JP6510261B2 - 蓄電モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電池とセパレータとが交互に積層されるとともに、前記蓄電池の温度を測定する測温部品が搭載される測温部品保持部を備える蓄電モジュールに関する。
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ている。
蓄電モジュールでは、蓄電池の温度に基づいて、出力制御及び温度制御が行われている。蓄電池は、高温になると劣化し易いため、温度制御が必要であるからである。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が知られている。
このバッテリモジュールでは、バッテリセル間にホルダが挟持されている。そして、ホルダにサーミスタを保持するサーミスタ保持部は、バッテリセルの底面に対向する位置に設けられている。
このため、バッテリセルの一対の側面の一方側から流入して主冷却面に沿って流れた後に一対の側面の他方側から流出する冷却媒体は、ホルダのサーミスタ保持部と干渉し難くなる。これにより、サーミスタの有無によってサーミスタ保持部からの冷却媒体の漏れ量が異なってしまうのを防止し、各バッテリセルの冷却状態を均一化して寿命の延長を図ることができる、としている。
特開２０１２−２５６４６７号公報
ところで、上記のバッテリモジュールでは、サーミスタ保持部は、バッテリセルの底面に設けられている。このため、バッテリモジュールは、特に上下方向の寸法が大きくなり易く、省スペース化が容易に遂行されないおそれがある。
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトに構成することができ、容易に省スペース化を図るとともに、作業性を向上させることが可能な蓄電モジュールを提供することを目的とする。
本発明は、蓄電池とセパレータとが交互に積層されるとともに、前記蓄電池の温度を測定する測温部品を搭載可能な測温部品保持部を複数個備える蓄電モジュールに関するものである。
蓄電池は、正極端子及び負極端子が設けられる端子面を有し、測温部品保持部は、前記正極端子と前記負極端子との間に位置して前記端子面側に設けられている。測温部品保持部は、測温部品の挿入方向を、正極端子から負極端子に向かう方向、又は前記負極端子から前記正極端子に向かう方向に設定する測温部品ガイド機構を備えている。
また、セパレータと蓄電池との間には、前記蓄電池の端子面と該端子面とは反対の面との間に冷却風を流通させる冷却風通路が形成されることが好ましい。
さらに、測温部品に設けられるハーネスは、蓄電池の積層方向に沿って配置されることが好ましい。
さらにまた、蓄電モジュールは、ハーネスを保持するとともに、複数個の測温部品保持部のうち、前記測温部品が搭載されていないものを覆って配置されるハーネスホルダを備えることが好ましい。
また、ハーネスホルダは、複数の蓄電池の端子面を覆って配置される端子カバーであることが好ましい。
さらに、ハーネスホルダは、ハーネスを収容するハーネス保持部を備えることが好ましい。その際、ハーネス保持部には、ハーネスの直径よりも小さな隙間を有し、外力の付与により撓曲して前記隙間を該ハーネスの直径以上に拡大させる可撓性レバー部が設けられることが好ましい。
さらにまた、測温部品ガイド機構は、測温部品の一部である平板部に形成される開口部と、セパレータ側に設けられ、蓄電池の積層方向に突出する突起部と、を備えることが好ましい。その際、測温部品が測温部品保持部に搭載された状態で、突起部が開口部に係合して該測温部品を固定することが好ましい。
また、測温部品ガイド機構は、測温部品の一部である平板状の係止部と、セパレータ側に設けられ、蓄電池の端子面側に突出するロック突起部と、を備えることが好ましい。その際、測温部品が測温部品保持部に搭載された状態で、ロック突起部が係止部に係合して該測温部品を固定することが好ましい。
本発明によれば、測温部品保持部は、正極端子と負極端子との間に位置して端子面側に設けられている。従って、測温部品は、正極端子と負極端子との間に配置されるため、前記測温部品が単独で外方に突出することがない。正極端子及び負極端子は、端子面に対して凸状部となっており、測温部品は、この凸状部間に配置される。これにより、簡単且つコンパクトに構成することができ、容易に省スペース化を図ることが可能になる。
しかも、測温部品の挿入方向は、正極端子から負極端子に向かう方向、又は前記負極端子から前記正極端子に向かう方向に設定されている。このため、測温部品の着脱作業が容易に遂行され、作業性を向上させることができる。
本発明の第１の実施形態に係る蓄電モジュールの概略斜視説明図である。 前記蓄電モジュールの要部分解斜視説明図である。 前記蓄電モジュールを構成する蓄電池及びセパレータの斜視説明図である。 前記蓄電モジュールを構成する測温部品保持部の正面説明図である。 前記蓄電モジュールを構成するハーネス保持部の説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る蓄電モジュールの概略斜視説明図である。 前記蓄電モジュールを構成するサーミスタ素子の斜視説明図である。 前記蓄電モジュールを構成する測温部品保持部の正面説明図である。
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る蓄電モジュール１０は、例えば、図示しないハイブリッド自動車又はＥＶ等の電動車両に搭載される。蓄電モジュール１０は、複数の蓄電池（バッテリセル）１２が水平方向（矢印Ａ方向）に積層される蓄電池群（バッテリモジュール）１２Ｍを備える。蓄電池１２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）１４と交互に矢印Ａ方向に積層される。
図２に示すように、蓄電池群１２Ｍ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１４でもよい）１６ａ、１６ｂを介装して長方形状（又は正方形状）のエンドプレート１８ａ、１８ｂが配置される。エンドプレート１８ａ、１８ｂ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、一対の連結バー２０ａ、２０ｂにより連結される（図１及び図２参照）。
エンドプレート１８ａは、２枚の板金である外側金属プレート２２ａと内側金属プレート２４ａとからなる（図２参照）。外側金属プレート２２ａと内側金属プレート２４ａとは、例えば、溶接により一体化される。エンドプレート１８ｂは、２枚の板金である外側金属プレート２２ｂと内側金属プレート２４ｂとからなる。外側金属プレート２２ｂと内側金属プレート２４ｂとは、例えば、溶接により一体化される。内側金属プレート２４ａ、２４ｂは、波板形状を有する。
連結バー２０ａは、横長形状を有する板金（金属プレート）により形成され、蓄電池１２の冷却用に冷媒を導入するために開口部２６ａが形成される。連結バー２０ａは、蓄電池群１２Ｍの積層方向に沿って延在するとともに、積層方向両端には、折り曲げ端部２８ａが設けられる。
各折り曲げ端部２８ａは、エンドプレート１８ａ、１８ｂの主面方向（矢印Ｂ方向）に延在し、上下に配列される孔部２９ａを有する。ねじ３０ａは、孔部２９ａからエンドプレート１８ａ、１８ｂのねじ孔３１ａ、３１ｂに螺合することにより、連結バー２０ａは、前記エンドプレート１８ａ、１８ｂに固定される。
連結バー２０ｂは、上記の連結バー２０ａと同様に構成されており、同一の構成要素には、同一の参照数字に符号ａに代えて符号ｂを付し、その詳細な説明は省略する。
蓄電池１２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。各蓄電池１２の上面である端子面１２ａには、正極（又は負極）端子３２ａと負極（又は正極）端子３２ｂとが設けられる。互いに隣接する蓄電池１２の正極端子３２ａと負極端子３２ｂとは、バスバー３４により電気的に接続される。
図３に示すように、セパレータ１４は、樹脂薄板を波形状に折り曲げることにより、側面視で上下方向（矢印Ｃ方向）に沿って波状に屈曲形成される。セパレータ１４の上面１４ａ、すなわち、蓄電池１２の端子面１２ａ側には、前記蓄電池１２の温度を測定する測温部品、例えば、サーミスタ３６を搭載する測温部品保持部３７が設けられる。
サーミスタ３６は、図１及び図２に示すように、複数個、例えば、３個のサーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃを備える。サーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃには、それぞれ２本のハーネス４０ａ、４０ｂ及び４０ｃが接続されるとともに、前記ハーネス４０ａ、４０ｂ及び４０ｃは、コネクタ４２に一体に接続される。ハーネス４０ａ、４０ｂ及び４０ｃは、それぞれサーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃの取り付け位置に応じて長さが設定され、固定部４１を介してエンドプレート１８ａ側に保持される（図１参照）。
図４に示すように、サーミスタ素子３８ａは、ばね４４の一端を固定するとともに、湾曲する他端が外部に露呈する。サーミスタ素子３８ａには、サーミスタ把持用の平板部４６が設けられ、前記平板部４６には、開口部４８が積層方向に形成される。なお、サーミスタ素子３８ｂ、３８ｃは、上記のサーミスタ素子３８ａと同様に構成される。
測温部品保持部３７は、サーミスタ素子３８ａ〜３８ｃの挿入方向を、正極端子３２ａから負極端子３２ｂに向かう方向又は前記負極端子３２ｂから前記正極端子３２ａに向かう方向に設定する測温部品ガイド機構５０を備える。図３及び図４に示すように、測温部品ガイド機構５０は、セパレータ１４の上面１４ａに設けられる支持板部５２を備える。支持板部５２は、矢印Ｂ方向に延在するとともに、波板部５４を一体に設ける。
波板部５４は、例えば、正極端子３２ａ側から負極端子３２ｂに向かって下方に屈曲（又は湾曲）した後、水平方向に延在し、さらに下方に略９０度だけ一旦屈曲して水平方向に延在する。波板部５４の矢印Ｂ１方向先端には、サーミスタ素子３８ａに当接する停止部５４ｓが形成される。波板部５４の内面には、ばね４４が接触する。
支持板部５２には、蓄電池１２の積層方向に突出する突起部５６が形成される。突起部５６は、平板部４６の開口部４８に係合することにより、サーミスタ素子３８ａが、測温部品ガイド機構５０に固定される。
図３に示すように、セパレータ１４と蓄電池１２との間には、前記蓄電池１２の端子面１２ａと該端子面１２ａとは反対の面１２ｂとの間、すなわち、前記蓄電池１２の主面１２ｓに沿って、冷却風を流通させる冷却風通路５８が形成される。
図１に示すように、サーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃは、蓄電池群１２Ｍの所定の蓄電池１２に対応して配置される。各ハーネス４０ａ、４０ｂ及び４０ｃは、蓄電池１２の積層方向に沿って配置されるとともに、それぞれサーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃの設置位置に応じて、前記積層方向の長さがそれぞれ設定される。
図１及び図２に示すように、蓄電モジュール１０は、ハーネス４０ａ、４０ｂ及び４０ｃを保持するとともに、一部の測温部品保持部３７を覆って配置されるハーネスホルダを備える。ハーネスホルダは、サーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃが搭載されない測温部品保持部３７及び蓄電池１２の端子面１２ａを覆って配置される端子カバー６０である。
端子カバー６０は、蓄電池群１２Ｍの上面全体を覆って配置されるとともに、サーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃの設置位置に開口部６１ａ、６１ｂ及び６１ｃを形成する。端子カバー６０は、ハーネス４０ａ、４０ｂ及び４０ｃを収容するハーネス保持部６２を備える。図５に示すように、ハーネス保持部６２には、ハーネス４０ａ（４０ｂ及び４０ｃ）の直径Ｄよりも小さな隙間ｔを有する可撓性レバー部６４が設けられる。
可撓性レバー部６４は、外力の付与により撓曲して隙間ｔをハーネス４０ａ（４０ｂ及び４０ｃ）の直径Ｄ以上に拡大させる。可撓性レバー部６４は、傾斜しており、傾斜の長さＬは、好ましくは、直径Ｄの２倍以上の長さに設定される。なお、可撓性レバー部６４は、直径Ｄの２倍未満の長さに設定されてもよく、又は傾斜しなくてもよい。
このように構成される蓄電モジュール１０において、サーミスタ３６を搭載する作業について、以下に説明する。
サーミスタ素子３８ａは、図３及び図４に示すように、測温部品ガイド機構５０を構成する波板部５４の案内作用下に、正極端子３２ａ側から負極端子３２ｂ側に挿入される。サーミスタ素子３８ａは、挿入方向先端で停止部５４ｓに当接して支持されるとともに、ばね４４が波板部５４の内面に弾性的に支持される（図４参照）。さらに、突起部５６が、平板部４６の開口部４８に係合することにより、サーミスタ素子３８ａは、測温部品ガイド機構５０に固定される。
サーミスタ素子３８ａの一対のハーネス４０ａは、図５に示すように、端子カバー６０の可撓性レバー部６４に押し付けられる。ハーネス４０ａは、可撓性レバー部６４の傾斜に沿って回転されるように姿勢変換され、一対の前記ハーネス４０ａが重力方向に配列される。
この状態で、ハーネス４０ａをさらに押し込むと、可撓性レバー部６４が下方に撓曲し、隙間ｔが拡大されて前記ハーネス４０ａがハーネス保持部６２に収納される。ハーネス４０ａは、可撓性レバー部６４から離脱するため、前記可撓性レバー部６４が上方に戻って隙間ｔが縮小される。従って、ハーネス４０ａは、ハーネス保持部６２からの離脱が防止される。
この場合、第１の実施形態では、図３に示すように、測温部品保持部３７は、正極端子３２ａと負極端子３２ｂとの間に位置して端子面１２ａ側に設けられている。従って、サーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃは、正極端子３２ａと負極端子３２ｂとの間に配置されるため、前記サーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃが単独で外方に突出することがない。
正極端子３２ａ及び負極端子３２ｂは、端子面１２ａに対して凸状部となっており、サーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃは、この凸状部間に配置される。これにより、蓄電モジュール１０全体を簡単且つコンパクトに構成することができ、容易に省スペース化を図ることが可能になるという効果が得られる。
しかも、サーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃの挿入方向は、正極端子３２ａから負極端子３２ｂに向かう方向、又は前記負極端子３２ｂから前記正極端子３２ａに向かう方向に設定されている。このため、サーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃの着脱作業が容易に遂行され、作業性を向上させることができる。
さらに、セパレータ１４と蓄電池１２との間には、前記蓄電池１２の端子面１２ａと該端子面１２ａとは反対の面１２ｂとの間、すなわち、前記蓄電池１２の主面１２ｓに沿って冷却風を流通させる冷却風通路５８が形成されている。従って、サーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃの有無による冷却風の冷却風通路５８への影響を回避することが可能になる。
さらにまた、サーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃに設けられるハーネス４０ａ、４０ｂ及び４０ｃは、蓄電池１２の積層方向に沿って配置されている。これにより、サーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃの挿入方向と、ハーネス４０ａ、４０ｂ及び４０ｃの延在方向とが直交するため、これらが干渉することがなく、効率的な配置作業が遂行される。
また、端子カバー６０は、ハーネス４０ａ、４０ｂ及び４０ｃを保持するとともに、サーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃが搭載されない測温部品保持部３７を覆って配置されている。このため、サーミスタ素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃが誤った位置に組み付けられることを防止するとともに、蓄電池群１２Ｍの任意の蓄電池１２を確実に測温することができる。
さらに、ハーネスホルダは、複数の蓄電池１２の端子面１２ａを覆って配置される端子カバー６０である。従って、追加部品を用いる必要がなく、経済的である。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る蓄電モジュール７０の概略斜視説明図である。なお、第１の実施形態に係る蓄電モジュール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。
蓄電モジュール７０では、サーミスタ７２が測温部品保持部７４に搭載される。サーミスタ７２は、サーミスタ素子７６ａ、７６ｂ及び７６ｃを備える。図７及び図８に示すように、サーミスタ素子７６ａは、挿入方向（矢印Ｂ１方向）先端側から後方に向かって上方に傾斜する傾斜本体部７８を設け、前記傾斜本体部７８の後方上部には、平板部８０が設けられる。
傾斜本体部７８の両側には、それぞれ幅方向外方に突出する係止部８２が形成される。係止部８２は、平板状を有して水平方向に延在する。傾斜本体部７８の先端部には、ばね８４の一端が固定される。ばね８４は、折り返すように上方に傾斜して延在し、他端が下方に傾斜する。
測温部品保持部７４は、測温部品ガイド機構８６を備えるとともに、前記測温部品ガイド機構８６は、セパレータ１４の上面１４ａに設けられる支持板部８８を備える。支持板部８８には、ばね８４が当接し、前記ばね８４の弾性力により傾斜本体部７８が下方に押圧される。
蓄電モジュール７０は、端子カバー９０を備える。図６に示すように、端子カバー９０には、サーミスタ素子７６ａ、７６ｂ及び７６ｃの設置位置に開口部９２が形成されるとともに、それぞれの開口部９２には、蓄電池１２の端子面１２ａ側に突出する一対のロック突起部９４が設けられる。
図８に示すように、サーミスタ素子７６ａは、測温部品ガイド機構８６に対して傾斜する方向（矢印Ｂａ方向）に着脱方向が設定される。各ロック突起部９４は、係止部８２に係合することにより、サーミスタ素子７６ａ、７６ｂ及び７６ｃが固定される。
このように構成される第２の実施形態では、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
１０、７０…蓄電モジュール １２…蓄電池
１２ａ…端子面 １２Ｍ…蓄電池群
１４…セパレータ １８ａ、１８ｂ…エンドプレート
２０ａ、２０ｂ…連結バー ２８ａ…折り曲げ端部
３２ａ…正極端子 ３２ｂ…負極端子
３６、７２…サーミスタ ３７、７４…測温部品保持部
３８ａ〜３８ｃ、７６ａ〜７６ｃ…サーミスタ素子
４０ａ〜４０ｃ…ハーネス
４２…コネクタ ４４、８４…ばね
４６…平板部 ４８、９２…開口部
５０、８６…測温部品ガイド機構 ５２、８８…支持板部
５４…波板部 ５６…突起部
５８…冷却風通路 ６０、９０…端子カバー
６２…ハーネス保持部 ６４…可撓性レバー部
７８…傾斜本体部 ９４…ロック突起部

Claims (7)

  1. 蓄電池とセパレータとが交互に積層されるとともに、前記蓄電池の温度を測定する測温部品を搭載可能な測温部品保持部を複数個備える蓄電モジュールであって、
    前記蓄電池は、正極端子及び負極端子が設けられる端子面を有し、
    複数個の前記測温部品保持部は、前記正極端子と前記負極端子との間に位置して前記端子面側に設けられるとともに、少なくとも一部に前記測温部品が搭載され、
    前記測温部品の挿入方向を、前記正極端子から前記負極端子に向かう方向、又は前記負極端子から前記正極端子に向かう方向に設定する測温部品ガイド機構を備え、
    前記測温部品ガイド機構は、前記測温部品の一部である平板部に形成される開口部と、
    前記セパレータ側に設けられ、前記蓄電池の積層方向に突出する突起部と、
    を備え、
    前記測温部品が前記測温部品保持部に搭載された状態で、前記突起部が前記開口部に係合して該測温部品を固定することを特徴とする蓄電モジュール。
  2. 蓄電池とセパレータとが交互に積層されるとともに、前記蓄電池の温度を測定する測温部品を搭載可能な測温部品保持部を複数個備える蓄電モジュールであって、
    前記蓄電池は、正極端子及び負極端子が設けられる端子面を有し、
    複数個の前記測温部品保持部は、前記正極端子と前記負極端子との間に位置して前記端子面側に設けられるとともに、少なくとも一部に前記測温部品が搭載され、
    前記測温部品の挿入方向を、前記正極端子から前記負極端子に向かう方向、又は前記負極端子から前記正極端子に向かう方向に設定する測温部品ガイド機構を備え、
    前記測温部品ガイド機構は、前記測温部品の一部である平板状の係止部と、
    前記セパレータ側に設けられ、前記蓄電池の前記端子面側に突出するロック突起部と、
    を備え、
    前記測温部品が前記測温部品保持部に搭載された状態で、前記ロック突起部が前記係止部に係合して該測温部品を固定することを特徴とする蓄電モジュール。
  3. 請求項１又は２記載の蓄電モジュールにおいて、前記セパレータと前記蓄電池との間には、前記蓄電池の前記端子面と該端子面とは反対の面との間に冷却風を流通させる冷却風通路が形成されることを特徴とする蓄電モジュール。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電モジュールにおいて、前記測温部品に設けられるハーネスは、前記蓄電池の積層方向に沿って配置されることを特徴とする蓄電モジュール。
  5. 請求項４記載の蓄電モジュールにおいて、前記ハーネスを保持するとともに、複数個の前記測温部品保持部のうち、前記測温部品が搭載されていないものを覆って配置されるハーネスホルダを備えることを特徴とする蓄電モジュール。
  6. 請求項５記載の蓄電モジュールにおいて、前記ハーネスホルダは、複数の前記蓄電池の前記端子面を覆って配置される端子カバーであることを特徴とする蓄電モジュール。
  7. 請求項５又は６記載の蓄電モジュールにおいて、前記ハーネスホルダは、前記ハーネスを収容するハーネス保持部を備え、
    前記ハーネス保持部には、前記ハーネスの直径よりも小さな隙間を有し、外力の付与により撓曲して前記隙間を該ハーネスの直径以上に拡大させる可撓性レバー部が設けられることを特徴とする蓄電モジュール。
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