特開 2023-176081 蓄電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023176081

(43)【公開日】2023-12-13

(54)【発明の名称】蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20231206BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20231206BHJP

   H01M 50/298 20210101ALI20231206BHJP

   H02H 5/08 20060101ALI20231206BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20231206BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401D

H01M10/48 P

H01M10/48 Z

H01M50/298

H02H5/08 130

H02J7/00 Y

H01M50/284

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022088169

(22)【出願日】2022-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】内山 敏夫

(72)【発明者】

【氏名】久保 和樹

(72)【発明者】

【氏名】村田 崇

(72)【発明者】

【氏名】東 慎輔

(72)【発明者】

【氏名】杉山 雅章

(72)【発明者】

【氏名】徳田 竜也

【テーマコード（参考）】

5G503

5H030

5H040

【Ｆターム（参考）】

5G503BA01

5G503BB01

5G503EA08

5H030AA06

5H030AA10

5H030AS01

5H030FF41

5H030FF51

5H040AA18

5H040AS01

5H040AT06

5H040DD26

(57)【要約】

【課題】電池モジュールに水が到達する前に浸水を検知できる蓄電装置を提供する。
【解決手段】蓄電装置は、電池セル１１を含む電池モジュール１０と、電池モジュール１０の上方に配置された電気機器と、アース接続された第１ワイヤハーネスと、電気機器に接続された第２ワイヤハーネスと、第１ワイヤハーネスと第２ワイヤハーネスとが間隔を空けて配置された水検知部４０と、を備えている。水検知部４０は、電池セル１１の下面１１Ｂより下方に位置している。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池セルを含む電池モジュールと、
前記電池モジュールの上方に配置された電気機器と、
アース接続された第１ワイヤハーネスと、
前記電気機器に接続された第２ワイヤハーネスと、
前記電池セルの下面より下方に位置し、前記第１ワイヤハーネスと前記第２ワイヤハーネスとが間隔を空けて配置された、水検知部と、を備える、蓄電装置。

【請求項2】

前記第１ワイヤハーネスと前記第２ワイヤハーネスとの通電を検知する通電検知部をさらに備える、請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項3】

前記通電検知部が通電を検知したときに、前記蓄電装置のユーザの携帯端末に通知する、通知部をさらに備える、請求項２に記載の蓄電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０２１－１２５４００号公報（特許文献１）には、１以上の電池モジュールと、電池モジュールの上方に配置された基板などの電気機器とを備え、箱状のケースで覆われた定置型電池が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１２５４００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

安全性の観点から、基板などの電気機器を蓄電装置内の上方に配置したい要求がある。一方、蓄電装置が浸水した場合に、電池モジュールに水が到達する前に水を検知したい要求がある。

【0005】

本開示では、電池モジュールに水が到達する前に浸水を検知できる、蓄電装置が提案される。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る蓄電装置は、電池セルを含む電池モジュールと、電池モジュールの上方に配置された電気機器と、アース接続された第１ワイヤハーネスと、電気機器に接続された第２ワイヤハーネスと、第１ワイヤハーネスと第２ワイヤハーネスとが間隔を空けて配置された水検知部と、を備えている。水検知部は、電池セルの下面より下方に位置している。

【0007】

電池セルよりも下方に水検知部が配置されていることで、電池セルが浸水するよりも前に水検知部が浸水し、水検知部が浸水した時点で蓄電装置の浸水を検知できる。したがって、電池モジュールに水が到達する前に、蓄電装置の浸水を検知することができる。

【0008】

上記の蓄電装置は、第１ワイヤハーネスと第２ワイヤハーネスとの通電を検知する通電検知部をさらに備えてもよい。第１ワイヤハーネスと第２ワイヤハーネスとの間の空間に存在する水を介して第１ワイヤハーネスと第２ワイヤハーネスとが通電したことを検知することができ、これにより蓄電装置の浸水を精度よく検知することができる。

【0009】

上記の蓄電装置は、通電検知部が通電を検知したときに蓄電装置のユーザの携帯端末に通知する、通知部をさらに備えてもよい。このようにすれば、蓄電装置のユーザは、蓄電装置の浸水が発生したときに、迅速に浸水を認識することができる。

【発明の効果】

【0010】

本開示の蓄電装置によると、電池モジュールに水が到達する前に浸水を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】蓄電装置の外観の概略を示す斜視図である。

【図2】密閉カバーを取り外した状態の蓄電装置の概略を示す斜視図である。

【図3】水検知部の拡大図である。

【図4】水検知部の回路図である。

【図5】水検知部と電池セルとの上下位置関係を示す図である。

【図6】蓄電装置内の浸水を検知した場合にユーザに通知するシステム構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

【0013】

図１は、蓄電装置１の外観の概略を示す斜視図である。蓄電装置１は、たとえば、家庭用蓄電池として使用される。蓄電装置１は、ベースプレート３と、密閉カバー６とを備えている。密閉カバー６は、トップカバー７と、サイドカバー８とを有している。トップカバー７は、蓄電装置１の上面を構成し、後述する電池モジュール１０などを上方から覆う。サイドカバー８は、蓄電装置１の側面を構成し、電池モジュール１０などを側方から覆う。密閉カバー６は、下方に開口する蓋状の形状を有している。

【0014】

家庭用蓄電池は屋外に設置されることが一般的である。屋外に設置される蓄電装置１は、雨水などに曝される。蓄電装置１の機能を維持するために、蓄電装置１は密閉構造となっている。密閉カバー６の下縁が、ベースプレート３の上面に液密に取り付けられている。ベースプレート３と密閉カバー６との間から、雨水または塵埃などの異物が蓄電装置１の内部に入り込むことが防止されている。密閉カバー６とベースプレート３との間に、シール材が設けられてもよい。シール材は、弾性の樹脂材料またはゴム材料で形成されてもよい。

【0015】

ベースプレート３は、下面に取付部４，５を有している。取付部４，５は、基礎などの設置場所に蓄電装置１を固定するために設けられている。

【0016】

図２は、蓄電装置１を密閉する密閉カバー６を取り外した状態の、蓄電装置１の概略を示す斜視図である。蓄電装置１の内部は、複数階建て構造である。蓄電装置１は、電池モジュール１０を備えている。実施形態の電池モジュール１０は、二段に積み重ねられている。ベースプレート３の上面に設けられた第１フロア部２１に、一段目の電池モジュール１０が搭載されている。第１フロア部２１の上方の第２フロア部２２に、二段目の電池モジュール１０が搭載されている。

【0017】

ベースプレート３の上面に、複数のフレーム部２５が固定されている。フレーム部２５は、ベースプレート３の上面に対して垂直に延びている。複数のフレーム部２５は、互いに平行に延びている。フレーム部２５は、第２フロア部２２を支持している。二段目の電池モジュール１０は、第２フロア部２２を介して、フレーム部２５に支持されている。図２中の奥側のフレーム部２５に、電池モジュール１０を側方から覆うサイドプレート２６が取り付けられている。図２中の手前側のフレーム部２５にも同様のサイドプレートが取り付けられているが、図解を容易にするために当該サイドプレートは図示を省略されている。

【0018】

フレーム部２５は、第３フロア部２３をさらに支持している。第３フロア部２３は、第２フロア部２２の上方に配置されている。第３フロア部２３に、電気機器３１，３２，３３が搭載されている。電気機器３１は、たとえば電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit）であってもよい。電気機器３２は、たとえば電圧センサであってもよい。電気機器３３は、たとえばジャンクションボックスであってもよい。電気機器３１，３２，３３は、電池モジュール１０の上方に配置されている。第３フロア部２３にはまた、アース点３４が設けられている。アース点３４は、電気的に接地されている。

【0019】

電池モジュール１０は、必ずしも二段に搭載されていなくてもよい。一段の電池モジュール１０がベースプレート３に搭載され、二段目またはそれより高い任意の階に電気機器３１，３２，３３が搭載されていてもよい。電池モジュール１０が三段以上に積み重ねられてもよい。

【0020】

ベースプレート３の上面にはまた、ブラケット２８が固定されている。ブラケット２８は、電池モジュール１０の長手方向（電池セルの積層方向）における電池モジュール１０の端面に対向して配置されている。ブラケット２８は、水検知部４０を支持している。水検知部４０は、電気機器３１，３２，３３よりも下方に配置されている。電気機器３１，３２，３３は、蓄電装置１の最上部に配置されている。水検知部４０は、蓄電装置１の最下部に配置されている。

【0021】

図３は、水検知部４０の拡大図である。図４は、水検知部４０の回路図である。蓄電装置１は、第１ワイヤハーネス４１と第２ワイヤハーネス４２とを備えている。第１ワイヤハーネス４１の一方端は、蓄電装置１の内部のアース点３４に接続されている。第１ワイヤハーネス４１は、アース接続されている。第１ワイヤハーネス４１は、アース点３４から引き出されたアース線である。第２ワイヤハーネス４２の一方端は、電気機器３３に接続されている。第２ワイヤハーネス４２は、電気機器３３から引き出された電源線である。

【0022】

第１ワイヤハーネス４１の他方端は、導電端部４５に接続されている。一方端と他方端との間の第１ワイヤハーネス４１は、被覆部４３により被覆されている。第２ワイヤハーネス４２の他方端は、導電端部４６に接続されている。一方端と他方端との間の第２ワイヤハーネス４２は、被覆部４４により被覆されている。導電端部４５と導電端部４６とは、互いに距離を空けて配置されており、互いに接続はされていない。第１ワイヤハーネス４１の他方端と第２ワイヤハーネス４２の他方端とが間隔を空けて配置されることにより、水検知部４０が形成されている。

【0023】

図５は、水検知部４０と電池セル１１との上下位置関係を示す図である。電池モジュール１０は、電池セル１１を含んでいる。電池モジュール１０は、複数の電池セル１１が積層方向に積層された積層体を有している。複数の電池セル１１は、ベースプレート３の上面に沿う方向に並んで配置されている。複数の電池セル１１の各々は、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの二次電池である。積層方向に隣り合う２つの電池セル１１が、図示しない接続部により互いに電気的に接続されて、電池モジュール１０が形成されている。電池モジュール１０は、電池セル１１の積層方向の端部に配置されるエンドプレート１２を有している。

【0024】

電池セル１１は、下面１１Ｂを有している。電池セル１１の下面１１Ｂは、ベースプレート３の上面に向き合っている。図５に示されるように、水検知部４０は、電池セル１１の下面１１Ｂよりも下方に位置している。上下方向において、水検知部４０は、電池セル１１の下面１１Ｂとベースプレート３の上面との間に配置されている。水検知部４０は、電池セル１１の下面１１Ｂよりもベースプレート３に近く配置されている。好ましくは、水検知部４０は、電池モジュール１０の下面よりも下方に位置している。

【0025】

導電端部４５と導電端部４６との両方が、電池セル１１の下面１１Ｂよりも下方に位置している。導電端部４５，４６の少なくとも一部が、電池セル１１の下面１１Ｂよりも下方に位置している。導電端部４５，４６の下面が、電池セル１１の下面１１Ｂよりも下方に配置されている。好ましくは、導電端部４５，４６の全部が、電池セル１１の下面１１Ｂよりも下方に位置している。好ましくは、導電端部４５，４６の上面が、電池セル１１の下面１１Ｂよりも下方に配置されている。第１ワイヤハーネス４１と第２ワイヤハーネス４２とは、蓄電装置１の最上部から最下部まで延びている。

【0026】

図６は、蓄電装置１内の浸水を検知した場合にユーザに通知するシステム構成を示すブロック図である。蓄電装置１は、通電検知部５１と、通知部５２とを備えている。通電検知部５１と通知部５２とは、電池ＥＣＵである電気機器３１の一部構成をなしていてもよい。通電検知部５１と通知部５２とは、ジャンクションボックスである電気機器３３に含まれていてもよい。通電検知部５１と通知部５２とは、ジャンクションボックスに収容されるＥＣＵの一部構成をなしていてもよい。

【0027】

通電検知部５１は、第１ワイヤハーネス４１と第２ワイヤハーネス４２との通電を検知する。強風で飛ばされた物体の蓄電装置１への衝突、地震発生時の振動、などにより、ベースプレート３または密閉カバー６が破損して、蓄電装置１の密閉性が損なわれる場合がある。その場合、蓄電装置１が浸水すると、蓄電装置１の内部にも水が浸入する。水検知部４０の配置されている空間に水が溜まると、水を介して、第１ワイヤハーネス４１と第２ワイヤハーネス４２とが互いに導通する。この第１ワイヤハーネス４１と第２ワイヤハーネス４２との通電を検知することで、蓄電装置１が浸水したとの判定が可能になる。

【0028】

通知部５２は、通電検知部５１が第１ワイヤハーネス４１と第２ワイヤハーネス４２との通電を検知し、蓄電装置１が浸水したと判定されたときに、蓄電装置１のユーザの携帯端末５３に、蓄電装置１が浸水したことを通知する。通知部５２は、携帯端末５３と近距離無線通信を行なうように構成されてもよく、インターネットなどの通信ネットワークを介して携帯端末５３と通信可能に構成されてもよい。携帯端末５３は、スマートフォン、タブレット端末、またはウェアラブルデバイスであってもよい。

【0029】

以上説明した実施形態の蓄電装置１では、図２に示されるように、電気機器３１，３２，３３が、電池モジュール１０の上方に配置されている。これにより安全性を確保することができる。

【0030】

蓄電装置１は、図３，４に示されるように、アース接続された第１ワイヤハーネス４１と電気機器３３に接続された第２ワイヤハーネス４２とが間隔を空けて配置された、水検知部４０を備えている。図５に示されるように、水検知部４０は、電池セル１１の下面１１Ｂよりも下方に配置されている。

【0031】

水検知部４０を、電気機器３３などが配置されている蓄電装置１の最上部ではなく、より水を検知しやすい蓄電装置１の下部に配置することで、蓄電装置１が浸水したときに比較的早いタイミングで浸水を検知できる。とりわけ、高電圧部品である電池セル１１よりも下方に水検知部４０が配置されていることで、電池セル１１が浸水するよりも前に水検知部４０が浸水し、水検知部４０が浸水した時点で蓄電装置１の浸水を検知できる。したがって、電池モジュール１０に水が到達する前に、蓄電装置１の浸水を検知することができる。水を検知する新たなセンサを設けることなく、既存の回路により構成されている水検知部４０によって水を検知可能とされているので、蓄電装置１のコスト増加が抑制されている。

【0032】

図６に示されるように、蓄電装置１は、第１ワイヤハーネス４１と第２ワイヤハーネス４２との通電を検知する通電検知部５１をさらに備えてもよい。水検知部４０において互いに離れて配置されている第１ワイヤハーネス４１と第２ワイヤハーネス４２とが通電するということは、第１ワイヤハーネス４１と第２ワイヤハーネス４２との間の空間に水が存在しており、水を介して第１ワイヤハーネス４１と第２ワイヤハーネス４２とが通電したものと判断できる。このようにして、蓄電装置１の浸水を精度よく検知することができる。

【0033】

図６に示されるように、蓄電装置１は、通電検知部５１が通電を検知したときに蓄電装置１のユーザの携帯端末５３に通知する、通知部５２をさらに備えてもよい。このようにすれば、蓄電装置１のユーザは、蓄電装置１の浸水が発生したときに迅速に浸水を認識することができ、必要な対策を早期に取ることが可能になる。

【0034】

今回開示された実施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と考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて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ことが意図される。

【符号の説明】

【0035】

１ 蓄電装置、３ ベースプレート、４，５ 取付部、６ 密閉カバー、７ トップカバー、８ サイドカバー、１０ 電池モジュール、１１ 電池セル、１１Ｂ 下面、１２ エンドプレート、２１ 第１フロア部、２２ 第２フロア部、２３ 第３フロア部、２５ フレーム部、２６ サイドプレート、２８ ブラケット、３１，３２，３３ 電気機器、３４ アース点、４０ 水検知部、４１ 第１ワイヤハーネス、４２ 第２ワイヤハーネス、４３，４４ 被覆部、４５，４６ 導電端部、５１ 通電検知部、５２ 通知部、５３ 携帯端末。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】