JP7063794B2 - Power storage device - Google Patents
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Description
本開示は、蓄電装置に関する。 The present disclosure relates to a power storage device.
蓄電装置は、蓄電モジュールをケース内に備える。複数の蓄電セルを所定方向に積層することによって蓄電モジュールが構成される。下記の特許文献1,2に開示されているように、蓄電モジュールの温度を最適化するために、すなわちより少ない積層数の蓄電セルを備えた蓄電モジュールがより高い効率で充放電することを可能とするために、蓄電装置には冷却器およびヒータが設けられる。
The power storage device includes a power storage module in the case. A power storage module is configured by stacking a plurality of power storage cells in a predetermined direction. As disclosed in
一般的に、蓄電セルの上面側には正極端子および負極端子が配置されるため、冷却器およびヒータは蓄電セル(蓄電モジュール)の底面側に配置される。特許文献1,2に開示された冷却器およびヒータは、鉛直方向に積層されており、蓄電セルの底面と冷却器との間にヒータが挟まれている。このような構成を採用した場合には、蓄電モジュールに発生した振動の影響をヒータが受けやすく、ヒータが損傷しやすい。
Generally, since the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are arranged on the upper surface side of the storage cell, the cooler and the heater are arranged on the bottom surface side of the storage cell (storage module). The coolers and heaters disclosed in
振動の影響を低減するために、冷却器の側方にヒータを配置することが考えられる。しかしながら、冷却器とヒータとを単に横方向に並べたという構成のみでは、冷却器に保護用の絶縁部材を設け、ヒータにも保護用の絶縁部材を別途設ける必要が生じる。 In order to reduce the influence of vibration, it is conceivable to place a heater on the side of the cooler. However, if the cooler and the heater are simply arranged side by side, it is necessary to provide a protective insulating member in the cooler and separately provide a protective insulating member in the heater.
本開示は、蓄電モジュールの底面側に配置された冷却器およびヒータにそれぞれ別々の絶縁部材を設ける必要のない新規な構成を採用した蓄電装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present disclosure to provide a power storage device adopting a novel configuration in which it is not necessary to provide separate insulating members for the cooler and the heater arranged on the bottom surface side of the power storage module.
蓄電装置は、第1方向に積層された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールと、上記蓄電モジュールの底面側に配置され、上記蓄電モジュールを冷却する冷却器と、上記蓄電モジュールの上記底面側に配置され、上記第1方向および鉛直方向の双方に対して直交する方向である第2方向において上記冷却器に隣り合い、上記蓄電モジュールを昇温させるヒータと、上記冷却器から見て上記第2方向において上記ヒータの側に位置する上記冷却器の側部、または、上記ヒータから見て上記第2方向において上記冷却器の側に位置する上記ヒータの側部に設けられた固定部と、を備え、上記冷却器と上記ヒータとは、上記固定部を介して相互に一体化されており、上記蓄電装置は、上記冷却器と上記固定部と上記ヒータとの全体を一体的に被覆する、絶縁部材をさらに備える。 The power storage device is arranged on a power storage module including a plurality of power storage cells stacked in the first direction, a cooler arranged on the bottom surface side of the power storage module to cool the power storage module, and on the bottom surface side of the power storage module. The heater is adjacent to the cooler in the second direction, which is orthogonal to both the first direction and the vertical direction, and raises the temperature of the power storage module, and the second direction as seen from the cooler. The present invention includes a side portion of the cooler located on the side of the heater, or a fixed portion provided on the side portion of the heater located on the side of the cooler in the second direction when viewed from the heater. The cooler and the heater are integrated with each other via the fixed portion, and the power storage device integrally covers the cooler, the fixed portion, and the heater as a whole. Further members are provided.
上記蓄電装置によれば、冷却器およびヒータは絶縁部材によって適切に保護され、絶縁部材によって冷却器およびヒータが蓄電モジュールから絶縁されるため、蓄電モジュールからの短絡が生じる可能性が低減される。冷却器に一体型としてヒータを搭載した構成であり、当該構成によれば、冷却器とヒータとによって規定される高さを低くしやすく、省スペース化が図れる。蓄電モジュールの底面側に配置された冷却器およびヒータにそれぞれ別々の絶縁部材を設ける必要もない。部品点数や搭載工数の減少により、製造コストの低減も期待できる。 According to the power storage device, the cooler and the heater are appropriately protected by the insulating member, and the cooler and the heater are insulated from the power storage module by the insulating member, so that the possibility of a short circuit from the power storage module is reduced. The heater is mounted on the cooler as an integral type, and according to the configuration, the height defined by the cooler and the heater can be easily lowered, and space can be saved. It is not necessary to provide separate insulating members for the cooler and the heater arranged on the bottom surface side of the power storage module. Manufacturing costs can also be expected to decrease due to the reduction in the number of parts and man-hours for mounting.
本開示の蓄電装置によれば、蓄電モジュールの底面側に配置された冷却器およびヒータにそれぞれ別々の絶縁部材を設ける必要のない新規な構成が得られる。 According to the power storage device of the present disclosure, it is possible to obtain a novel configuration in which it is not necessary to provide separate insulating members for the cooler and the heater arranged on the bottom surface side of the power storage module.
以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態の説明においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the embodiments shown below, the same or common parts may be designated by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof may not be repeated.
[実施の形態1]
(車両100)
図1は、蓄電装置5を搭載した車両100を示す図である。車両100は、車両本体1、回転電機2,3、PCU4(PCU:Power Control Unit)、蓄電装置5、および、図示しないエンジン等を含む。
[Embodiment 1]
(Vehicle 100)
FIG. 1 is a diagram showing a
蓄電装置5は、充放電可能な二次電池から構成される。蓄電装置5は電力をPCU4に供給し、PCU4に供給された電力により回転電機2が駆動し、これにより車両100が走行する。回転電機3は主に発電機として機能し、回転電機3によって発電された電力はPCU4を通して蓄電装置5に供給される。蓄電装置5はたとえば車両本体1内に搭載される。蓄電装置5は車両本体1の内部に限られず、車両本体1のフロアパネルの下面のような車両本体1の外部に配置してもよい。
The
本開示に係る蓄電装置5は、ハイブリッド車両のみならず、電気自動車や燃料電池車両にも適用することができる。ハイブリッド車両に適用される蓄電装置5は、シリーズ方式、パラレル方式およびシリーズ・パラレル方式のいずれにも適用することができる。蓄電装置5は、回転電機が2つ設けられたハイブリッド車両に限られず、回転電機が1つ設けられた、いわゆるワンモータハイブリッドにも適用することができる。
The
(蓄電装置5)
図2は、蓄電装置5を示す断面図であり、水平方向に対して平行な断面によって蓄電装置5を仮想的に切断した際に現れる様子を示している。図3は、蓄電装置5を示す断面図であり、鉛直方向に対して平行な断面によって蓄電装置5を仮想的に切断した際に現れる様子を示している。図4は、図3中のIV-IV線に沿った矢視断面図である。
(Power storage device 5)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the
図2~図4に示すように、蓄電装置5は、ケース6、蓄電モジュール7、エンドプレート8a,8b、拘束バンド9a,9b(図2)、伝熱部材10(図3,図4)、冷却器11、ヒータ12、固定部13(図4)、および絶縁部材14(図4)を備える。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
蓄電モジュール7は、ケース6内に収容されている。蓄電モジュール7は、第1方向(矢印DR1方向)に積層された複数の蓄電セル7aを含む。蓄電セル7aは、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池などの二次電池から構成され、角型形状を有している。蓄電セル7aは、液状の電解質を用いるものであってもよいし、固体状の電解質を用いるものであってもよい。隣り合う蓄電セル7aの間の絶縁を確保するために、隣り合う蓄電セル7aの間には必要に応じて、絶縁用の隔壁7bが介装される。
The
エンドプレート8aは、蓄電モジュール7の矢印DR1方向における一端に設けられており、エンドプレート8bは、蓄電モジュール7の矢印DR1方向における他端に設けられている。拘束バンド9a,9bによって、エンドプレート8aとエンドプレート8bとが接続され、エンドプレート8aとエンドプレート8bとの間に蓄電モジュール7が拘束(押圧固定)されている。
The
伝熱部材10は、薄板状またはシート状の形状を有しており、複数の蓄電セル7aの各々の底面7c側において面状に延びるように配置されている。伝熱部材10は主として、蓄電モジュール7と冷却器11との間の熱伝導性(たとえば密着性)を向上させるとともに、蓄電モジュール7とヒータ12との間の熱伝導性(たとえば密着性)を向上させるという機能を有し、伝熱部材10の存在によりこれらの間の熱抵抗が低減される。伝熱部材10は必須の構成ではなく、必要に応じて用いられるとよい。
The
冷却器11は、蓄電モジュール7の底面7c側に配置され、蓄電モジュール7(複数の蓄電セル7a)を冷却する。冷却器11は、たとえばアルミ製の板状部材の内部に冷媒流路11a(図4)を形成することで構成され、伝熱部材10に対して蓄電モジュール7とは反対側に位置する。
The cooler 11 is arranged on the
冷媒流路11aに冷媒が供給され、アルミ製の上記板状部材を介して冷媒と複数の蓄電セル7aとの間で熱交換(冷却)が行なわれる。冷媒流路11aは、矢印AR1方向に沿って直線状に延在する形状を有していてもよいし、矢印AR1方向に沿って蛇行しながら延在する湾曲管の形状を有していてもよい。
The refrigerant is supplied to the
ヒータ12も、蓄電モジュール7の底面7c側に配置され、蓄電モジュール7(複数の蓄電セル7a)を昇温させる。第1方向(矢印AR1方向)および鉛直方向Hの双方に対して直交する方向である第2方向(矢印DR2方向)において冷却器11に隣り合うように配置されている。ヒータ12は、たとえば電熱線型のヒータである。ヒータ12はたとえば、冷却器11を構成しているアルミ製の上記板状部材を昇温させることで、間接的に蓄電モジュール7(複数の蓄電セル7a)を昇温させる。
The
固定部13は、冷却器11から見て第2方向(矢印DR2方向)においてヒータ12の側に位置する冷却器11の側部11b(図4)に設けられている。固定部13は、たとえばブラケットであり、ヒータ12を内側に収容するための凹部を有している。一例として、固定部13は冷却器11の側部11bに、溶接等の手段により接合されている。固定部13(凹部)の内側にヒータ12を配置した状態で、ヒータ12の上面側をアルミテープ等で覆うとよい。冷却器11とヒータ12とは、固定部13を介して相互に一体化される。ヒータ12の上面位置は、冷却器11の上面位置よりも高くならないようにするとよい。
The fixing
本実施の形態では、冷却器11に比べてヒータ12の方が十分に小さいため、固定部13は、冷却器11から見て第2方向(矢印DR2方向)においてヒータ12の側に位置する冷却器11の側部11b(図4)に設けられている。冷却器11およびヒータ12の大小関係はこれに限られない。たとえば冷却器11およびヒータ12の大きさによっては、固定部13はヒータ12の側部に設けられていてもよい。すなわち固定部13は、ヒータ12から見て第2方向(矢印DR2方向)において冷却器11の側に位置するヒータ12の側部に設けられていてもよく、この場合も、冷却器11とヒータ12とは、固定部13を介して相互に一体化される。
In the present embodiment, since the
本実施の形態の蓄電装置5は、冷却器11と固定部13とヒータ12との全体を一体的に被覆する、絶縁部材14をさらに備えている。絶縁部材14は、たとえばフィルム形状(ラミネートフィルムの形状)を有しており、冷却器11と固定部13とヒータ12との全体を保護する。
The
図3に示すように、冷却器11の下方には押圧部材15aが配置されていてもよい。押圧部材15aは、板ばね等の、適度な弾性を発揮することが可能な部材から構成される。押圧部材15aは樹脂製であってもよいし金属製であってもよい。押圧部材15aは、冷却器11に対して伝熱部材10とは反対側に配置され、冷却器11を伝熱部材10の側に付勢する。冷却器11は、絶縁部材14と伝熱部材10とを介して、複数の蓄電セル7aの各々の底面7cに押し付けられる。伝熱部材10の上面は、複数の蓄電セル7aの各々の底面7cに密着する。以上のような構成を備えた押圧部材15aは必須の構成ではなく、必要に応じて用いられるとよい。
As shown in FIG. 3, the pressing
ヒータ12も、必要に応じて、複数の蓄電セル7aの各々の底面7cに、絶縁部材14と伝熱部材10とを介して押し付けられていてもよい。この場合、ヒータ12の熱の一部は、冷却器11を構成しているアルミ製の上記板状部材と、伝熱部材10とを介して間接的に蓄電モジュール7に伝達される。これに加えて、ヒータ12の熱の他の一部は、冷却器11を介さずに伝熱部材10を介して蓄電モジュール7に伝達されることも可能になる。ヒータ12は、固定部13を介して冷却器11と一体化されている。押圧部材15aによる押圧力は、冷却器11および固定部13を介してヒータ12に間接的に付与され得る。押圧部材15aによる押圧力は、直接的にヒータ12に付与されてもよい。
If necessary, the
以下、上述の実施の形態1における作用および効果について、図5,図6にそれぞれ示す比較例1,2を参照しながら説明する。 Hereinafter, the actions and effects of the first embodiment will be described with reference to Comparative Examples 1 and 2 shown in FIGS. 5 and 6, respectively.
(比較例1,2)
図5は、比較例1における蓄電装置5Yを示す断面図であり、実施の形態1における図4に対応している。蓄電装置5Yにおいては、冷却器11およびヒータ12が鉛直方向Hに積層されている。冷却器11の下方にヒータ12が設けられている。このような構成を採用した場合、冷却器11とヒータ12とによって規定される高さH2が高くなりやすく、省スペース化という点で改善の余地がある。
(Comparative Examples 1 and 2)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the
図5に示すような構成とは異なり、ヒータ12の下方に冷却器11を設ける、すなわち、蓄電モジュール7(蓄電セル7a)の底面7cと冷却器11との間にヒータ12を挟むという構成も考えられる。当該構成においても、冷却器11とヒータ12とによって規定される高さH2が高くなりやすく、省スペース化という点で改善の余地がある。このような構成を採用した場合、蓄電モジュール7に発生した振動の影響をヒータ12が受けやすく、ヒータ12が損傷しやすいということも懸念される。
Unlike the configuration shown in FIG. 5, the cooler 11 is provided below the
図6は、比較例2における蓄電装置5Zを示す断面図であり、実施の形態1における図4に対応している。蓄電装置5Zにおいては、比較例1におけるヒータ12(図4)の代わりに、シート型ヒータ16が用いられている。上方から下方に向かって、押当材15b、冷却器11およびシート型ヒータ16の順で配置されている。シート型ヒータ16を用いる場合であっても、冷却器11とシート型ヒータ16とによって規定される高さH3が高くなりやすく、省スペース化という点で改善の余地がある。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the
図7は、シート型ヒータ16の分解した状態を示す斜視図である。シート型ヒータ16は、たとえば、シート17上に電熱線型のヒータ18を貼り付け(あるいは縫い付け)、これらの両側に樹脂カバー19a,19bを配置することで構成される。樹脂カバー19a,19bは、ヒータ18付のシート17を両側から挟み込む。
FIG. 7 is a perspective view showing a disassembled state of the
シート型ヒータ16を蓄電モジュール7に対して固定したり、シート型ヒータ16を冷却器11と一体化したりする際、ズレや摺れが生じることでヒータ18が傷ついてしまうことは、樹脂カバー19a,19bによって抑制される。樹脂カバー19a,19bは、ヒータ18付のシート17を振動の影響からも保護することができる。しかしながら、樹脂カバー19a,19bの存在は高さ方向における体格増を招くこととなる。
When the
冒頭で述べたように、振動などの影響を低減するために冷却器11の側方にヒータ12を配置することが考えられる。冷却器11とヒータ12とを単に横方向に(矢印DR2方向)並べたという構成のみでは、高さ方向における体格増を招くことは抑制されるが、冷却器11に保護用の絶縁部材を設け、ヒータ12にも保護用の絶縁部材を別途設ける必要が生じる。
As mentioned at the beginning, it is conceivable to arrange the
(実施の形態1の作用および効果)
実施の形態1においては、冷却器11とヒータ12とは固定部13を介して相互に一体化されており、絶縁部材14は、冷却器11と固定部13とヒータ12との全体を一体的に被覆している。冷却器11およびヒータ12は絶縁部材14によって適切に保護される。絶縁部材14によって冷却器11およびヒータ12が蓄電モジュール7から絶縁されるため、蓄電モジュール7からの短絡が生じる可能性も低減される。
(Action and effect of Embodiment 1)
In the first embodiment, the cooler 11 and the
実施の形態1の蓄電装置5は、冷却器11に一体型としてヒータ12を搭載した構成であり、当該構成によれば、冷却器11とヒータ12とによって規定される高さH1(図4)を低くしやすく、省スペース化が図れる。たとえば、冷却器11とヒータ12とによって規定される高さH1は、冷却器11の高さに略等しい。冷却器11に一体型としてヒータ12を搭載した構成によれば、搭載工程の省力化も可能である。蓄電モジュール7の底面7c側に配置された冷却器11およびヒータ12にそれぞれ別々の絶縁部材を設ける必要もない。部品点数や搭載工数の減少により、製造コストの低減も期待できる。
The
電気自動車(EV、HV、PHVなど)においては、蓄電装置を車両の底面などに搭載される場合があり、走行安定性や車室内のスペースの確保に向けて蓄電装置の高さ方向の低減が大きな課題となっている。実施の形態1における蓄電装置5はこのような要望にも応え得るものである。
In electric vehicles (EV, HV, PHV, etc.), the power storage device may be mounted on the bottom of the vehicle, and the height direction of the power storage device is reduced to ensure running stability and space in the vehicle interior. It has become a big issue. The
[実施の形態2]
図8は、実施の形態2における蓄電装置5Aを示す断面図であり、実施の形態1における図4に対応している。蓄電装置5Aは、固定部11cを備えている。固定部11cは、実施の形態1における固定部13に対応している。
[Embodiment 2]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the
固定部11cは、冷却器11(冷媒流路11a)を構成しているたとえばアルミ製の板状部材に一体的に設けられている。固定部11cも、冷却器11(冷媒流路11a)から見て第2方向(矢印DR2方向)においてヒータ12の側に位置する冷却器11の側部11b(より具体的には側部11bの内部)に設けられている。
The fixing
固定部11c(凹部)の内側にヒータ12を配置した状態で、ヒータ12の上面側をアルミテープ等で覆うとよい。冷却器11とヒータ12とは、固定部11cを介して相互に一体化される。ヒータ12の上面位置は、冷却器11の上面位置よりも高くならないようにするとよい。以上のような構成を備えた蓄電装置5Aであっても、上述の実施の形態1と同様の作用および効果を得ることが可能である。
It is preferable to cover the upper surface side of the
[実施の形態3]
図9は、実施の形態3における蓄電装置5Bを示す断面図であり、実施の形態1における図4に対応している。蓄電装置5Bにおいては、冷却器11が上部材11mと下部材11nとを有している。固定部13は、冷却器11(冷媒流路11a)から見て第2方向(矢印DR2方向)においてヒータ12の側に位置する冷却器11の側部11dに設けられている(より具体的には、固定部13は側部11dの下面に接合されている)。
[Embodiment 3]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the
すなわち本開示における「側部」の技術的意義は、側面(実施の形態1における側部11bに相当)を含むだけでなく、側面から第2方向(矢印DR2方向)においてやや内側に位置する部位も「側部」の概念に含まれるものである。たとえば、第2方向(矢印DR2方向)において、冷媒流路11aよりも外側に位置する部分が、冷却器11の側部として定義可能である。
That is, the technical significance of the "side portion" in the present disclosure is not only the side surface (corresponding to the
本実施の形態においては、固定部13およびヒータ12の双方が、冷却器11の側部11dの底面側に位置している。固定部13(凹部)の内側にヒータ12を配置した状態で、ヒータ12の上面側をアルミテープ等で覆う必要はない。製造コストのさらなる低減が期待できる。図9に示すような構成に限られず、側部11dと固定部13との上下関係は図9に示す構成の逆であってもよい。この場合、側部11dの上面に固定部13が下向きのU字形状となるように配置され、そのように配置された固定部13の内側にヒータ12が配置される。これらの構成を備えた蓄電装置5Bであっても、上述の実施の形態1,2と同様の作用および効果を得ることが可能である。
In the present embodiment, both the fixing
以上、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 As described above, the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 車両本体、2,3 回転電機、4 PCU、5,5A,5B,5Y,5Z 蓄電装置、6 ケース、7 蓄電モジュール、7a 蓄電セル、7b 隔壁、7c 底面、8a,8b エンドプレート、9a,9b 拘束バンド、10 伝熱部材、11 冷却器、11a 冷媒流路、11b,11d 側部、11c,13 固定部、11m 上部材、11n 下部材、12,18 ヒータ、14 絶縁部材、15a 押圧部材、15b 押当材、16 シート型ヒータ、17 シート、19a,19b 樹脂カバー、100 車両、H 鉛直方向、H1,H2,H3 高さ。 1 Vehicle body, 2,3 rotary electric machine, 4PCU, 5,5A, 5B, 5Y, 5Z power storage device, 6 cases, 7 power storage module, 7a power storage cell, 7b partition wall, 7c bottom surface, 8a, 8b end plate, 9a, 9b Restraint band, 10 heat transfer member, 11 cooler, 11a refrigerant flow path, 11b, 11d side part, 11c, 13 fixing part, 11m upper member, 11n lower member, 12,18 heater, 14 insulation member, 15a pressing member , 15b presser material, 16 sheet type heater, 17 sheet, 19a, 19b resin cover, 100 vehicles, H vertical direction, H1, H2, H3 height.
Claims (1)
第1方向に積層された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールの底面側に配置され、前記蓄電モジュールを冷却する冷却器と、
前記蓄電モジュールの前記底面側に配置され、前記第1方向および鉛直方向の双方に対して直交する方向である第2方向において前記冷却器に隣り合い、前記蓄電モジュールを昇温させるヒータと、
前記冷却器から見て前記第2方向において前記ヒータの側に位置する前記冷却器の側部、または、前記ヒータから見て前記第2方向において前記冷却器の側に位置する前記ヒータの側部に設けられた固定部と、を備え、
前記冷却器と前記ヒータとは、前記固定部を介して相互に一体化されており、
前記蓄電装置は、
前記冷却器と前記固定部と前記ヒータとの全体を一体的に被覆する、絶縁部材をさらに備える、
蓄電装置。 It ’s a power storage device,
A power storage module containing a plurality of power storage cells stacked in the first direction,
A cooler arranged on the bottom surface side of the power storage module to cool the power storage module, and
A heater arranged on the bottom surface side of the power storage module, adjacent to the cooler in a second direction orthogonal to both the first direction and the vertical direction, and raising the temperature of the power storage module.
The side of the cooler located on the side of the heater in the second direction when viewed from the cooler, or the side of the heater located on the side of the cooler in the second direction when viewed from the heater. With a fixed part provided in
The cooler and the heater are integrated with each other via the fixing portion.
The power storage device is
Further comprising an insulating member that integrally covers the entire cooler, the fixing portion and the heater.
Power storage device.
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