JP6441710B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の蓄電池が積層される蓄電池群を備え、前記蓄電池群が一対の保持部材により保持される蓄電装置に関する。

一般的に、複数の蓄電池（バッテリセル）が積層された蓄電池群（バッテリモジュール）を備える蓄電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、多数の蓄電池モジュールが積層された電池パック（蓄電装置）を用いることにより、出力電圧を高く設定している。

例えば、特許文献１に開示されている蓄電装置では、少なくとも第１〜第３の蓄電モジュールを並置し、相互に隣接する蓄電モジュールの端子同士をバスバーで電気的に接続している。バスバーは、蓄電モジュールの一端側に設けられるロング蓄電モジュールバスバーと、蓄電モジュールの他端側に設けられるショート蓄電モジュールバスバーとからなっている。

特開２０１４−０９３２７６号公報

ところで、蓄電池は、特に高温になると劣化し易いため、温度制御が必要となっている。このため、上記の蓄電装置では、上下に冷却用ダクトが取り付けられている。その際、冷却用ダクトは、蓄電装置に対しボルト締めにより固定されている。

しかしながら、蓄電装置の底面に冷却用ダクトをボルト締めする場合、前記蓄電装置を一旦反転させる作業が必要である。このため、ボルト締め作業は、相当に煩雑化す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、反転作業を不要にして冷却用ロアダクトの取り付け作業を行うことができ、組み付け工数を良好に削減するとともに、部品点数の削減が容易に遂行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、複数の蓄電池が積層される蓄電池群を、前記蓄電池群の積層方向に沿って延在する一対の保持部材により保持している。蓄電池群の搭載姿勢で底面となる前記蓄電池群の側面に沿って、冷却用ロアダクトが設けられている。

冷却用ロアダクトは、爪部を有する一方、保持部材は、前記爪部が挿入される開口部を有している。そして、開口部に爪部が挿入されることにより、冷却用ロアダクトは、保持部材に保持されている。

また、この蓄電装置では、爪部は、保持部材により蓄電池群が挟持される方向と同一の方向に延在することが好ましい。

さらに、この蓄電装置では、爪部は、根本部から先端部に向かって上方に傾斜することが好ましい。

さらにまた、この蓄電装置では、蓄電池群には、冷却用ロアダクトとは反対側の上面となる側面に沿って冷却用アッパダクトが設けられることが好ましい。その際、冷却用アッパダクトは、保持部材により蓄電池群が挟持される方向に延在するアッパ爪部を有し、前記保持部材は、前記アッパ爪部が挿入される開口部を有することが好ましい。

また、この蓄電装置では、アッパ爪部は、根本部から先端部に向かって下方に傾斜することが好ましい。

本発明によれば、保持部材の開口部に、冷却用ロアダクトの爪部が挿入されることにより、前記冷却用ロアダクトは、前記保持部材に保持されている。このため、蓄電池群の反転作業を行うことがなく、冷却用ロアダクトの取り付け作業を行うことができ、組み付け工数を良好に削減することが可能になる。しかも、冷却用ロアダクトを取り付ける際に、ボルト締めが不要になり、部品点数の削減が容易に遂行可能になる。

本発明の実施形態に係る蓄電装置の概略斜視説明図である。 前記蓄電装置のフロント側からの分解斜視説明図である。 前記蓄電装置のリア側からの分解斜視説明図である。 前記蓄電装置を構成する蓄電モジュールの一部分解斜視説明図である。 前記蓄電装置を構成する冷媒排出用ロアダクトの平面説明図である。 前記蓄電装置の側面説明図である。 前記冷媒排出用ロアダクトに電池パックを載置する際の動作説明図である。 前記電池パックに冷媒供給用アッパダクトを載置する際の動作説明図である。 前記電池パックにフロント側の保持部材を取り付ける際の動作説明図である。 アッパ爪部に返し部が設けられた状態の説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る蓄電装置１０は、図示しない電動車両（例えば、ハイブリッド車両、又はＥＶ）に搭載される。蓄電装置１０は、複数組、例えば、４組の蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄが、矢印Ｂ方向に並列されて電池パック１４を構成する（図２参照）。電池パック１４の側部には、インバータ装置、リレー装置及びバッテリＥＣＵ等の機器類１５が配置される。

図１〜図３に示すように、電池パック１４は、蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄの並列方向である矢印Ｂ方向に沿って延在する一対の保持部材１６ａ、１６ｂにより保持される。電池パック１４の搭載姿勢（図１〜図３の姿勢）で底面となる前記電池パック１４の側面に沿って、冷媒排出用ロアダクト（冷却用ロアダクト）１８が設けられる。電池パック１４は、冷媒排出用ロアダクト１８とは反対側の側面（上面）に沿って冷媒供給用アッパダクト（冷却用アッパダクト）２０を設ける。冷媒供給用アッパダクト２０には、冷媒として、例えば、空気が供給される。この空気は、電池パック１４を冷却した後、冷媒排出用ロアダクト１８に排出される。

蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄは、それぞれ車両前後方向（矢印Ａ方向）にセル積層方向が設定されており、互いに電気的に直列に接続される。蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄは、同様に構成されており、以下、前記蓄電モジュール１２Ａのみについて詳細に説明し、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。なお、矢印Ａ方向は、電動車両（図示せず）の車両前後方を示し、矢印Ｂ方向は、車幅方向を示し、矢印Ｃ方向は、車高方向を示す。

図４に示すように、蓄電モジュール１２Ａは、複数の蓄電池（バッテリセル）２２が水平方向（矢印Ａ方向）に積層される蓄電池群２２Ｍを備える。蓄電池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。

蓄電池群２２Ｍの積層方向両端には、断熱機能及び絶縁機能を有するエンドホルダ（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方向両側に配置されて矢印Ａ方向に延在する一対の拘束バンド３０ａ、３０ｂにより連結され、蓄電池群２２Ｍを矢印Ａ方向に一体に締め付け保持する。

蓄電池２２は、リチウムイオンバッテリからなり、矩形状、例えば、長方形（又は正方形）を有する。各蓄電池２２の上面には、プラス極（又はマイナス極）の電極端子３２ａとマイナス極（又はプラス極）の電極端子３２ｂとが設けられる。互いに隣接する一方の蓄電池２２の電極端子３２ａと他方の蓄電池２２の電極端子３２ｂとは、バスバー３４により電気的に接続される。

エンドプレート２８ａは、略平板状に構成されるとともに、水平方向（矢印Ｂ方向）両端には、積層方向外方に折り曲げられるフランジ部３６ａが形成される。フランジ部３６ａには、複数個、例えば、３個のねじ孔３８ａが矢印Ｃ方向に配列して形成される。エンドプレート２８ａの主面（プレート面）には、外方に突出して２本のスタッドボルト３９ａが設けられる。なお、エンドプレート２８ｂは、上記のエンドプレート２８ａと同様に構成されており、同一の構成要素には同一の数字に符号ａに代えてｂを付して、その詳細な説明は省略する。

拘束バンド３０ａは、横長形状を有する板金（金属プレート）により形成される。拘束バンド３０ａは、蓄電池群２２Ｍの積層方向（矢印Ａ方向）一端から見た正面視で、断面形状コ字状を有する。拘束バンド３０ａには、軽量化及び蓄電池２２の冷却用に冷媒を導入するために開口部４０ａが形成される。

拘束バンド３０ａの積層方向（長手方向）両端には、エンドプレート２８ａ、２８ｂのねじ孔３８ａ、３８ｂと同軸上に３個の孔部４２ａが上下に形成される。図示しないねじは、孔部４２ａ、４２ａからねじ孔３８ａ、３８ｂに螺合することにより、エンドプレート２８ａ、２８ｂが拘束バンド３０ａに固定される。なお、拘束バンド３０ｂは、上記の拘束バンド３０ａと同様に構成されており、同一の構成要素には同一の数字に符号ａに代えてｂを付して、その詳細な説明は省略する。

図１及び図２に示すように、保持部材１６ａは、電池パック１４の一方の側面（エンドプレート２８ａ、２８ｂ側）に配置される。保持部材１６ａは、矢印Ｂ方向に長尺な略長方形状の板部材であり、長手方向両端には、図示しない車体フレームに固定される取り付け部４４ａが設けられる。保持部材１６ａには、蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄのスタッドボルト３９ａ、３９ｂを挿入させる孔部４６ａが形成され、前記スタッドボルト３９ａ、３９ｂには、ナット４８ａが螺合する。

保持部材１６ａの下端縁部には、後述する爪部６４ａが挿入される複数個の下側開口部５０ａが形成される一方、前記保持部材１６ａの上端縁部には、後述するアッパ爪部６６ａが挿入される複数個の上側開口部５２ａが形成される。保持部材１６ａの上端には、電池パック１４側に屈曲する折り曲げ部５４ａが形成される。

図２及び図３に示すように、保持部材１６ｂは、上記の保持部材１６ａと同様に構成されており、同一の構成要素には同一の数字に符号ａに代えてｂを付して、その詳細な説明は省略する。

図２、図３及び図５に示すように、冷媒排出用ロアダクト１８は、電池パック１４が搭載されるフレーム部材５６を備える。フレーム部材５６は、蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄの下部が載置される四角形状の枠部５８ａ、５８ｂ、５８ｃ及び５８ｄを有する。フレーム部材５６には、枠部５８ａ〜５８ｄの角部に対応して、ガイド用突起６０ａ、６０ｂがそれぞれ所定の位置に且つ所定の数ずつ設けられる。ガイド用突起６０ａは、平面視で、断面略くの字状を有する一方、ガイド用突起６０ｂは、平面視で、断面略Ｔ字状を有する。

冷媒排出用ロアダクト１８は、フレーム部材５６に隣接して機器取り付け部６２を設ける。冷媒排出用ロアダクト１８の保持部材１６ａに対向する側部には、複数個の爪部６４ａが外方に突出して設けられる。爪部６４ａは、保持部材１６ａの各下側開口部５０ａに対向し、且つ、前記保持部材１６ａにより電池パック１４が挟持される方向と同一の方向に延在する。爪部６４ａは、板状を有し、図６に示すように、根本部６４ａｍから先端部６４ａｓに向かって上方に傾斜する。

冷媒排出用ロアダクト１８の保持部材１６ｂに対向する側部には、複数個の爪部６４ｂが外方に突出して設けられる。爪部６４ｂは、爪部６４ａと同様に構成されており、同一の構成要素には同一の数字に符号ａに代えてｂを付して、その詳細な説明は省略する。

図２に示すように、冷媒供給用アッパダクト２０は、電池パック１４が搭載されるフレーム部材５６を備えるとともに、前記フレーム部材５６と同等の外形寸法に設定される。冷媒供給用アッパダクト２０の保持部材１６ａに対向する側部には、複数個のアッパ爪部６６ａが外方に突出して設けられる。

アッパ爪部６６ａは、保持部材１６ａの各上側開口部５２ａに対向し、且つ、前記保持部材１６ａにより電池パック１４が挟持される方向と同一の方向に延在する。アッパ爪部６６ａは、板状を有し、図６に示すように、根本部６６ａｍから先端部６６ａｓに向かって下方に傾斜する。

冷媒供給用アッパダクト２０の保持部材１６ｂに対向する側部には、複数個のアッパ爪部６６ｂが外方に突出して設けられる。アッパ爪部６６ｂは、アッパ爪部６６ａと同様に構成されており、同一の構成要素には同一の数字に符号ａに代えてｂを付して、その詳細な説明は省略する。

なお、本実施形態では、冷媒供給用アッパダクト２０において、アッパ爪部６６ａ、６６ｂと上側開口部５２ａ、５２ｂとの係合に代えて、ボルトとナットによる固定構造を採用してもよい。少なくとも冷媒排出用ロアダクト１８に爪部６４ａ、６４ｂを設けるとともに、保持部材１６ａ、１６ｂに下側開口部５０ａ、５０ｂが設けられていればよい。

このように構成される蓄電装置１０を組み付ける作業について、以下に説明する。

先ず、４組の蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄが組み立てられた後、前記蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄが互いに連結されて電池パック１４が得られる。一方、冷媒排出用ロアダクト１８では、フレーム部材５６が取り付けられる。

そこで、図７に示すように、電池パック１４は、冷媒排出用ロアダクト１８上に載置される。冷媒排出用ロアダクト１８には、フレーム部材５６が設けられており、枠部５８ａ、５８ｂ、５８ｃ及び５８ｄに、それぞれ蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄの下部（底部）が配置される。その際、蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄの下部は、ガイド用突起６０ａ、６０ｂを介して垂直姿勢に位置決め保持される。

次いで、図８に示すように、電池パック１４の上部に冷媒供給用アッパダクト２０が取り付けられる。冷媒供給用アッパダクト２０には、フレーム部材５６が設けられており、枠部５８ａ、５８ｂ、５８ｃ及び５８ｄが、それぞれ蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄの上部に配置される。その際、蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄの上部は、ガイド用突起６０ａ、６０ｂを介して垂直姿勢に位置決め保持される。

さらに、図９に示すように、フロント側の保持部材１６ａが、電池パック１４、冷媒排出用ロアダクト１８及び冷媒供給用アッパダクト２０に取り付けられる。具体的には、保持部材１６ａは、下側開口部５０ａ及び上側開口部５２ａを爪部６４ａ及びアッパ爪部６６ａに対向させて、電池パック１４と平行する姿勢で前記電池パック１４側に移送される。

このため、冷媒排出用ロアダクト１８の爪部６４ａは、保持部材１６ａの下側開口部５０ａに挿入されるとともに、冷媒供給用アッパダクト２０のアッパ爪部６６ａは、前記保持部材１６ａの上側開口部５２ａに挿入される。

そして、保持部材１６ａは、電池パック１４側にさらに移送され、前記電池パック１４のスタッドボルト３９ａ、３９ｂが孔部４６ａに挿入される。スタッドボルト３９ａ、３９ｂの先端には、ナット４８ａが螺合される。このため、保持部材１６ａは、電池パック１４にねじ止め固定されるとともに、冷媒排出用ロアダクト１８及び冷媒供給用アッパダクト２０が、前記保持部材１６ａに保持される。

その後、保持部材１６ｂは、電池パック１４、冷媒排出用ロアダクト１８及び冷媒供給用アッパダクト２０に取り付けられる（図３参照）。この取り付け作業は、保持部材１６ａの取り付け作業と同様に遂行される。さらに、機器取り付け部６２に機器類１５が取り付けられることにより、蓄電装置１０が組み付けられる。

この場合、本実施形態では、保持部材１６ａ、１６ｂの下側開口部５０ａ、５０ｂに、冷媒排出用ロアダクト１８の爪部６４ａ、６４ｂが挿入されることにより、前記冷媒排出用ロアダクト１８は、前記保持部材１６ａ、１６ｂに保持されている。従って、冷媒排出用ロアダクト１８を保持部材１６ａ、１６ｂに固定する際、電池パック１４の上下を反転させる作業を行う必要がない。

これにより、冷媒排出用ロアダクト１８の取り付け作業を容易に行うことができ、組み付け工数を良好に削減することが可能になるという効果が得られる。しかも、冷媒排出用ロアダクト１８を取り付ける際に、ボルト締めが不要になり、互いに螺合するボルト及びナットである金属部品が不要になるため、部品点数の削減及び軽量化が容易に遂行可能になる。

また、爪部６４ａ、６４ｂは、保持部材１６ａ、１６ｂにより電池パック１４が挟持される方向と同一の方向に延在している。このため、保持部材１６ａ、１６ｂを電池パック１４に取り付ける際、爪部６４ａ、６４ｂは、下側開口部５０ａ、５０ｂに係合することができ、取り付け作業効率が有効に向上するという利点がある。

さらに、爪部６４ａは、図６に示すように、根本部６４ａｍから先端部６４ａｓに向かって上方に傾斜している。同様に、爪部６４ｂは、根本部６４ｂｍから先端部６４ｂｓに向かって上方に傾斜している。従って、保持部材１６ａ、１６ｂを電池パック１４に向かって変位させるだけで、冷媒排出用ロアダクト１８は、上方に移動されて電池パック１４の底部に押圧される。これにより、冷媒排出用ロアダクト１８と電池パック１４との間から空気（冷媒）の漏れが惹起することを確実に抑制することが可能になる。

さらにまた、電池パック１４には、冷媒排出用ロアダクト１８とは反対側の側面（上面）に沿って、冷媒供給用アッパダクト２０が設けられている。その際、保持部材１６ａ、１６ｂの上側開口部５２ａ、５２ｂに、冷媒供給用アッパダクト２０のアッパ爪部６６ａ、６６ｂが挿入されることにより、前記冷媒供給用アッパダクト２０は、前記保持部材１６ａ、１６ｂに保持されている。このため、冷媒供給用アッパダクト２０を保持部材１６ａ、１６ｂに容易且つ迅速に固定することができる。

しかも、アッパ爪部６６ａ、６６ｂは、図６に示すように、根本部６６ａｍ、６６ｂｍから先端部６６ａｓ、６６ｂｓに向かって上方に傾斜している。従って、保持部材１６ａ、１６ｂを電池パック１４に向かって変位させるだけで、冷媒供給用アッパダクト２０は、下方に移動されて電池パック１４の上部に押圧される。これにより、冷媒供給用アッパダクト２０と電池パック１４との間から空気（冷媒）の漏れが惹起することを確実に抑制することが可能になる。

また、図１０に示すように、例えば、アッパ爪部６６ａ、６６ｂの先端側には、上側開口部５２ａ、５２ｂから外部に突出する返し部６８を設けてもよい。これにより、保持部材１６ａ、１６ｂがナット４８ａ、４８ｂを介して電池パック１４に締結されるまでの間、前記保持部材１６ａ、１６ｂは、返し部６８の仮止め作用下に前記電池パック１４から離脱することを阻止される。このため、保持部材１６ａ、１６ｂを電池パック１４に容易に取り付けることができ、蓄電装置１０の組み立て作業性が良好に向上するという効果が得られる。なお、図示しないが、爪部６４ａ、６４ｂの先端側にも、返し部を設けることができる。さらに爪部６４ａ、６４ｂ又はアッパ爪部６６ａ、６６ｂのいずれか一方にのみ返し部を設けてもよい。

１０…蓄電装置 １２Ａ〜１２Ｄ…蓄電モジュール
１４…電池パック １６ａ、１６ｂ…保持部材
１８…冷媒排出用ロアダクト ２０…冷媒供給用アッパダクト
２２Ｍ…蓄電池群 ２８ａ、２８ｂ…エンドプレート
３０ａ、３０ｂ…拘束バンド ５０ａ、５０ｂ…下側開口部
５２ａ、５２ｂ…上側開口部 ５６…フレーム部材
６４ａ、６４ｂ…爪部 ６６ａ、６６ｂ…アッパ爪部

Claims (5)

1. 複数の蓄電池が積層される蓄電池群と、
   前記蓄電池群の積層方向に沿って延在するとともに、前記蓄電池群を保持する一対の保持部材と、
   前記蓄電池群の搭載姿勢で底面となる該蓄電池群の側面に沿って設けられる冷却用ロアダクトと、
   を備える蓄電装置であって、
   前記冷却用ロアダクトは、爪部を有する一方、
   前記保持部材は、前記爪部が挿入される開口部を有し、
   前記開口部に前記爪部が挿入されることにより、前記冷却用ロアダクトは、前記保持部材に保持され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、前記爪部は、前記保持部材により前記蓄電池群が挟持される方向と同一の方向に延在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、前記爪部は、根本部から先端部に向かって上方に傾斜することを特徴とする蓄電装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電装置において、前記蓄電池群には、前記冷却用ロアダクトとは反対側の上面となる側面に沿って冷却用アッパダクトが設けられるとともに、
   前記冷却用アッパダクトは、前記保持部材により前記蓄電池群が挟持される方向に延在するアッパ爪部を有し、
   前記保持部材は、前記アッパ爪部が挿入される開口部を有すること特徴とする蓄電装置。
5. 請求項４記載の蓄電装置において、前記アッパ爪部は、根本部から先端部に向かって下方に傾斜することを特徴とする蓄電装置。

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