JP4566544B2

JP4566544B2 - 蓄電装置

Info

Publication number: JP4566544B2
Application number: JP2003355337A
Authority: JP
Inventors: 良明高橋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: JP2005122987A

Description

本発明は、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）等に搭載され、筒状の蓄電セルを直列に複数接続した蓄電モジュールを収容し、蓄電モジュールの温度を検出する温度検出素子（サーミスタ）を備えた蓄電装置に関するものである。

従来、ハイブリッド電気自動車に搭載される蓄電装置の構造としては、略円筒形の複数のバッテリセルを直列に接続してバッテリモジュールとし、このバッテリモジュールをさらに複数配列してケース内に収容した構造のバッテリボックスが知られている。
この種のバッテリボックスには、ケース内に収容したバッテリモジュールの温度を検出するためのサーミスタを備えたものがある。

例えば、図４に示すように、バッテリ２を直列に接続してなるバッテリモジュール３の側面に、サーミスタ４やその配線５をテープ８などの接着部材で固定したものを、通常のバッテリモジュール（図示せず）とは別に用意しておき、サーミスタ４やその配線５が取り付けられたバッテリモジュール３と、通常のバッテリモジュールとをそれぞれケースに収容するバッテリボックスが提案されている。なお、同図に示すように、バッテリモジュール３に取り付けられたそれぞれのサーミスタ４の配線５はコネクタ７で連結されている。また、バッテリモジュール３の側面には絶縁被覆６が施されている。

また、複数本（４本）の円筒形のバッテリモジュールを組み付けておき、これらのバッテリモジュール間の隙間に、シリコンゴムを取付けたサーミスタを挿入する構造のバッテリボックスが提案されている（特許文献１参照）。また、バッテリモジュールのケース上壁にサーミスタ取付け孔を形成して、ネジ部とスプリングと温度検出部とで構成された温度検出ユニットを前記取付け孔に螺着する構造のバッテリボックスが提案されている（特許文献２参照）。
特開２０００−２８５８８７号公報特開平１０−３０２８４７号公報

しかしながら、従来の技術において、ケース内にバッテリモジュール３を収容する前に、予めバッテリモジュール３にサーミスタ４を取付けるものについては、サーミスタ４が装着されたバッテリモジュール３と装着されていないバッテリモジュールとを別々に用意する必要があるため部品点数が増大してしまう。さらに、バッテリモジュール３には、サーミスタ４のみならずその配線５も取り付けられているため、バッテリモジュール３を外部ケースに組み込む組込作業や一旦組み込んだ後でバッテリモジュール３の位置を変更する組み換え作業を行いにくく、作業負担が大きいという問題がある。

また、上述のバッテリモジュール３の場合やバッテリモジュール間にシリコンゴムを取り付ける場合については、組立工程や配線保持の困難性から、バッテリモジュールにサーミスタを取付け可能な位置が制限されてしまう。このため、軸方向に長いバッテリモジュールの場合には、バッテリモジュールの温度検出が望まれる適所にサーミスタを取り付けることができないという問題がある。

また、前記取付け孔に温度検出ユニットを螺着するものについては、組立性の問題から、ケース壁面に隣接しないバッテリモジュールにはサーミスタを取付けることができない。従って、バッテリモジュールの配列が多列（３列以上）に渡るような場合には、ケース壁面に隣接しないバッテリモジュールの温度を検出することができず、各バッテリモジュールを温度状態に応じて制御することが非常に困難となるという問題がある。

また、従来のバッテリボックスにおいて、ケース内に収容したバッテリモジュールを冷却するために冷却風等の冷却媒体をケース内に流通させる場合には、バッテリモジュールに取り付けられたサーミスタが冷却媒体の影響を受けてしまい、バッテリモジュールの温度を正確に検出できない。このため、バッテリモジュールの温度の検出精度が悪化してしまうという問題がある。また、この問題は、バッテリに限らず、キャパシタ等の電気エネルギーを蓄電する蓄電モジュールであっても同様である。

従って本発明は、蓄電モジュールの温度を精度良く検出することができるとともに、各蓄電モジュールを温度状態に応じて制御する蓄電装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、電気エネルギーを蓄電する複数本の蓄電モジュール（例えば、実施の形態におけるバッテリモジュール１２）と、各蓄電モジュールを所定間隔に保持する間隔保持部材（例えば、実施の形態におけるゴムグロメット１４）と、複数本の蓄電モジュールを間隔保持部材により隙間をあけて配列したモジュール群の外側面に設けられる側面保持部（例えば、実施の形態におけるプレート３３〜３６）とを備えた蓄電装置において、前記間隔保持部材は外形が六角柱状に形成され前記蓄電モジュール周囲に装着されるゴム製の部材であり、前記側面保持部には、該側面保持部に当接する前記間隔保持部材に対向する位置に温度検出素子（例えば、実施の形態におけるサーミスタ２１）の挿入孔（例えば、実施の形態におけるサーミスタ用挿入孔４２）が形成され、該挿入孔から前記温度検出素子とその配線（例えば、実施の形態における配線２２）が挿入されており、前記蓄電保持部材に形成した配線用溝（例えば、実施の形態における溝１５，１６）に前記配線が収容されるとともに、前記温度検出素子が前記蓄電モジュールと前記間隔保持部材の間に介装されていることを特徴とする。

この発明によれば、前記温度検出素子を前記蓄電モジュールと前記間隔保持部材の間に介装することにより、前記温度検出素子を位置決めされた状態で保持することができる。また、前記温度検出素子の外側が前記間隔保持部材で覆われるため、前記側面保持部から冷却媒体を供給してケース内に収容される蓄電モジュールを冷却する場合であっても、前記温度検出素子は前記冷却媒体の影響を受けることを防止できる。従って、前記温度検出素子は取り付けられた蓄電モジュールの温度を正確に検出することができるので、前記蓄電モジュールの温度検出の精度を向上することができる。

さらに、前記温度検出素子の配線が前記間隔保持部材に形成した配線用溝に収容されるので、前記配線が前記配線用溝から突出して、対向する間隔保持部材等の他の部材と干渉することを防止できる。また、前記配線は前記配線用溝に収容されることで位置決め保持されるため、軸方向に長い円筒形の蓄電モジュールであっても、温度検出が要求される適所に温度検出素子を取り付けることが可能となる。

加えて、前記側面保持部の内壁に当接しない蓄電モジュールの温度検出を行う場合には、まず、この当接しない蓄電モジュールとその間隔保持部材との間に温度検出素子を介装する。次いで、前記温度検出素子の配線を、該間隔保持部材から互いに隣り合う間隔保持部材を順次介して、前記側面保持部の内壁に当接する蓄電モジュールの間隔保持部材にそれぞれの配線用溝に収容させる。これにより、前記配線を前記側面保持部の挿入孔から前記温度検出素子まで配線を渡らせることができるため、前記側面保持部の内壁に当接しない蓄電モジュールにも温度検出素子を取り付けて温度検出を行うことができる。従って、ケース内に収容される各蓄電モジュールについて必要となる部位の温度検出を精度よく行うことができるとともに、検出された温度に応じた適切な制御を行うことが可能となる。

また、配線を前記配線用溝から容易に着脱することができるので、組立性を向上することができる。加えて、ケース内に蓄電モジュールを収容する際に前記温度検出素子やその配線を組み付ければよいので、予め蓄電モジュールに温度検出素子やその配線を取り付ける作業が不要となり、作業負担を低減することができ、利便性を高めることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記間隔保持部材は、互いに接続及び分離可能とされ、接続状態において、複数の前記蓄電モジュールの中心軸線の方向が互いに平行になるように、これらの蓄電モジュールを千鳥配列可能に保持すると共に前記側面保持部に形成された係合部に係合することを特徴とする。

この発明によれば、複数の間隔保持部材により蓄電モジュールを千鳥配列可能であり、蓄電モジュールの配置効率を向上させることができる。ここで、間隔保持部材の外周面上に当接面を設けることにより、複数の蓄電保持部材を接続する際に、互いの当接面を当接させるように配置することで、各間隔保持部材の所定の位置決めを容易に行うことができる。

請求項１に記載した発明によれば、前記温度検出素子は取り付けられた蓄電モジュールの温度を正確に検出することができるので、前記蓄電モジュールの温度検出の精度を向上することができる。ケース内に収容される各蓄電モジュールについて必要となる部位の温度検出を精度よく行うことができるとともに、検出された温度に応じた適切な制御を行うことが可能となる。さらに、作業負担を低減することができ、利便性を高めることができる。
請求項２に記載した発明によれば、複数の間隔保持部材により蓄電モジュールを千鳥配列可能であり、蓄電モジュールの配置効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態におけるバッテリボックスについて図面を用いて詳細に説明する。本実施の形態によるバッテリボックス１０は、例えばハイブリッド車両等の車両に搭載されるものである。

このバッテリボックス１０は、例えば円柱状の複数のバッテリ１１，…，１１を、各バッテリ１１の中心軸線がバッテリボックス１０の前後方向と直交する横方向に対して平行となるように配置してバッテリモジュール１２を形成すると共に、この横方向に対する断面において複数（例えば、６個等）のバッテリ１１，…，１１の中心軸線が千鳥配列となるように保持する。このとき、バッテリモジュール１２にはバッテリ保持部材であるゴムグロメット１４が装着されているが、これについては詳細を後述する。

ケース３０は、上述のように配列されるバッテリモジュール１２を収容するものであり、解体可能な箱状をなすボックス形状とされ、端面プレート３１、３２および上側プレート３３や下側プレート３４、側面プレート３５、３６を備えて構成されている。

ケース３０は、例えば剛性の高い材料（例えば、ＰＡ（ポリアセタール）にガラス繊維２０％（重量）を混入した材料等）により形成されている。
ケース３０の端面プレート３１、３２は、略直方体形状とされ、上述のように千鳥配列される各バッテリモジュール１２の端面に当接するように互いに対向配置される。また、側面プレート３５、３６は、外形略長方形形状とされ、上述のように千鳥配列される各バッテリモジュール１２の側面に当接するように互いに対向配置される。また、側面プレート３５、３６には、対向配置されるバッテリモジュール１２のゴムグロメット１４に係合可能な断面台形状の係合部３８，３９がそれぞれの内壁面に形成されている。

上側プレート３３、下側プレート３４は、外形略長方形形状とされ、上述のように千鳥配列される各バッテリモジュール１２の上面または下面に当接するように互いに対向配置される。また、上側プレート３３、下側プレート３４には、対向配置されるバッテリモジュール１２のゴムグロメット１４に係合可能な断面Ｖ字状の係合部３８がそれぞれの内壁面に形成されている。
また、上側プレート３３には、バッテリモジュール１２の長手方向に沿って略矩形状の開口部４１が所定間隔で複数形成されている。また、下側プレート３４には、前記開口部４１に対向する部位に略矩形状の開口部４３が複数形成されている。

各プレート３１〜３６は例えばボルト等の図示しない締結部材により着脱可能に形成されている。さらに、側面プレート３５、３６には、温度検出素子であるサーミスタ２１やその配線２２を挿入する挿入孔４２が形成されている。これについては、図２、図３を用いて詳細を後述する。

一方、バッテリモジュール１２には、所定間隔毎にバッテリ保持部材であるゴムグロメット１４が装着される。ゴムグロメット１４は、外表面（当接面）１４ａを正六角形状に形成されるとともに、内側部を円柱状にくり抜いた形状の筒状部材であり、その内部にバッテリモジュール１２を挿入できるように形成されている。

また、ゴムグロメット１４の各外周面１４ａには、軸心方向（この場合はバッテリモジュール１２の長手方向）に沿って溝１５が形成されるとともに、軸心方向に対して直交する方向に溝１６が周回するように形成される。溝１５、１６はサーミスタ２１の配線２２を収容可能に形成されており、溝１５は各外周面１４ａの周方向中央位置に形成され、溝１６は各外周面１４ａの軸方向中央位置に形成される。これにより、隣り合うゴムグロメット１４，１４の互いの当接面（外周面）１４ａ、１４ａを互いに当接させたときに、互いの溝１５、１６がそれぞれ対向するように位置させることができる。

図１に示した構成部材からなるバッテリボックス１０の組立方法について説明する。まず、バッテリモジュール１２を収容するケース３０については、上側プレート３３，下側プレート３４、側面プレート３５、３６を組み付ける。そして、端面プレート３１，３２を取り付ける前に、各バッテリモジュール１２を下側から順次組み込んでいく。

また、各バッテリモジュール１２をケース３０の内部に収納する際には、先ず、各バッテリモジュール１２に所定数（例えば４つ）のゴムグロメット１４を所定間隔で（例えば２つのバッテリ１１毎）装着する。次に、隣接する複数のグロメット１４，…，１４が互いの当接面１４ａ，…，１４ａを当接させるように、各バッテリモジュール１２を下側から順に千鳥状に配列していく。

上述したように、プレート３３〜３６には、ゴムグロメット用係合部３８、３９がそれぞれ形成されている。よって、千鳥状に配列されるバッテリモジュール１２のうち、周縁側に位置するバッテリモジュール１２のゴムグロメット１４，…，１４を、プレート３３〜３６に形成されている係合部３８や係合部３９に係合させることで、各バッテリモジュール１２を位置決めしつつ配列させることができる。

また、ゴムグロメット１４は外形を正六角柱状に形成されているので、各バッテリモジュール１２に装着されたゴムグロメット１４を隙間無く配列することができるとともに、いわゆるハニカム構造となるので剛性を高めることができ、各バッテリモジュール１２が受ける力を均等に分散させることができる。

本実施の形態においては、このバッテリモジュール１２の組立工程の時に、温度検出素子であるサーミスタ２１の取り付けを行う。サーミスタ２１は温度測定に必要な個数（この場合は３つ）用意され、それぞれに配線２２が接続されるとともに、各配線２２がコネクタ２４に連結されている。

そして、各サーミスタ２１やその配線２２を前記挿入孔４２から挿入して、温度の検出が要求されるバッテリモジュール１２にサーミスタ２１を取り付ける。この取り付けは、バッテリモジュール１２とゴムグロメット１４との間にサーミスタ２１を介装することで行われる。これにより、サーミスタ２１はゴムグロメット１４からの弾性力の作用（矢印Ｐ参照）によりバッテリモジュール１２表面に押圧された状態で保持されるので、測温が要求される位置に精度よく位置決めをすることができる。
なお、ゴムグロメット１４は、サーミスタ２１により測温が要求される位置に配置することが好ましいが、必ずしも配置位置を限らず適宜変更してもよい。

さらに、図２に示すように、サーミスタ２１の配線２２をゴムグロメット１４に形成された溝１５、１６に収容する。そして、サーミスタ２１側の配線２２を、前記サーミスタ用挿入孔４２に対向する位置までゴムグロメット１４の溝１５、１６に収容していく。
ここで、図３に示すように、サーミスタ２１が取り付けられたバッテリモジュール１２がケース３０の側面プレート３５、３６から離れた位置にある場合には、隣り合うバッテリモジュール１２のグロメット１４の溝１５、１６を介して挿入孔４２に対向する位置まで配線２２を渡らせることができる。従って、側面プレート３５、３６に当接しないバッテリモジュール１２にもサーミスタ２１を取り付けて温度検出を行うことができる。
このように、サーミスタ２１が装着されたバッテリモジュール１２が離れた位置であっても、緊張状態を保持しつつ、他の部材と干渉せずに配線２２を渡らせることができるので、取り付け性が向上する。

また、図３に示したように、挿入孔４２は前記凸部３９ａの略中央部分に開口面が位置するように形成されている。これにより、ゴムグロメット１４を係合部３９に沿って平行移動させても、ゴムグロメット１４の溝１５を挿入孔４２に対向させることができる。よって、挿入孔４２から挿入した配線２２を、対向するゴムグロメット１４の溝１５に収容させて保持できるため、配線２２がケース３０内で他の部材に干渉することを防止でき、レイアウト性を高めることができる。
さらに、係合部３９の凸部３９ａに形成されているので、凹部３９ｂに形成する場合に比べて配線２２を溝１５、１６に収容させる距離を短くすることができ、組立性を向上することができる。

そして、全てのバッテリモジュール１２をプレート３３〜３６間に配列した後に、これらのプレート３３〜３６に端面プレート３１、３２を取り付けて、バッテリボックス１０を形成する。このとき、サーミスタ２１はゴムグロメット１４の圧縮力によって強固に固定される。

このようにバッテリボックス１０を構成したので、サーミスタ２１の配線２２が前記ゴムグロメット１４に形成した溝１５，１６に収容されるので、配線２２が前記溝１５，１６から突出して、対向するゴムグロメット１４等の他の部材と干渉することを防止できる。また、前記配線２２は前記溝１５，１６に収容されることで位置決め保持されるため、軸方向に長い円筒形のバッテリモジュール１２であっても、温度検出が要求される適所にサーミスタ２１を取り付けることが可能となる。
従って、ケース３０内に収容される各バッテリモジュール１２について必要となる部位の温度検出を精度よく行うことができるとともに、検出された温度に応じた適切な制御を行うことが可能となる。

また、配線２２を前記溝１５，１６から容易に着脱することができるので、組立性を向上することができる。加えて、ケース３０内にバッテリモジュール１２を収容する際にサーミスタ２１やその配線２２を組み付ければよいので、予めバッテリモジュール１２にサーミスタ２１やその配線２２を取り付ける作業が不要となり、作業負担を低減することができ、利便性を高めることができる。

また、このように構成されたケース３０内のバッテリモジュール１２を冷却する場合について説明する。
車室内空気が冷却空気として、上側プレート３３の開口部４１を介して内部に流入し、内部に収容されたバッテリ１１，…，１１の間を通って後方へと流れる（矢印Ａ参照）。そして、ケース３０の内部を流れる冷却空気はバッテリ１１，…，１１と熱交換を行い、その結果、バッテリ１１，…，１１は冷却される。このとき、サーミスタ２１の外側が前記ゴムグロメット１４で覆われているため、サーミスタ２１は前記冷却媒体の影響を受けることを防止できる。冷却空気は下側プレート３４の開口部４３を介して外部に排出される。

このように、バッテリモジュール１２に対する冷却効果を損なうことなく、バッテリモジュール１２の温度を正確に検出することができるので、前記バッテリモジュール１２の温度検出の精度を向上することができる。
なお、本発明の内容は上述の実施の形態に限られるものではなく、例えばバッテリモジュールを一つのバッテリのみで構成する場合にも適用可能である。また、側面プレート３５，３６にサーミスタ２１の挿入孔４２を形成したが、上側プレート３３や下側プレート３４に挿入孔４２を形成してもよい。また、実施の形態においては、蓄電装置の構成部材がバッテリである場合について説明したが、本発明の適用対象は電気エネルギーを蓄電するものであればよく、例えばキャパシタ等であってもよい。

本発明の第１の実施の形態におけるバッテリボックスの分解斜視図である。ゴムグロメットを装着したバッテリモジュールの拡大斜視図である。ケーシングのサーミスタ挿入孔の形成位置における、バッテリモジュールの断面図である。従来におけるバッテリモジュールにサーミスタを取り付けた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０バッテリボックス（蓄電装置）
１１バッテリ
１２バッテリモジュール（蓄電モジュール）
１４ゴムグロメット（間隔保持部材）
１５，１６溝（配線用溝）
２１サーミスタ（温度検出素子）
２２配線
３３上側プレート（ケース側面部）
３４下側プレート（ケース側面部）
３５，３６側面プレート（ケース側面部）
４２サーミスタ用挿入孔

Claims

電気エネルギーを蓄電する複数本の蓄電モジュールと、各蓄電モジュールを所定間隔に保持する間隔保持部材と、複数本の蓄電モジュールを間隔保持部材により隙間をあけて配列したモジュール群の外側面に設けられる側面保持部とを備えた蓄電装置において、
前記間隔保持部材は外形が六角柱状に形成され前記蓄電モジュール周囲に装着されるゴム製の部材であり、
前記側面保持部には、該側面保持部に当接する前記間隔保持部材に対向する位置に温度検出素子の挿入孔が形成され、
該挿入孔から前記温度検出素子とその配線が挿入されており、前記間隔保持部材に形成した配線用溝に前記配線が収容されるとともに、前記温度検出素子が前記蓄電モジュールと前記間隔保持部材の間に介装されていることを特徴とする蓄電装置。
前記間隔保持部材は、互いに接続及び分離可能とされ、接続状態において、複数の前記蓄電モジュールの中心軸線の方向が互いに平行になるように、これらのバッテリモジュールを千鳥配列可能に保持すると共に前記側面保持部に形成された係合部に係合することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。