その際、固定部は、積層方向に沿って締結部よりも内側に設けられ、且つ、前記積層方向に沿って前記固定部と前記締結部との間に変位吸収部が配置されることが好ましい。

本発明によれば、取り付けプレートには、積層方向の荷重により変形して該積層方向の変位を吸収する変位吸収部が設けられている。このため、蓄電セルが積層方向に膨張した際、変位吸収部が前記積層方向に伸びるように変形することにより、前記蓄電セルの膨れを吸収することができる。従って、締結部が、緩むことを、確実に阻止することが可能になる。

これにより、蓄電セルが膨張して積層方向の寸法が変化しても、変位吸収部を介して該寸法の変化を容易且つ確実に吸収することができ、蓄電モジュールと取り付けプレートとの固定状態を良好に確保す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パワーユニットの要部斜視説明図である。前記蓄電装置の分解斜視説明図である。前記蓄電装置の、図２中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面説明図である。前記蓄電装置を構成する他の取り付けプレートの斜視説明図である。前記他の取り付けプレートの、図４中、Ｖ−Ｖ線断面説明図である。本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置の要部分解斜視説明図である。本発明の第３の実施形態に係る蓄電装置が組み込まれるパワーユニットの要部斜視説明図である。前記蓄電装置の要部側面説明図である。本発明の第４の実施形態に係る蓄電装置の要部分解斜視説明図である。

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、パワーユニット１２に組み込まれる。パワーユニット１２は、電動車両（例えば、ハイブリッド車両、又はＥＶ）に搭載され、前記電動車両は、前記パワーユニット１２から供給される電気により走行用モータ（図示せず）が駆動される。

パワーユニット１２は、車体フレーム（図示せず）に設けられる固定プレート（取り付け部位）１４を備える。固定プレート１４上には、蓄電装置１０を構成する複数組の蓄電モジュール１６が、取り付けプレート１８を介して搭載される。任意の蓄電モジュール１６上には、固定プレート１４に取り付けられた取り付けプレート１８ａを介して他の蓄電モジュール１６が積層される。

固定プレート１４上には、略中央部の空間部位に位置して制御部２０が搭載される。制御部２０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２に示すように、蓄電モジュール１６は、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、それぞれ締結部である固定ねじ３４が挿入される。

蓄電モジュール１６の上部には、例えば、バスバーユニット３５が装着される。バスバーユニット３５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３５を介して電気的に直列に接続される。

取り付けプレート１８は、蓄電セル２２の積層方向（矢印Ａ方向）に長尺な金属製板材からなる。取り付けプレート１８の矢印Ａ方向両端縁部には、それぞれ一対のねじ孔３６ａ、３６ｂが形成される。ねじ孔３６ａ、３６ｂは、エンドプレート２８ａ、２８ｂの孔部３２ａ、３２ｂと同軸上に配置され、固定ねじ３４が螺合される。

取り付けプレート１８は、矢印Ａ方向に交差する矢印Ｂ方向の両長辺には、固定部であるフランジ部３８ａ、３８ｂが矢印Ｂ方向に突出形成される。一対のフランジ部３８ａは、一対のねじ孔３６ａに近接する端部側に設けられる一方、一対のフランジ部３８ｂは、一対のねじ孔３６ｂに近接する端部側に設けられる。

フランジ部３８ａ、３８ｂには、孔部４０ａ、４０ｂが形成され、前記孔部４０ａ、４０ｂに挿入されるねじ４２は、固定プレート１４に形成されたねじ孔４４ａ、４４ｂに螺合される。取り付けプレート１８は、ねじ４２が孔部４０ａ、４０ｂに挿入されてねじ孔４４ａ、４４ｂに螺合されることにより、固定プレート１４に固定される。

取り付けプレート１８には、矢印Ｂ方向（蓄電セル２２の積層方向に交差するセル側面方向）に延在し、積層方向の荷重により変形して該積層方向の変位を吸収する変位吸収部４６ａ、４６ｂが設けられる。

図２及び図３に示すように、変位吸収部４６ａは、ねじ孔３６ａ（締結部）よりも積層方向の内側に、より具体的には、積層方向に沿って、固定ねじ３４とねじ４２（固定部）との間に設けられる。変位吸収部４６ａは、矢印Ｂ方向（セル側面方向）に延在する湾曲形状部であり、矢印Ｂ方向からの取り付けプレート１８の側面視で波形状を有する。

図２に示すように、変位吸収部４６ｂは、ねじ孔３６ｂ（締結部）よりも積層方向の内側に、より具体的には、積層方向に沿って、固定ねじ３４とねじ４２（固定部）との間に設けられる。変位吸収部４６ｂは、矢印Ｂ方向（セル側面方向）に延在する湾曲形状部であり、矢印Ｂ方向からの取り付けプレート１８の側面視で波形状を有する。

図４及び図５に示すように、取り付けプレート１８ａは、金属製板材からなり、固定プレート１４のプレート面（水平面）から鉛直方向に延在する垂直面５０ａを有する。垂直面５０ａの上端部には、水平方向に屈曲して延在する水平部５０ｂが一体に設けられる。取り付けプレート１８ａを構成する水平部５０ｂの矢印Ａ方向両端縁部には、それぞれ一対のねじ孔３６ａ、３６ｂが形成される。

取り付けプレート１８ａを構成する垂直面５０ａの下端部には、固定部であるフランジ部３８ａ、３８ｂが矢印Ｂ方向に突出形成される。フランジ部３８ａ、３８ｂには、孔部４０ａ、４０ｂが形成され、前記孔部４０ａ、４０ｂに挿入されるねじ４２は、固定プレート１４に形成されたねじ孔４４ａ、４４ｂに螺合される。取り付けプレート１８ａは、固定プレート１４に固定される。

図４に示すように、取り付けプレート１８ａには、矢印Ｂ方向（蓄電セル２２の積層方向に交差するセル側面方向）に延在し、積層方向の荷重により変形して該積層方向の変位を吸収する変位吸収部４６ａ、４６ｂが設けられる。変位吸収部４６ａは、積層方向に沿って、ねじ孔３６ａとフランジ部３８ａ（ねじ４２）との間に設けられ、変位吸収部４６ｂは、積層方向に沿って、ねじ孔３６ｂとフランジ部３８ｂ（ねじ４２）との間に設けられる。

変位吸収部４６ａ、４６ｂは、矢印Ｂ方向（セル側面方向）及び矢印Ｃ方向（セル側面方向）に延在する波形状の湾曲形状部であり、垂直面５０ａから水平部５０ｂに亘って連続して設けられる。

図５に示すように、取り付けプレート１８ａの裏面側には、前記取り付けプレート１８ａとともに蓄電モジュール１６の３面を覆ってカバープレート５２が配置される。カバープレート５２は、下端部に設けられるフランジ部５３が固定プレート１４にねじ５４を介して固定される一方、上端部が取り付けプレート１８ａの上部に設けられるフランジ部５５にねじ５６を介して固定される。

このように構成される蓄電装置１０では、図２に示すように、取り付けプレート１８には、積層方向の荷重により変形して該積層方向の変位を吸収する変位吸収部４６ａ、４６ｂが設けられている。このため、蓄電セル２２が膨張して蓄電モジュール１６が前記蓄電セル２２の積層方向に膨れた際、前記蓄電モジュール１６を保持して固定する取り付けプレート１８は、変位吸収部４６ａ、４６ｂが積層方向に伸びるように変形する。

具体的には、変位吸収部４６ａ、４６ｂは、波形状の湾曲形状部である。一方、フランジ部３８ａ、３８ｂ（固定部）は、積層方向に沿ってねじ孔３６ａ、３６ｂ（締結部）よりも内側に設けられている。そして、変位吸収部４６ａ、４６ｂは、積層方向に沿って、フランジ部３８ａ、３８ｂとねじ孔３６ａ、３６ｂとの間に配置されている。従って、図３に示すように、蓄電モジュール１６全体が積層方向に膨れると、前記蓄電モジュール１６の両端部には、矢印Ｆで示す荷重（応力）が付与されている。

蓄電モジュール１６のエンドプレート２８ａには、ねじ孔３６ａに螺合する固定ねじ３４が挿入されている。これにより、固定ねじ３４に荷重が付与されることによって、変位吸収部４６ａは、波形状がなだらかになるように変形し、蓄電セル２２の膨れを吸収することができる（図３中、実線から二点鎖線参照）。このため、ねじ４２が緩むことを、確実に阻止することが可能になる。エンドプレート２８ｂ側は、上記のエンドプレート２８ａ側と同様に、変位吸収部４６ｂが変形して蓄電セル２２の膨れを吸収することができる。

従って、蓄電セル２２が膨張して積層方向の寸法が変化しても、変位吸収部４６ａ、４６ｂを介して該寸法の変化を容易且つ確実に吸収することが可能になる。これにより、蓄電モジュール１６と取り付けプレート１８との固定状態を良好に確保することが可能になるという効果が得られる。

また、図４及び図５に示すように、任意の蓄電モジュール１６上には、固定プレート１４に取り付けられる取り付けプレート１８ａを介して他の蓄電モジュール１６が積層されている。取り付けプレート１８ａは、取り付けプレート１８と同様に、変位吸収部４６ａ、４６ｂを設けており、前記取り付けプレート１８と同様の効果が得られる。

図６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。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

蓄電装置６０は、取り付けプレート６２を備え、前記取り付けプレート６２には、矢印Ｂ方向に延在し、積層方向の荷重により変形して該積層方向の変位を吸収する変位吸収部６４ａ、６４ｂが設けられる。変位吸収部６４ａは、積層方向に沿って、ねじ孔３６ａとフランジ部３８ａとの間に設けられ、変位吸収部６４ｂは、積層方向に沿って、ねじ孔３６ｂとフランジ部３８ｂとの間に設けられる。変位吸収部６４ａ、６４ｂは、矢印Ｂ方向（セル側面方向）に延在する湾曲形状部であり、矢印Ｂ方向からの取り付けプレート６２の側面視で波形状を有する。

変位吸収部６４ａ、６４ｂは、矢印Ｂ方向の中央部分で積層方向外方に突出する突出中央部６６ａと、前記突出中央部６６ａから矢印Ｂ方向の両側に向かって積層方向内方に離間する両端部６６ｂ、６６ｃと、を有する。

このように構成される第２の実施形態では、変位吸収部６４ａ、６４ｂは、突出中央部６６ａと、両端部６６ｂ、６６ｃとを有し、平面視で波形状に設定されている。このため、取り付けプレート６２全体の剛性を一層向上させることができる他、積層方向に良好に変形することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

図７は、本発明の第３の実施形態に係る蓄電装置７０が組み込まれるパワーユニット７２の要部斜視説明図である。

パワーユニット７２は、車体フレーム（図示せず）に設けられる固定プレート（取り付け部位）７４を備える。固定プレート７４上には、蓄電装置７０を構成する複数組の蓄電モジュール１６が、取り付けプレート１８を介して搭載される。複数組、例えば、４組の蓄電モジュール１６上には、取り付けプレート７６が一体に接続されるとともに、前記取り付けプレート７６には、各種の機器類７８ａ、７８ｂ及び７８ｃが搭載される。少なくとも機器類７８ａ、７８ｂ又は７８ｃは、例えば、配電部品を備える。

取り付けプレート７６は、複数組、例えば、４組の蓄電モジュール１６の配列方向（積層方向と交差する矢印Ｂ方向）に長尺な金属製板材からなり、４組の前記蓄電モジュール１６上を一体に覆う。取り付けプレート７６の短辺方向の長さは、蓄電セル２２の積層方向の長さに相当する。取り付けプレート７６の各長辺には、エンドプレート２８ａ、２８ｂの上面に立設された保持ピン８０ａ、８０ｂが挿入されるそれぞれ４個の孔部８２ａ、８２ｂ（締結部）が形成される。

取り付けプレート７６には、矢印Ｂ方向（蓄電セル２２の積層方向に交差するセル側面方向）に延在し、積層方向の荷重により変形して該積層方向の変位を吸収する変位吸収部８４ａ、８４ｂが設けられる。変位吸収部８４ａ、８４ｂは、孔部８２ａ、８２ｂ（締結部）よりも積層方向の内側に設けられる。変位吸収部８４ａ、８４ｂは、矢印Ｂ方向（セル側面方向）に延在する湾曲形状部であり、矢印Ｂ方向からの取り付けプレート７６の側面視で波形状を有する（図７及び図８参照）。

このように構成される第３の実施形態では、取り付けプレート７６には、積層方向の荷重により変形して該積層方向の変位を吸収する変位吸収部８４ａ、８４ｂが設けられている。このため、蓄電セル２２が膨張して各蓄電モジュール１６が前記蓄電セル２２の積層方向に膨れた際、各蓄電モジュール１６上に一体に設けられる取り付けプレート７６は、変位吸収部８４ａ、８４ｂが積層方向に伸びるように変形する。

従って、取り付けプレート７６上に搭載されている機器類７８ａ、７８ｂ及び７８ｃは、不要に変位することがない。特に、変位による影響が著しい配電部品では、変位を可及的に抑制することができ、良好に保護することが可能になるという効果が得られる。

図９は、本発明の第４の実施形態に係る蓄電装置９０の要部分解斜視説明図である。なお、第３の実施形態に係る蓄電装置７０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９０では、単一（又は複数組）の蓄電モジュール１６上に取り付けプレート９２が接続されるとともに、前記取り付けプレート９２には、図示しない各種の機器類が搭載される。取り付けプレート９２は、蓄電セル２２の積層方向に長尺な金属製板材からなり、両短辺側端部には、エンドプレート２８ａ、２８ｂの上面に立設されたそれぞれ２個の保持ピン８０ａ、８０ｂが挿入されるそれぞれ２個の孔部８２ａ、８２ｂ（締結部）が形成される。

取り付けプレート９２には、矢印Ｂ方向（蓄電セル２２の積層方向に交差するセル側面方向）に延在し、積層方向の荷重により変形して該積層方向の変位を吸収する変位吸収部９４ａ、９４ｂが設けられる。変位吸収部９４ａ、９４ｂは、孔部８２ａ、８２ｂ（締結部）よりも積層方向の内側に設けられる。変位吸収部９４ａ、９４ｂは、矢印Ｂ方向（セル側面方向）に延在する湾曲形状部であり、矢印Ｂ方向からの取り付けプレート９２の側面視で波形状を有する。

変位吸収部９４ａ、９４ｂは、矢印Ｂ方向の中央部分で積層方向外方に突出する突出中央部９６ａと、前記突出中央部９６ａから矢印Ｂ方向両側に向かって前記積層方向内方に離間する両端部９６ｂ、９６ｃと、を有する。

このように構成される第４の実施形態では、変位吸収部９４ａ、９４ｂは、突出中央部９６ａと、両端部９６ｂ、９６ｃとを有し、平面視で波形状に設定されている。このため、取り付けプレート９２全体の剛性を一層向上させることができるとともに、積層方向に良好に変形することが可能になる等、上記の第２の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、第４の実施形態では、第３の実施形態に係る蓄電装置７０を構成する取り付けプレート７６に適用することもできる。

１０、６０、７０、９０…蓄電装置１２、７２…パワーユニット
１４、７４…固定プレート１６…蓄電モジュール
１８、１８ａ、６２、７６、９２…取り付けプレート
２０…制御部２２…蓄電セル
２８ａ、２８ｂ…エンドプレート３２ａ、３２ｂ…孔部
３４…固定ねじ３６ａ、３６ｂ、４４ａ、４４ｂ…ねじ孔
３８ａ、３８ｂ、５３、５５…フランジ部
４０ａ、４０ｂ、８２ａ、８２ｂ…孔部
４２、５４、５６…ねじ４６ａ、４６ｂ、６４ａ、６４ｂ、８４ａ、８４ｂ、９４ａ、９４ｂ…変位吸収部
５０ａ…垂直面５０ｂ…水平部
５２…カバープレート６６ａ、９６ａ…突出中央部
６６ｂ、６６ｃ、９６ｂ、９６ｃ…両端部
８０ａ、８０ｂ…保持ピン

Claims

複数個の蓄電セルが積層される蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールに設けられる締結部に接続されることにより、該蓄電モジュールに接続される取り付けプレートと、
を備える蓄電装置であって、
前記取り付けプレートには、前記蓄電セルの積層方向と交差するセル側面方向に延在し、前記積層方向の荷重により変形して該積層方向の変位を吸収する変位吸収部が設けられるとともに、
前記変位吸収部は、前記締結部よりも前記積層方向の内側に設けられ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、前記変位吸収部は、前記セル側面方向に延在する湾曲形状部であり、前記セル側面方向からの前記取り付けプレートの側面視で波形状を有す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、前記変位吸収部は、前記セル側面方向の中央部分で前記積層方向外方に突出する突出中央部と、
前記突出中央部から前記セル側面方向の両側に向かって前記積層方向内方に離間する両端部と、
を有す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、前記取り付けプレートは、前記蓄電モジュールを保持して取り付け部位に固定される固定部を備え、
前記固定部は、前記積層方向に沿って前記締結部よりも内側に設けられ、且つ、前記積層方向に沿って前記固定部と前記締結部との間に前記変位吸収部が配置されることを特徴とする蓄電装置。