JP6563765B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、筐体の吸排気口からワイヤハーネスが飛び出すのを防止した対策機構を有する電池パックに関する。

従来、ワイヤハーネスは寸法公差と作業性を考慮し、最適寸法よりも長く設定するため余長が発生していた。その余長部分のたるみが吸排気口まで達し、板金筐体の外に飛び出す場合がある。また、セルブロックに貼り付けた密閉用クッションを変形させる恐れがある。

そのため、リチウムイオンバッテリの剛性を確保するために設けたリブとワイヤハーネスのスタイリングのために設けたハーネスホルダにハーネス抑制形状を設けている。

国際公開第２０１２／１４０７２７号

前記特許文献１に記載のリチウムイオンバッテリの構造では、ハーネスホルダへのワイヤハーネスの固定方法と組立手順から、余長が吸排気口の近辺に集中する。そのため、ハーネスの余長部分が吸排気口からリチウムイオンバッテリの外部に飛び出す。それにより、吸排気口に挿入される冷却風ダクトとの勘合部で飛び出したワイヤハーネスを挟み込みことで十分な冷却性能を確保できない。

また、飛び出したワイヤハーネスがセルブロックに貼り付けた密閉用クッションを変形させる。結果、勘合部の密閉が確保できないため、十分な冷却性能が確保できない。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ワイヤハーネスの余長部が吸排気口から外部へ飛び出すことを防止した電池パックの提供を目的とする。

前述目的を達成すべく、本発明に記載の電池パックは複数のセルブロック４０を収納し、冷媒を通す開口（吸気口２２または排気口３２）を有する筐体２と、セルブロック４０と接続されるワイヤハーネス５４と、ワイヤハーネス５４を固定するハーネスホルダ７２と、セルブロック間に配置されたリブ７１を有し、ハーネスホルダ５４は、開口に沿い、筐体内部側に折り曲げられた折り曲げ部７２ｃを有する突出部７２ｂを有し、折り曲げ部７２ｃとリブ７１には空間が設けられ、空間にワイヤハーネス５４の一部が配置される。

本発明では、ワイヤハーネスの余長部が吸排気口から外部へ飛び出すことを防止した電池パックの提供ができる。

リチウムイオンバッテリの外観概略構成の斜視図 上蓋を外した状態のリチウムイオンバッテリの図 図２の分解図 リブの単品図と衝立構造部の拡大図 ハーネスホルダの単品図衝立構造部の拡大図 本発明構造の拡大図 セルブロックの斜視図

以下、本発明に関わるリチウムイオンバッテリの実施形態を図面に基づき詳細に説明する。本実施の形態では、二次電池モジュールの一例として、リチウムイオンバッテリ装置の場合について説明する。本実施の形態に係わるリチウムイオンバッテリ装置は、電動車両、例えば電気自動車の電動機駆動システムにおける車載電源装置に適用されるものである。この電気自動車の概念には、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が含まれる。

まず、図１〜図３を用いて、リチウムイオンバッテリ装置の全体構成について説明する。図１は、リチウムイオンバッテリ装置の外観構成を示す斜視図、図２は、図１の蓋を取った上面図、図３は、図２の分解斜視図である。なお、以下の説明では、リチウムイオンバッテリ装置の取り付け位置や方向にかかわらず、冷却空気の上流側を前側、冷却空気の下流側を後側として説明する。

リチウムイオンバッテリ装置１は、モジュール筐体２内に電池ユニット３と制御ユニット４の二つを収容した構成を有している。モジュール筐体２は、図１及び図２に示すように、平面状に広がる横長矩形のボックス形状を有しており、下蓋部１１と上蓋部１２によって構成されている。下蓋部１１は、所定深さを有する浅皿形状を有し、上蓋部１２は、下蓋部１１の上部を閉塞する平板形状を有している。上蓋部１２及び下蓋部１１は、金属製の薄板をプレス加工等することによって形成されている。下蓋部１１は、モジュール筐体２の前後方向に離間して対峙する筐体前壁部２１と筐体後壁部３１を有している。筐体前壁部２１と筐体後壁部３１には、冷媒である冷却空気をセルブロック４０内に流通させるための吸気口２２と排気口３２が設けられている。

モジュール筐体２内には、モジュール筐体２の横方向一方側に電池ユニット３を収容する電池ユニット収容エリア２Ａが形成されており、横方向他方側に制御ユニット４を収容する制御ユニット収容エリア２Ｂが形成されている。

電池ユニット３は、第１セルブロック４１、第２セルブロック４２、第３セルブロック４３の３個のセルブロック４０を有している。各セルブロック４１〜４３は、長軸のブロック形状を有しており、長手方向同士が平行となるように互いに隣接して並列に配置される。本実施の形態では、下蓋部１１内でモジュール筐体２の前後方向に延在するように収容され、制御ユニット収容エリア２Ｂから離反する方向に向かって第１セルブロック４１、第２セルブロック４２、第３セルブロック４３の順番に並べて配置される。この際、各セルブロック４０の間にはリブ７１が配置される。このリブ７１の詳細構造についても別途説明する。

各セルブロック４１〜４３には、長手方向両側に分かれた部位に正極端子４１Ａ〜４３Ａと負極端子４１Ｂ〜４３Ｂが設けられている。本実施の形態では、第１セルブロック４１と第２セルブロック４２は、第１セルブロック４１の正極端子４１Ａ側の端部と第２セルブロック４２の負極端子４２Ｂ側の端部とが対向し、かつ、第１セルブロック４１の負極端子４１Ｂ側の端部と第２セルブロック４２の正極端子４２Ａ側の端部とが対向するように並列に配置される。

そして、第２セルブロック４２と第３セルブロック４３は、第２セルブロック４２の負極端子４２Ｂ側の端部と第３セルブロック４３の正極端子４３Ａ側の端部とが対向し、かつ、第２セルブロック４２の正極端子４２Ａ側の端部と第３セルブロック４３の負極端子４３Ｂ側の端部とが対向するように並列に配置される。

そして、第１セルブロック４１の負極端子４１Ｂと第２セルブロック４２の正極端子４２Ａの間、及び、第２セルブロック４２の負極端子４２Ｂと第３セルブロック４３の正極端子４３Ａの間が、バスバーによって電気的に接続される。第２セルブロック４２と第３セルブロック４３との間は、ＳＤ（サービスディスコネクト）スイッチによって両者間を電気的に接続または遮断できるようなっている。ＳＤスイッチは、リチウムイオンバッテリ装置１の保守、点検の時の安全性を確保するために設けられた安全装置であり、スイッチとヒューズとを電気的に直列に接続した電気回路から構成され、サービスマンによって保守、点検時に操作される。

第１セルブロック４１の正極端子４１Ａ、及び、第３セルブロック４３の負極端子４３Ｂは、ワイヤハーネス５４を介して制御ユニット４の外部端子であるインバータ接続端子に接続される。セルブロック４０は、電圧検出基板と温度検出センサを有しており、それぞれ電圧検出線とセンサ線によって制御ユニット４の制御装置（図示せず）に接続されている。また、各セルブロック４０と１１と筐体前壁部２１との間、及び各セルブロック４０と筐体後壁部３１との間にはハーネスホルダ７２が設けられている。このハーネスホルダ７２は下蓋部１１に取り付けられる構造となっている。本発明の要部となるハーネスホルダ７２の詳細については別途説明する。

セルブロック４０は、図３に示すように、保持ケース６１内に複数の電池セルを保持した構成を有しており、その両端部には、セルブロック４０内に冷媒を流通させるための冷媒流通口が設けられている。冷媒流通口として、例えば、保持ケース６１の長手方向一方側のケース前端面部６２には、冷却空気を保持ケース６１内に導入するための冷媒導入口６２ａが設けられており、保持ケース６１の長手方向他方側のケース後端面部６４には、保持ケース６１内を通過した冷却空気を保持ケース６１外に導出するための冷媒導出口６４ａが設けられている。そして、保持ケース６１の内部には、冷媒導入口６２ａから保持ケース６１内に冷却空気を流入させて、保持ケース６１内を長手方向に亘って流通させ、冷媒導出口６４ａから流出させることができるように冷却通路が形成される。

セルブロック４０は、図３左図に示すように、モジュール筐体２内に収容された状態で、筐体前壁部２１にケース前端面部６２が対向して配置され、ケース前端面部６２の冷媒導入口６２ａが筐体前壁部の吸気口２２と対向する。そして、図３右図に示すように、筐体後壁部にケース後端面部６４が対向して配置され、ケース後端面部６４の冷媒導出口６４ａが筐体後壁部３１の排気口３２と対向する。

第１セルブロック４１と第２セルブロック４２は、図２に示すように、長手方向の長さがモジュール筐体２の筐体前壁部２１と筐体後壁部３１との間の距離よりも若干短く形成されている。そして、モジュール筐体２内において筐体後壁部３１側に偏位した位置に各々配置され、図２に示すように、筐体後壁部３１とケース後端面部６４とが当接されて、ケース後端面部６４の冷媒導出口６４ａと筐体後壁部３１の排気口３２とが直接連通した状態とされる。かかる状態では、筐体後壁部３１とケース後端面部６４との間が密着されており、モジュール筐体２内のガスが漏れ入るのを防止できる。なお本発明では、筐体後壁部３１とケース後端面部６４との間に、クッション材７３を介在させて。

そして、筐体前壁部２１とケース前端面部６２との間には、ダクトが装着される。ダクトは、筐体前壁部２１の吸気口２２とケース前端面部６２の冷媒導入口６２ａとの間を連通すると共に、筐体前壁部２１とケース前端面部６２との間でかつダクト７２の上方及び下方（ダクトの外側）に横方向に連続する空間領域を形成する構成を有している。

そして、この空間領域を配線通路として利用し、第１〜第３セルブロック４１〜４３と制御ユニット４との間を接続する配線が通される。空間領域に通される配線としては、第３セルブロック４３の負極端子４３Ｂと制御ユニット４との間を接続するワイヤハーネス５４、各セルブロック４１〜４３の電圧の検出信号を制御ユニット４に送信する電圧検出線、温度検出センサの検出信号を制御ユニット４に送信するセンサ線等が含まれる。

続いてリブ７１の構造について図４を用いて説明する。リブ７１は本体部７１ａと当該本体部７１ａの両端に形成された折り曲げ部７１ｂから構成される。折り曲げ部７１ｂは本体部７１ｂが伸びる方向に突出する突出部７１ｃを有しており、後述する図６に示す通り、当該突出部７１ｃは吸気口２２または排気口３２に沿うように配置される。なお、この突出部７１ｃはモジュール筐体２の内部側に突出するような構成になっている。また、リブ７１は、モジュール筐体２の強度を確保する観点から金属で構成されることが好ましい。

続いて本発明の要部となるハーネスホルダ７２の構造について図５を用いて説明する。本発明のハーネスホルダは本体部７２ａと、当該本体部７２ａから突出した突出部７２ｂからなる。この突出部７２ｂは吸気口２２または排気口３２に沿うように突出しており、図６に示す通り吸気口２２または排気口３２が配置される側に折り曲げ部７２ｃを備えている。なお、この折り曲げ部７２ｃはモジュール筐体２の内部側に突出するように折り曲げられている。また、ハーネスホルダ７２は、作成の容易さを考慮して樹脂部材で形成されるのが好ましい。

続いて、図６を用いて本発明の作用効果について説明する。本実施形態ではリブ７１の折り曲げ部７１ｂが筐体前壁部２１と対向するように配置され、リブ７１の突出部７１ｃは吸気口２２に沿って配置される。この時、突出部７１ｃが設けられる長さは、吸気口２２の高さ方向の長さよりも長く設けられている方がワイヤハーネス５４の飛び出しを防止するという観点から好ましい。

ハーネスホルダ７２もリブ７１の折り曲げ部７１ｂ同様、筐体前壁部２１と対向するように配置される。この時、ハーネスホルダ７２の突出部７２ｂは、リブ７１の折り曲げ部７１ｂが筐体前壁部２１とハーネスホルダ７２の突出部７２ｂとの間に配置されるように設置される。そして、ハーネスホルダ７２の折り曲げ部７２ｃは吸気口２２に沿って配置される。この時、折り曲げ部７２ｃが設けられる長さは、吸気口２２の高さ方向の長さよりも長く設けられている方がワイヤハーネス５４の飛び出しを防止するという観点から好ましい。

このハーネスホルダ７２は、ハーネスホルダ７２の突出部７２ｂとリブ７１の本体部７１ａとの間に空間が出来るように配置される。このような配置にすることによって、ハーネスホルダ７２の突出部７２ｂとリブ７１の本体部７１ａとの間の空間でワイヤハーネス５４のたわみを収納する構造となっている。この時、ハーネスホルダ７２に折り曲げ部７２ｃが設けられていないとたわんだワイヤハーネス５４が吸気口２２から飛び出し、飛び出したワイヤハーネス５４が吸排気の邪魔となってしまう。本発明ではハーネスホルダ７２に折り曲げ部７２ｃが設けられているため、ワイヤハーネス５４が吸気口２２または排気口３２から飛び出してしまうのを防止することが出来る。

なお、本実施形態ではリブ７１の折り曲げ部７１ｂに突出部７１ｃを設けたが、この突出部７１ｃは必ずしも無くてよい。但し、ハーネスホルダ７２だけでは、ワイヤハーネス５４の反力に比べてハーネスホルダ７２の剛性が低い場合に、２部品での対策を講じることが出来る。そのため、リブ７１の折り曲げ部７１ｂに突出部７１ｃを設けた方が、よりワイヤハーネ５４が吸気口２２または排気口３２から突出しづらい構成とすることが出来る。

最後に図７を用いて、本発明のセルブロック４０について説明する。本実施形態では、ダクトをリチウムイオンバッテリに装着した際、セルブロック４０の冷却風の冷媒導入口６２ａまたは冷媒導出口６４ａに勘合部を密閉するため、当該セルブロック４０とモジュール筐体２との間であって、吸気口２２または排気口３２の周りにクッション７３を設けている。このクッション７３は必須の構成ではないが、本発明ではクッション７３を設けることによって、たわんだワイヤハーネス５４の余長部がクッション７３を変形させることが無いため、十分に吸気口２２または排気口３２とセルブロック４０との密着を確保することが出来るため、冷却性能を十分に発揮することができる。

以上、本発明について簡単にまとめる。

本発明に記載の電池パックは複数のセルブロック４０を収納し、冷媒を通す開口（吸気口２２または排気口３２）を有する筐体２と、セルブロック４０と接続されるワイヤハーネス５４と、ワイヤハーネス５４を固定するハーネスホルダ７２と、セルブロック間に配置されたリブ７１を有し、ハーネスホルダ５４は、開口に沿い、筐体内部側に折り曲げられた折り曲げ部７２ｃを有する突出部７２ｂを有し、折り曲げ部７２ｃとリブ７１には空間が設けられ、空間にワイヤハーネス５４の一部が配置される。このような構造にすることによって、ワイヤハーネ５４が吸気口２２または排気口３２から飛び出すのを防止することができ、電池パックの冷却性能低下を抑制することができる。

また、本発明に記載の電池パックは、リブ７１が開口（吸気口２２または排気口３２）に沿い、筐体内部側に突出した突出部７１ｃを有し、リブ７１の突出部７１ｃがハーネスホルダ７２の折り曲げ部７２ｃよりも、開口側に配置される。このような構成にすることによってハーネスホルダ７２だけでは、ワイヤハーネス５４の反力に比べてハーネスホルダの剛性が低い場合に、２部品での対策を講じることが出来るため、よりワイヤハーネ５４が吸気口２２または排気口３２から突出しづらい構成とすることが出来る。

また、本発明に記載の電池パックは、リブ７１が金属で形成され、ハーネスホルダ７２が樹脂部材で形成される。このような構成にすることによって、強度的な観点からよりワイヤハーネ５４が吸気口２２または排気口３２から突出しづらい構成とすることが出来る。

また、本発明に記載の電池パックは、ハーネスホルダ７２の折り曲げ部７２ｃは、折り曲げ部７２ｃが沿う開口の一辺の長さよりも長い。このような構成とすることによって、よりワイヤハーネス５４が吸気口２２または排気口３２から突出しづらい構成とすることが出来る。

また、本発明に記載の電池パックは、リブ７１の突出部７１ｃが、突出部７１ｃが沿う開口の一辺の長さよりも長い。このような構成とすることによって、上記で説明したのと同様、よりワイヤハーネス５４が吸気口２２または排気口３２から突出しづらい構成とすることが出来る。
また、本発明に記載の電池パックは、セルブロック４０と筐体２との間であって、開口の周りにクッション材７３が配置されている。このような構成にすることによって、たわんだワイヤハーネス５４の余長部がクッション７３を変形させることが無いため、十分に吸気口２２または排気口３２とセルブロック４０との密着を確保することが出来るため、冷却性能を十分に発揮することができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
さらに、本発明に係る二次電池モジュールは、自動車等の車両の用途のみに関わらず、鉄道車両の用途にも適用できるものである。

Claims (6)

1. 複数のセルブロックを収納し、冷媒を通す開口を有する筐体と、セルブロックと接続されるワイヤハーネスと、当該ワイヤハーネスを固定するハーネスホルダと、セルブロック間に配置されたリブを有する電池パックにおいて、
   前記ハーネスホルダは、前記開口に沿い、前記筐体内部側に折り曲げられた折り曲げ部を有する突出部を有し、
   前記折り曲げ部と前記リブとの間には空間が設けられ、当該空間に前記ワイヤハーネスの一部が配置されることを特徴とする電池パック。
2. 請求項１に記載の電池パックにおいて、
   前記リブは、前記開口に沿い、前記筐体内部側に突出した突出部を有し、
   前記リブの突出部は前記ハーネスホルダの折り曲げ部よりも、前記開口側に配置されることを特徴とする電池パック。
3. 請求項２に記載の電池パックにおいて、
   前記リブは金属で形成され、前記ハーネスホルダは樹脂部材で形成されることを特徴とする電池パック。
4. 請求項２または３のいずれかに記載の電池パックにおいて、
   前記ハーネスホルダの折り曲げ部は、当該折り曲げ部が沿う前記開口の一辺の長さよりも長いことを特徴とする電池パック。
5. 請求項２乃至４のいずれかに記載の電池パックにおいて、
   前記リブの突出部は、当該突出部が沿う前記開口の一辺の長さよりも長いことを特徴とする電池パック。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の電池パックにおいて、
   前記セルブロックと筐体との間であって、前記開口の周りにクッション材が配置されていることを特徴とする電池パック。
   

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