JP5298093B2 - 蓄電装置 - Google Patents
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Description
(2)請求項10の発明による蓄電装置は、複数本の電池セルを互いに導電部材で電気的に接続して構成される組電池、および前記組電池を収納するケーシングを備え、互いに並置された第1および第2の電池ブロックと、前記第1および第2の電池ブロックのケーシングの上面中央部で跨って設置され、前記複数の電池セルの物理状態を監視する制御装置とを備え、前記各電池ブロックの各々のケーシングの上面には、前記ケーシングの長手方向の一端側においてケーシング中心軸に線対称に第1および第2のメネジが設けられ、前記ケーシングの長手方向の他端側において前記中心軸から前記ケーシング幅方向に偏心して第3のメネジが設けられ、前記第1の電池ブロックの前記第2のメネジと、前記第2の電池ブロックの前記第1のメネジと、前記第1および第2の電池ブロックの前記第3のメネジにはそれぞれ第1〜第3のスタッドが螺合され、前記制御装置には前記第1〜第3のスタッドが貫通する第1〜第3の取付部が設けられ、前記第1の取付部には前記第1の電池ブロックの前記第1のスタッドが、前記第2の取付部には前記第2の電池ブロックの前記第2のスタッドが、前記第3の取付部には前記第1および第2の電池ブロックの前記第3のスタッドがそれぞれ貫通してナットで螺着されており、前記第1の取付部と前記第2の取付部とは、第1および第2の電池ブロックの境界を挟んで対称位置に設けられ、前記第3の取付部は、第1および第2の電池ブロックの境界を挟んで非対称位置に設けられていることを特徴とする。
請求項10の発明によれば、2つの電池ブロックを誤って組み付けた場合に簡単に修正作業を行うことができる。
本実施形態は、電動車両、とくに電気自動車の車載電源装置を構成する蓄電装置に本発明を適用した例である。電気自動車は、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車、および電動機を車両の唯一の駆動源とする純正電気自動車等を含む。
車載電機システムは、モータジェネレータ10、インバータ装置20、車両全体を制御する車両コントローラ30、および車載電源装置を構成する蓄電装置1000等を備える。蓄電装置1000は、複数の蓄電器を備えており、例えば、複数のリチウムイオン電池セルを備えたリチウムイオンバッテリ装置として構成される。
モータジェネレータ10は、三相交流同期機である。モータジェネレータ10は、車両の力行時および内燃機関であるエンジンを始動する時など、回転動力が必要な運転モードでは、モータ駆動し、発生した回転動力を車輪およびエンジンなどの被駆動体に供給する。この場合、車載電機システムは、モータジェネレータ10に、リチウムイオンバッテリ装置1000から電力変換装置であるインバータ装置20を介して、直流電力を三相交流電力に変換して供給する。
インバータ装置20は、前述した電力変換、すなわち直流電力から三相交流電力への変換、および三相交流電力から直流電力への変換をスイッチング半導体素子の作動(オン・オフ)によって制御する電子回路装置である。インバータ装置20は、パワーモジュール21、ドライバ回路22、モータコントローラ23を備えている。
モータコントローラ23は、パワーモジュール21を構成する6つのスイッチング半導体素子のスイッチング動作を制御するための電子回路装置である。モータコントローラ23は、上位制御装置、例えば車両全体を制御する車両コントローラ30から出力されたトルク指令に基づいて、6つのスイッチング半導体素子に対するスイッチング動作指令信号(例えばPWM(パルス幅変調信号))を生成する。この生成された指令信号はドライバ回路22に出力される。
次に、図2〜図7を用いて、リチウムイオンバッテリ装置1000の構成について説明する。
リチウムイオンバッテリ装置1000は大きく分けて、電池モジュール100および制御装置900の二つのユニットから構成されている。
以下、電池モジュール100の構成について説明する。
上述したように、電池モジュール100は、高電位側電池ブロック100aおよび低電位側電池ブロック100bから構成され、二つの電池ブロック100a、100bは、電気的に直列に接続されている。なお、高電位側電池ブロック100aと低電位側電池ブロック100bは、全く同じ構成を有している。
組電池120は複数のリチウムイオン電池セル140の集合体(リチウムイオン電池セル群)である。複数のリチウムイオン電池セル140は、ケーシング110の内部に形成された収納室に整列して収納されていると共に、短手方向から側板130、131により挟持され、バスバーと呼ばれる複数の導電部材との接合によって電気的に直列に接続されている。
次に、組電池120を両側から挟持する側板130、131の構成について詳細に説明する。ここでは、理解を容易にするため、一方の側板130の構成のみを説明するが、他方の側板131も基本的には側板130と同様に構成されている。
電圧検出導体805の形状は、側板130を小型化して電池モジュール100全体を小型化するように、側板130の利用可能なスペースを効率的に利用するように設計されている。また、複数のリチウムイオン電池セル140は、導電部材150を介して直列に接続されているため、電圧検出導体805が接続される複数の導電部材150の間で電位差が発生することとなる。そこで、電圧検出導体805は、隣接する検出線806間の電位差ができるだけ小さくなるように検出線806の配置が決定されている。なお、符号800aが電圧検出導体805の先端部であり、この先端部800aが導電部材150に溶接される。
組立てラインでは、メネジ110bとメネジ110cにスタッドボルト830を螺合した電池ブロックと、メネジ110aと110cのそれぞれにスタッドボルト830を螺合した電池ブロックとを半々に準備しておく。前者の電池ブロックが高電位用、後者の電池ブロックが低電位用である。これら電池ブロックをベースプレート101に固定し、その後、制御装置900を高電位電池ブロック100aと低電位電池ブロック100bに跨って固定する。この際、ベースプレート101に本来の配置とは反対に2種類の電池ブロック100a、100bを固定してしまう惧れがある。このような誤った取り付けが発生した際、電池ブロックをベースプレート101から取り外して正しい配置に修正する作業は極めて作業効率が悪い。
以上の説明はあくまで一例であり、本発明は上記実施形態の構成に何ら限定されるものではない。したがって、複数本の電池セル140を互いに導電部材150で電気的に接続して構成される組電池120と、組電池120を収納するケーシング110と、ケーシング110の上面に設置されて複数の電池セル140の物理状態を監視する制御装置900と、組電池120の強電回路および弱電回路を含む電装部品と、電装部品を保護する保護部材とを備えた種々の蓄電装置に本発明を適用できる。この場合、保護部材の最上面と、制御装置900の最上面900Pとが同じ平面上に位置するように設定される。
20:インバータ装置
21:パワーモジュール
22:ドライバ回路
23:モータコントローラ
30:車両コントローラ
100:電池モジュール
100a:高電位側電池ブロック
100b:低電位側電池ブロック
101:モジュールベース
110:ケーシング
110a、110b、110c、110d:メネジ
111:入口流路形成板
112:入口側案内板
113:出口側案内板
114:冷却媒体入口
115:冷却媒体出口
116:冷却媒体入口ダクト
117:冷却媒体出口ダクト
118:出口流路形成板
120:組電池
121:第1電池セル列
122:第2電池セル列
130、131:側板
130a:固定ガイド
132:貫通孔
135:突起部
138:ガス排出通路
139:ガス排出管
140:リチウムイオン電池セル
150:導電部材
160:覆い部材(サイドカバー)
161:固定手段
170:外壁面
180、181:電池モジュール側接続端子
185:サブアセンブリ(ターミナルブロック)
185a:直流正極側入出力端子
185b:直流負極側入出力端子
185c:カバー
185d:スタッドボルト
185e:カラー
185P:ターミナルブロック最上面
185f、185g:切り欠き
200:セルコントローラ
300:バッテリコントローラ
400:ジャンクションボックス
411:正極側メインリレー
412:負極側メインリレー
420:プリチャージ回路
421:プリチャージリレー
422:抵抗
430:電流センサ
610、620:電源ケーブル
700:SDスイッチ
800:接続線(配線)
805:電圧検出導体
806:検出線
807:樹脂部
810:接続端子
811:ハーネスガード
811P:ハーネスガード最上面
820:電流遮断部
830:スタッドボルト
840:ナット
850:ビス
860、870:フック掛部材
890:支持突起
890:支持突起最上面
900:制御装置
900P:制御装置最上面
910:筐体
911:外部接続用コネクタ
912:電圧検出用コネクタ
913:温度検出用コネクタ
1000:リチウムイオンバッテリ装置(蓄電装置)
Claims (12)
- 複数本の電池セルを互いに導電部材で電気的に接続して構成される組電池と、
前記組電池を収納するケーシングと、
前記ケーシングの上面に設置されて前記複数の電池セルの物理状態を監視する制御装置と、
前記ケーシングの上面に設置された、前記組電池の強電回路および弱電回路を含む電装部品と、
前記ケーシングの上面に設置されていると共に、前記電装部品の上に配置され、前記電装部品を保護する保護部材とを備え、
前記保護部材の最上面は支持平面を形成しており、前記保護部材の前記支持平面と前記制御装置の最上面は、最も高い面であり、同一の高さになるように設定されてい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、
前記電装部品は、組電池の正負極端子にそれぞれが接続され、前記ケーシングの上面に突出する正負極外部端子と、前記電池セルの電圧を検出する電圧検出導体が接続され、前記ケーシングの上面に突出する接続端子を含むことを特徴とする蓄電装置。 - 請求項2記載の蓄電装置において、
前記保護部材は、前記正負極外部端子を覆うターミナルブロックであることを特徴とする蓄電装置。 - 請求項2記載の蓄電装置において、
前記保護部材は、前記接続端子と前記制御装置を接続するハーネスを保護するハーネスガードであることを特徴とする蓄電装置。 - 請求項2記載の蓄電装置において、
前記接続端子の周辺には、前記ケーシングから立設された支持突起を設けており、
前記支持突起の上面は、前記保護部材の前記支持平面及び前記制御装置の最上面と同一の高さになるように設定されていることを特徴とする蓄電装置。 - 請求項2記載の蓄電装置において、
前記保護部材として、前記正負極外部端子を覆うターミナルブロックと、前記接続端子と前記制御装置とを接続するハーネスを保護するハーネスガードとを設けており、
前記接続端子の周辺には、前記ケーシングから立設された支持突起を設けており、
前記支持突起の上面は、前記保護部材の前記支持平面及び前記制御装置の最上面と同一の高さになるように設定されていることを特徴とする蓄電装置。 - 請求項2乃至6のいずれか1項記載の蓄電装置において、
前記ケーシングは、対向する一対の側板と、前記一対の側板の間で上面を形成する上板と、前記一対の側板の間で下面を形成する下板とを有し、これら部材により前記複数の電池セルの収容空間が形成され、前記収容空間には前記複数の電池セルがケーシング長手方向に並設され、
前記側板の上面に前記接続端子と正負極外部端子が突設されていることを特徴とする蓄電装置。 - 請求項7記載の蓄電装置において、
前記接続端子と前記正負極外部端子は、ケーシング長手方向において前記制御装置を挟んで設けられていることを特徴とする蓄電装置。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の蓄電装置において、
前記組電池と前記ケーシングとを備える電池ブロックを複数含み、
前記制御装置は、複数の電池ブロックに跨って前記ケーシングの上面に固定され、複数の電池ブロックを相互に固定することを特徴とする蓄電装置。 - 複数本の電池セルを互いに導電部材で電気的に接続して構成される組電池、および前記組電池を収納するケーシングを備え、互いに並置された第1および第2の電池ブロックと、前記第1および第2の電池ブロックのケーシングの上面中央部で跨って設置され、前記複数の電池セルの物理状態を監視する制御装置とを備え、
前記各電池ブロックの各々のケーシングの上面には、前記ケーシングの長手方向の一端側においてケーシング中心軸に線対称に第1および第2のメネジが設けられ、前記ケーシングの長手方向の他端側において前記中心軸から前記ケーシング幅方向に偏心して第3のメネジが設けられ、
前記第1の電池ブロックの前記第2のメネジと、前記第2の電池ブロックの前記第1の
メネジと、前記第1および第2の電池ブロックの前記第3のメネジにはそれぞれ第1〜第
3のスタッドが螺合され、
前記制御装置には前記第1〜第3のスタッドが貫通する第1〜第3の取付部が設けられ、
前記第1の取付部には前記第1の電池ブロックの前記第1のスタッドが、前記第2の取付部には前記第2の電池ブロックの前記第2のスタッドが、前記第3の取付部には前記第1および第2の電池ブロックの前記第3のスタッドがそれぞれ貫通してナットで螺着されており、
前記第1の取付部と前記第2の取付部とは、第1および第2の電池ブロックの境界を挟んで対称位置に設けられ、前記第3の取付部は、第1および第2の電池ブロックの境界を挟んで非対称位置に設けられていることを特徴とする蓄電装置。 - 請求項10記載の蓄電装置において、
互いに並置された前記第1および第2の電池ブロックは、前記電池セルの電圧を検出す
る電圧検出導体が接続され、前記ケーシングの上面に突出する接続端子、および前記組電池の正負極端子にそれぞれが接続され、前記ケーシングの上面に突出する正負極外部端子をさらに備えることを特徴とする蓄電装置。 - 請求項11記載の蓄電装置において、
前記接続端子と制御装置とを接続するハーネスを前記ケーシングの上面において引き回す位置を規制する規制部材をさらに備え、
前記第1の電池ブロックでは、前記規制部材が前記第2のメネジにより固定され、前記第2の電池ブロックでは、前記規制部材が前記第1のメネジにより固定されていることを特徴とする蓄電装置。
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