JP6597440B2

JP6597440B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP6597440B2
Application number: JP2016061141A
Authority: JP
Inventors: 武徳小林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2036-03-25
Also published as: JP2017174702A

Description

本発明は、電池パックに関し、特に、複数列及び複数段に隣接して配置された電池モジュールを備えた電池パックに関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両には、走行用モータを駆動するための電池パックが搭載されている。電池パックは、複数列及び複数段に隣接して配置された電池モジュールを一体化したモジュール集合体を備えている。各電池モジュールには、電池電圧や電池温度等の情報を伝達するワイヤハーネスや、電力供給用のバッテリケーブルがそれぞれ接続されている。

バッテリケーブルの誤配線を防止する構成が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の構成は、バッテリケーブルを保持部材によってバッテリ本体に固定するとともに、この保持部材に設けられたクリップ形状の保持部により他のバッテリケーブルを保持する構成である。

特開２０１１−３４７３３号公報

複数列及び複数段に隣接配置された電池モジュールに接続されているワイヤハーネスを特許文献１に記載の保持部材を用いて保持すると、一つの保持部材により２本のワイヤハーネスを保持することができるが、ワイヤハーネスの数が多い場合、保持部材も多数必要になり、部品点数が増加して電池パックが大型化する。

一方、一つの保持部材に２本以上のワイヤハーネスを保持することも考えられるが、複数の電池モジュールが互いに隣接している場合には、電池モジュールから延出するワイヤハーネスを配索する際に、ワイヤハーネスが交錯してワイヤハーネスを誤って組み付ける可能性がある。特に、ワイヤハーネスをコネクタを介して接続する場合には、コネクタを誤って接続する可能性がある。

そこで、本発明では、ワイヤハーネスを保持する保持部材の部品点数の増加を抑制するとともに、ワイヤハーネスの誤配索を防止する電池パックを提供することを目的とする。

本発明の電池パックは、複数列及び複数段に隣接配置された複数の電池モジュールと、複数の前記電池モジュールを制御する制御部と、複数の前記電池モジュールの長軸方向の一端からそれぞれ延出し、コネクタを介して前記制御部にそれぞれ接続するワイヤハーネスと、少なくとも一部の前記電池モジュールの一端側に配設され、複数の前記電池モジュールの前記一端がそれぞれ固定されるモジュール固定部材と、前記モジュール固定部材に取り付けられ、前記コネクタが固定されるコネクタ固定部材とを備え、前記モジュール固定部材は、前記電池モジュールの前記ワイヤハーネスが延出する部分に対応する部分に複数の前記ワイヤハーネスが挿通する開口を有し、前記開口には、前記開口を複数の領域に仕切る突起が設けられ、前記各領域は１本の前記ワイヤハーネスしか挿通できないことを特徴とする。

本発明によれば、ワイヤハーネスを保持する保持部材の部品点数の増加を抑制できるとともに、ワイヤハーネスの誤配索を防止することができる。

電池パックの概略斜視図である。電池パックのコネクタ固定部材が配設された側面図である。電池モジュールと制御部とを接続するワイヤハーネスの模式図である。コネクタ固定部材の拡大斜視図である。固定片の図示を省略したダクト用開口及びワイヤハーネス用開口の拡大図である。

本発明の実施形態であるハイブリッド自動車に搭載される電池パック１００について図面を参照して説明する。図１、２に示すように、電池パック１００は、複数列及び複数段に隣接して配置された電池モジュール１，２，３，４，５，６と、電池モジュール１，２，３，４，５，６の電圧、温度等の情報に基づき電池モジュール１，２，３，４，５，６を制御する制御部２０と、電池モジュール１，２，３，４，５，６と制御部２０とをコネクタ３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃ，３４Ｃ，３５Ｃ，３６Ｃを介してそれぞれ接続するワイヤハーネス３０と、コネクタ３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃ，３４Ｃ，３５Ｃ，３６Ｃが固定されるコネクタ固定部材７０と、電池モジュール１，２，３，４，５，６を図示しない車体に固定する一対のモジュール固定部材５０，５０とを備えている。

電池モジュール１，２，３と電池モジュール４，５，６とは、それぞれ並列に配置されており、電池モジュール１，２，３の上部に電池モジュール４，５，６が載置されている。すなわち、電池モジュール１，２，３と電池モジュール４，５，６とは上下２段に重ねられている。

電池モジュール１，２，３，４，５，６が３列及び２段に隣接配置された状態で、電池モジュール１，２，３，４，５，６の両端には、一対のモジュール固定部材５０，５０がボルト５１によって固定されている。図１において、手間側のモジュール固定部材５０のみが図示されている。このように、一対のモジュール固定部材５０，５０によって、電池モジュール１，２，３，４，５，６が、その両端から挟持されて一体化されることにより、モジュール集合体１０が構成されている。モジュール固定部材５０の詳細については後述する。なお、電池パック１００の仕様に応じて、電池モジュールの数、配列及び段数を適宜変更することができる。

電池モジュール１，２，３，４，５，６の構成は、全て同様であるため、以下、電池モジュール４について説明し、その他の電池モジュール１，２，３，５，６の説明を省略する。電池モジュール４は、直方体形状であり、複数の単電池を備えている。単電池は、充放電可能な二次電池であり、例えば、円筒型のケースに収められたニッケル水素電池、リチウムイオン電池等である。

電池モジュール４の長軸方向（図中Ｙ方向）の一端側には、電池モジュール４の電圧、温度等の情報を制御部２０に出力するためのワイヤハーネス３０の第１のワイヤハーネス３４Ａが接続されている。電池モジュール１，２，３，４，５，６は、ワイヤハーネス３０の第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，３６Ａが延出する方向が同方向となるようにそれぞれ配設されている。

図２に示すように、電池モジュール１，２が隣接する間には、電池モジュール１，２，３，４，５，６を冷却するための冷却ダクト６０が電池モジュール１，２の長軸方向（Ｙ方向、図１参照）に沿って配置されている。冷却ダクト６０は、モジュール集合体１０を貫通しており、また、複数の通気孔を備えている。冷却ダクト６０の一端には、図示しない冷却ファンが接続されており、この冷却ファンからの送風を通気孔を介して各電池モジュール１，２，３，４，５，６の隙間に導くことによって、電池モジュール１，２，３，４，５，６を冷却する。

図１に戻り、制御部２０は、モジュール集合体１０の上部に配置されている。制御部２０には、ワイヤハーネス３０が接続する制御部コネクタ２１が設けられている。また、制御部２０は、図示しない車両のコントロールユニットに接続されており、電池モジュール１，２，３，４，５，６の状態をコントロールユニットに出力する。

図３にワイヤハーネス３０による配線の模式図を示す。図３に示すように、ワイヤハーネス３０は、電池モジュール１，２，３，４，５，６から延出する第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，３６Ａと、制御部コネクタ２１から延出する第２のワイヤハーネス３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂ，３６Ｂと、これら第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，３６Ａ及び第２のワイヤハーネス３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂ，３６Ｂを互いに接続するコネクタ３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃ，３４Ｃ，３５Ｃ，３６Ｃとを備えている。

コネクタ３１Ｃは、第１のワイヤハーネス３１Ａの一端に接続される第１のコネクタ３１Ｃ１と、第２のワイヤハーネス３１Ｂの一端に接続される第２のコネクタ３１Ｃ２とから構成されている。他のコネクタ３２Ｃ，３３Ｃ，３４Ｃ，３５Ｃ，３６Ｃもコネクタ３１Ｃと同様に構成されている。

第２のワイヤハーネス３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂ，３６Ｂの他端は、制御部コネクタ２１にそれぞれ接続されている。すなわち、制御部コネクタ２１から、６本のワイヤハーネスが延び出ている。図２において、１点鎖線で示すように、第２のワイヤハーネス３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂ，３６Ｂの６本は、まとめられて一体化されて１本のハーネスとして構成されている。

図１、２に示すように、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，３６Ａが接続されている側のモジュール固定部材５０は、電池モジュール１，２，３の端面及び電池モジュール４，５，６の端面の略下半分を覆う平板部材である。

モジュール固定部材５０の下部両端には、モジュール固定部材５０を図示しない車体に固定するための一対の固定片５２，５２がそれぞれ設けられている。固定片５２には、ボルトを挿通する貫通孔５２ａが設けられている。

図２、４、５に示すように、モジュール固定部材５０の冷却ダクト６０に対向する部分には、冷却ダクト６０を挿通する矩形状のダクト用開口５３が設けられている。冷却ダクトは、電池モジュール１，２が隣接する間に配設されているので、ダクト用開口５３も、電池モジュール１，２が隣接する間に配設されており、このため、ダクト用開口５３は、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａが電池モジュール１，２から延出する部分に配設されていることになる。

ダクト用開口５３には、このダクト用開口５３に連続して、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａを挿通するワイヤハーネス用開口５７が形成されている。すなわち、本発明では、冷却ダクト６０を挿通するダクト用開口５３の大きさを少し大きくすることにより、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａを挿通するワイヤハーネス用開口５７として利用している。つまり、モジュール固定部材５０の、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａが電池モジュール１，２から延出する部分には、ダクト用開口５３とワイヤハーネス用開口５７とから構成される一つの開口が形成されている。

図４、５に示すように、ワイヤハーネス用開口５７の上部縁の中央部には、この上部縁から冷却ダクト６０に向かって突出する突起５４が設けられている。突起５４は冷却ダクト６０の近傍まで突出している。この突起５４によって、ワイヤハーネス用開口５７は、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａが挿通する２つの領域５７ａ，５７ｂに仕切られている。仕切られた領域５７ａ，５７ｂの幅は、１本のワイヤハーネスが挿通する大きさであり、領域５７ａ，５７ｂには、１本のワイヤハーネスしか挿通することができない。

モジュール固定部材５０の上部には、第２のコネクタ３１Ｃ２，３２Ｃ２，３３Ｃ２，３４Ｃ２，３５Ｃ２，３６Ｃ２がそれぞれ固定されるコネクタ固定部材７０が設けられている。コネクタ固定部材７０は、第２のコネクタ３１Ｃ２，３２Ｃ２，３３Ｃ２，３４Ｃ２，３５Ｃ２，３６Ｃ２がそれぞれ固定されるコネクタ取付部７１と、モジュール固定部材５０に固定される固定部７２とを備えている。

コネクタ取付部７１は、断面Ｌ字形状の部材であり、モジュール固定部材５０と平行なコネクタ取付面７１ｂを備えている。コネクタ取付面７１ｂの電池モジュール１，２，３，４，５，６の反対側には、電池モジュール１，２，３，４，５，６と同様の配置状態で、第２のコネクタ３１Ｃ２，３２Ｃ２，３３Ｃ２，３４Ｃ２，３５Ｃ２，３６Ｃ２が配置されている。すなわち、第２のコネクタ３１Ｃ２，３２Ｃ２，３３Ｃ２が並列配置されており、第２のコネクタ３１Ｃ２，３２Ｃ２，３３Ｃ２の上方に、第２のコネクタ３４Ｃ２，３５Ｃ２，３６Ｃ２が並列配置されている。

第２のコネクタ３１Ｃ２，３２Ｃ２，３３Ｃ２，３４Ｃ２，３５Ｃ２，３６Ｃ２が取り付けられている部分は、カバー７１ｃによって覆われている。また、コネクタ取付面７１ｂには、第１のワイヤハーネス３５Ａ，３６Ａとの干渉を避けるための切り欠き７１ｄが設けられている。

そして、第２のコネクタ３１Ｃ２，３２Ｃ２，３３Ｃ２，３４Ｃ２，３５Ｃ２，３６Ｃ２には、対応する電池モジュール１，２，３，４，５，６の第１のコネクタ３１Ｃ１，３２Ｃ１，３３Ｃ１，３４Ｃ１，３５Ｃ１，３６Ｃ１がそれぞれ接続される。

また、第２のコネクタ３１Ｃ２，３２Ｃ２，３３Ｃ２，３４Ｃ２，３５Ｃ２，３６Ｃ２に接続する第２のワイヤハーネス３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂ，３６Ｂは、１本にまとめられて第２のコネクタ３１Ｃ２，３２Ｃ２の下部を通り、コネクタ取付部７１の側方に引き出されている。

なお、第２のコネクタ３１Ｃ２，３２Ｃ２，３３Ｃ２，３４Ｃ２，３５Ｃ２，３６Ｃ２の配置位置は、電池モジュール１，２，３，４，５，６の配置位置や、コネクタ接続作業の容易性を考慮して適宜変更することができる。

固定部７２は、コネクタ取付面７１ｂから下方に向かって延出する一対の固定片７２ａ，７２ｂから構成されている。一対の固定片７２ａ，７２ｂのうち、一方の固定片７２ａは、第２のコネクタ３２Ｃ２，３３Ｃ２の間に位置している。他方の固定片７２ｂは、第２のコネクタ３１Ｃ２，３２Ｃ２の間であり、かつ、ワイヤハーネス用開口５７の上部に位置している。固定片７２ａ，７２ｂは、ボルト５５，５５によってモジュール固定部材５０に固定されている。

他方の固定片７２ｂは、先端が下方（Ｚ方向）と左右方向（Ｘ方向）の３方向に突出しており、下方に突出する突片７３ａは、ワイヤハーネス用開口５７に設けられた突起５４に対応する位置まで延出している。左右方向に突出する突片７３ｂ、７３ｂは、ワイヤハーネス用開口５７の縁よりも延出している。左右方向の突片７３ｂ、７３ｂは、モジュール固定部材５０の表面から所定の距離離間している。所定距離とは、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａの直径よりも大きい距離である。すなわち、モジュール固定部材５０の表面と突片７３ｂ，７３ｂとの間には、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａが挿通できる間隔が形成されている。突片７３ｂ，７３ｂの先端は、モジュール固定部材５０の表面に向かって折り曲げられている。突片７３ｂ，７３ｂによって、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａを保持することができる。また、この突片７３ｂ，７３ｂの先端の折り曲げによって、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａの保持性を向上することができる。

なお、モジュール固定部材５０とコネクタ固定部材７０とは別々の部材であると説明したが、モジュール固定部材５０とコネクタ固定部材７０とを一体形成してもよい。一体形成することによって部品点数をさらに低減することができる。

次に、ワイヤハーネス３０の配索について説明する。図２において、電池モジュール３からの第１のワイヤハーネス３３Ａを、モジュール固定部材５０の側部に沿って配索する。そして、第１のコネクタ３３Ｃ１を第２のコネクタ３３Ｃ２に接続する。電池モジュール４からの第１のワイヤハーネス３４Ａの第１のコネクタ３４Ｃ１を第２のコネクタ３４Ｃ２に接続する。

電池モジュール５，６からの第１のワイヤハーネス３５Ａ，３６Ａの第１のコネクタ３５Ｃ１，３６Ｃ１を、コネクタ取付面７１ｂの切り欠き７１ｄに挿通して、第２のコネクタ３５Ｃ２，３６Ｃ２にそれぞれ接続する。

電池モジュール１からの第１のワイヤハーネス３１Ａの第１のコネクタ３１Ｃ１をワイヤハーネス用開口５７の領域５７ａに挿通して、第１のワイヤハーネス３１Ａを突起５４によって仕切られた領域５７ａに配索する。このとき、領域５７ａには１本のワイヤハーネスしか挿通できないので、第１のワイヤハーネス３１Ａを正規の位置に配索することができる（図５参照）。さらに、第１のワイヤハーネス３１Ａを、モジュール固定部材５０の表面と突片７３ｂとの間に挿入して、第１のワイヤハーネス３１Ａの第１のコネクタ３１Ｃ１を第２のコネクタ３１Ｃ２に接続する（図４参照）。

また、電池モジュール２からの第１のワイヤハーネス３２Ａも同様に、突起５４によって仕切られた領域５７ｂに配索し、モジュール固定部材５０の表面と突片７３ｂとの間に挿入して、第１のコネクタ３２Ｃ１を第２のコネクタ３２Ｃ２に接続する。

電池モジュール１，２の第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａの配索後、冷却ダクト６０をダクト用開口５３に挿入する。冷却ダクト６０が挿入されることにより、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａは、領域５７ａ，５７ｂにそれぞれ保持されることになり、電池モジュール１，２の第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａが交錯することがなく、第１のコネクタ３１Ｃ１，３２Ｃ１と第２のコネクタ３１Ｃ２，３１Ｃ２との接続する際に、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａの誤配索を防止することができる。

このように、１つのコネクタ固定部材７０によって、６つのコネクタ３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃ，３４Ｃ，３５Ｃ，３６Ｃを固定することができるので、コネクタ固定部材７０の数が増えることなく、部品点数の増加を抑制することができる。また、１カ所でコネクタ３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃ，３４Ｃ，３５Ｃ，３６Ｃの接続を行うことができるので、ワイヤハーネス配索及びコネクタ接続に関する作業性を向上することができる。

また、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａが隣接しても、突起５４により仕切られた領域５７ａ，５７ｂにより、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａを正規の配索経路にそれぞれ案内することができるので、ワイヤハーネス誤配索を防止することができる。さらに、冷却ダクト６０を挿通するダクト用開口５３を利用して、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａを配索しているので、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａの配索経路を短くすることができ、電池パック１００の小型化やワイヤハーネス３０の材料費の削減を図ることができる。また、冷却ダクト６０によって、領域５７ａ，５７ｂが略囲まれるので、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａの交錯をより抑制することができる。

なお、上述した実施形態では、冷却ダクト６０を挿通するダクト用開口５３を利用して、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａを配索していたが、ダクト用開口５３とは別に、ワイヤハーネス用開口５７及び突起５４を設けて、第１のワイヤハーネス３１Ａ，３２Ａの配索を行ってもよい。例えば、電池モジュール２，３の第１のワイヤハーネス３２Ａ，３３Ａが、電池モジュール２，３が互いに隣接する側から延出している場合には、電池モジュール２，３の間にワイヤハーネス用開口５７及び突起５４を形成し、このワイヤハーネス用開口５７及び突起５４を利用して第１のワイヤハーネス３２Ａ，３３Ａを配索してもよい。

１，２，３，４，５，６電池モジュール、１０モジュール集合体、２０制御部、２１制御部コネクタ、３０ワイヤハーネス、３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，３６Ａ第１のワイヤハーネス、３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂ，３６Ｂ第２のワイヤハーネス、３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃ，３４Ｃ，３５Ｃ，３６Ｃコネクタ、３１Ｃ１，３２Ｃ１，３３Ｃ１，３４Ｃ１，３５Ｃ１，３６Ｃ１第１のコネクタ、３１Ｃ２，３２Ｃ２，３３Ｃ２，３４Ｃ２，３５Ｃ２，３６Ｃ２第２のコネクタ、４０コネクタ固定部材、５０モジュール固定部材、５３ダクト用開口、５４突起、５７ワイヤハーネス用開口、５７ａ，５７ｂ領域、６０冷却ダクト、７０コネクタ固定部材、７１コネクタ取付部、７１ｂコネクタ取付面、７１ｃカバー、７１ｄ切り欠き、７２固定部、７２ａ，７２ｂ固定片、７３ａ，７３ｂ突片、１００電池パック。

Claims

複数列及び複数段に隣接配置された複数の電池モジュールと、
複数の前記電池モジュールを制御する制御部と、
複数の前記電池モジュールの長軸方向の一端からそれぞれ延出し、コネクタを介して前記制御部にそれぞれ接続するワイヤハーネスと、
少なくとも一部の前記電池モジュールの一端側に配設され、複数の前記電池モジュールの前記一端がそれぞれ固定されるモジュール固定部材と、
前記モジュール固定部材に取り付けられ、前記コネクタが固定されるコネクタ固定部材と、
を備え、
前記モジュール固定部材は、前記電池モジュールの前記ワイヤハーネスが延出する部分に対応する部分に複数の前記ワイヤハーネスが挿通する開口を有し、
前記開口には、前記開口を複数の領域に仕切る突起が設けられ、前記各領域は１本の前記ワイヤハーネスしか挿通できないことを特徴とする電池パック。