特開 2024-136859 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】P2024136859

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20240927BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20240927BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240927BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240927BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20240927BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401Z

H01M50/209

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/647

H01M10/6556

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023048148

(22)【出願日】2023-03-24

(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】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(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】井上 重行

(72)【発明者】

【氏名】矢原 竜馬

(72)【発明者】

【氏名】関谷 泰博

【テーマコード（参考）】

5H031

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H031AA09

5H031KK00

5H031KK08

5H040AA06

5H040AA28

5H040AS07

5H040AT06

5H040AY05

5H040CC01

5H040CC28

5H040CC35

(57)【要約】

【課題】隙詰め部材が配置された蓄電装置において、結露水による不具合を抑制することが可能な蓄電装置を提供する。
【解決手段】蓄電装置１は、蓄電モジュール２０と、蓄電モジュール２０を収容する収容ケース１０と、収容ケース１０を介して蓄電モジュール２０を冷却する冷却器４０と、蓄電モジュール２０と収容ケース１０との間の隙間の一部に配置された隙詰め部材３０と、隙詰め部材３０を収容ケース１０に接着する接着部６０と、を備える。収容ケース１０は、冷却器４０によって冷却される冷却領域Ｒ１を有する。冷却領域Ｒ１には、蓄電モジュール２０と隙詰め部材３０とが配置されている。隙詰め部材３０は、冷却領域Ｒ１に対向する対向面３０ａを含む。接着部６０は、対向面３０ａと冷却領域Ｒ１との間の隙間を封止するように対向面３０ａの周縁部に設けられている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールを収容する収容ケースと、
前記収容ケースを介して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と前記収容ケースとの間の隙間の一部に配置された隙詰め部材と、
前記隙詰め部材を前記収容ケースに接着する接着部と、を備え、
前記収容ケースは、前記冷却器によって冷却される冷却領域を有し、
前記冷却領域には、前記蓄電モジュールと前記隙詰め部材とが配置されており、
前記隙詰め部材は、前記冷却領域に対向する対向面を含み、
前記接着部は、前記対向面と前記冷却領域との間の隙間を封止するように前記対向面の周縁部に設けられている、蓄電装置。

【請求項2】

前記冷却領域は、前記収容ケースの底部に設けられており、
前記底部は、前記接着部によって囲まれた領域内において、前記対向面に部分的に接触するように設けられている、請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項3】

前記収容ケースは、アッパーケースとロアケースとを含み、
前記隙詰め部材は、上面および下面を有し、
前記対向面は、前記下面によって構成されており、
前記上面には、上下方向と交差する方向に延在し、前記アッパーケースに向けて突出する突出部が設けられており、
前記突出部の頂部は、前記蓄電モジュールよりも上方に位置する、請求項１または２に記載の蓄電装置。

【請求項4】

前記蓄電モジュールは、前記上下方向に直交する第１方向に並んで配置された複数の蓄電スタックを含み、
前記隙詰め部材は、前記蓄電モジュールと前記第１方向に並んで配置されており、
前記突出部は、前記第１方向に複数並んで配置されており、かつ、前記上下方向および前記第１方向に直交する第２方向に延在するように設けられている、請求項３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、車両に搭載される蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の蓄電装置として、特開２０２０－１８１６３２号公報（特許文献１）には、蓄電スタックを下面側から冷却する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１８１６３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

蓄電モジュールとしての複数の蓄電スタックを収容ケースに収容した蓄電装置において、車種、または、必要な走行距離に応じて、同一の収容ケースに設置される蓄電スタックの数を調整する場合がある。たとえば、収容される蓄電スタックを減らす場合には、蓄電スタックが設置されていない領域に空間が形成される。この場合には、蓄電スタックが設置されていない領域に、隙詰め部材を配置することが考えられる。

【0005】

しかしながら、隙詰め部材は、蓄電スタックとは異なり充放電による発熱等が無い。このため、隙詰め部材が配置された領域は、蓄電スタックが配置された領域よりも温度が低くなり、結露が発生しやすい。結露が発生した場合には、結露水が収容ケース内において高電圧部に付着し、不具合が生じることが懸念される。

【0006】

本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、隙詰め部材が配置された蓄電装置において、結露水による不具合を抑制することが可能な蓄電装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に基づく蓄電装置は、蓄電モジュールと、上記蓄電モジュールを収容する収容ケースと、上記収容ケースを介して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と上記収容ケースの間の隙間の一部に配置された隙詰め部材と、上記隙詰め部材を上記収容ケースに接着する接着部と、を備える。上記収容ケースは、上記冷却器によって冷却される冷却領域を有する。上記冷却領域には、上記蓄電モジュールと上記隙詰め部材とが配置されている。上記隙詰め部材は、上記冷却領域に対向する対向面を含む。上記接着部は、上記対向面と上記冷却領域との間の隙間を封止するように上記対向面の周縁部に設けられている。

【0008】

上記構成によれば、隙詰め部材の対向面と冷却領域との間の隙間を封止するように対向面の周縁部に接着部が設けられていることにより、当該隙間で発生した結露水を接着部の内側に保持することができる。これにより、接着部の外側に結露水が漏出することを抑制し、結露水が収容ケース内で高電圧部に付着することを抑制できる。この結果、結露水による不具合を抑制することができる。

【0009】

上記本開示に基づく蓄電装置にあっては、上記冷却領域は、上記収容ケースの底部に設けられている。上記底部は、上記接着部によって囲まれた領域内において、上記対向面に部分的に接触するように設けられていてもよい。

【0010】

上記構成によれば、隙詰め部材の対向面に冷却領域を構成する底部を部分的に接着させることにより、結露の発生面積を小さくすることができる。

【0011】

上記構成によれば、上記収容ケースは、アッパーケースとロアケースとを含み、上記隙詰め部材は、上面および下面を有する。上記対向面は、上記下面によって構成されていてもよい。上記上面には、上下方向と交差する方向に延在し、上記アッパーケースに向けて突出する突出部が設けられていてもよい。上記突出部の頂部は、上記蓄電モジュールよりも上方に位置してもよい。

【0012】

上記構成によれば、下方に向かう荷重がアッパーケースに入力された場合に、隙詰め部材の突出部によってアッパーケースを支持し、アッパーケースの変形を抑制することができる。また、突出部の頂部が蓄電モジュールよりも上方に位置することにより、上記のように荷重が入力された際に、蓄電モジュールに含まれる高電圧部とアッパーケースとが接触することを抑制できる。これにより、蓄電モジュールを保護することができる。

【0013】

上記本開示に基づく蓄電装置にあっては、上記蓄電モジュールは、上記上下方向に直交する第１方向に並んで配置された複数の蓄電スタックを含んでいてもよい。上記隙詰め部材は、上記蓄電モジュールと上記第１方向に並んで配置されていてもよい。上記突出部は、上記第１方向に複数並んで配置されており、かつ、上記上下方向および上記第１方向に直交する第２方向に延在するように設けられていてもよい。上記突出部は、上記第１方向に複数並んで配置されており、かつ、上記上下方向および上記第１方向に直交する第２方向に延在するように設けられていてもよい。

【0014】

上記構成によれば、突出部が複数設けられることにより、アッパーケース側から下方に向けて荷重が入力された場合に、複数の突出部によってアッパーケースの変形をさらに抑制することができる。また、複数の突出部が、第２方向に延在し、かつ、第１方向に並んで配置されることにより、広範囲に亘ってアッパーケースの変形を抑制することができる。

【発明の効果】

【0015】

本開示によれば、隙詰め部材が配置された蓄電装置において、結露水による不具合を抑制することが可能な蓄電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施の形態１に係る車両を示す概略図である。

【図2】実施の形態１に係る蓄電装置において、収容ケースのうちアッパーケースを取り外した状態における平面図である。

【図3】実施の形態１に係る蓄電装置の概略断面図である。

【図4】実施の形態１に係る蓄電装置において、隙詰め部材の周辺の構造を拡大して示す図である。

【図5】実施の形態２に係る蓄電装置の概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。なお、以下に示す実施の形態においては、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。

【0018】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る車両を示す概略図である。図１を参照して、実施の形態１に係る車両１００について説明する。

【0019】

実施の形態１に係る車両１００は、モータとエンジンとの少なくとも一方の動力を用いて走行可能なハイブリッド車両、または、電気エネルギによって得られた駆動力で走行する電動車両である。

【0020】

車両１００は、蓄電装置１、フロアパネル２、前輪３および後輪４を備える。蓄電装置１は、たとえば、フロアパネル２の下方に搭載されている。

【0021】

図２は、実施の形態１に係る蓄電装置において、収容ケースのうちアッパーケースを取り外した状態における平面図である。図３は、実施の形態１に係る蓄電装置の概略断面図である。図２および図３を参照して、実施の形態１に係る蓄電装置１について説明する。

【0022】

蓄電装置１は、収容ケース１０、蓄電モジュール２０、隙詰め部材３０、冷却器４０、電子機器５０、および接着部６０を備える。

【0023】

収容ケース１０は、内部に複数の蓄電モジュール２０、隙詰め部材３０、および電子機器５０を収容する。収容ケース１０は、後述する冷却器４０によって冷却される冷却領域Ｒ１を有する。当該冷却領域Ｒ１は、後述する底部１２１に設けられている。

【0024】

収容ケース１０は、アッパーケース１１およびロアケース１２を含む。アッパーケース１１は、収容ケース１０の上部を構成する。

【0025】

アッパーケース１１は、下方に向けて開口する略箱型形状を有する。アッパーケース１１は、天井部１１１、周壁部１１２、およびフランジ部１１３を有する。周壁部１１２は、天井部１１１の周縁から延在するように設けられている。フランジ部１１３は、周壁部１１２の下端側から外側に折り曲がるように設けられている。

【0026】

ロアケース１２は、上方に向けて開口する略箱型形状を有する。ロアケース１２は、底部１２１、周壁部１２２、およびフランジ部１２３を有する。底部１２１は、天井部１１１に対向するように設けられている。周壁部１２２は、底部１２１の周縁から上方に向けて延在するように設けられている。フランジ部１２３は、周壁部１２２の上端側から外側に折り曲げるように設けられている。

【0027】

フランジ部１１３の下面とフランジ部１２３の上面とが合わせられた状態で、複数の締結部材によってフランジ部１１３およびフランジ部１２３が締結される。これにより、アッパーケース１１およびロアケース１２が結合される。

【0028】

蓄電モジュール２０は、複数の蓄電スタック２１を含む。実施の形態においては、蓄電モジュール２０は、３つの蓄電スタック２１を含む場合を例示して説明したが、蓄電スタック２１の個数は３つに限定されない。隙詰め部材３０が収容ケース１０内に配置できる限り、蓄電スタック２１の個数は、単数でもよいし、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。すなわち、蓄電モジュール２０は、１つ以上の蓄電スタック２１を含んでいればよい。

【0029】

蓄電スタック２１は、所定の配列方向に並んで配置された複数の蓄電セル２２を含む。蓄電スタック２１は、高電圧部を含む。高電圧部は、各蓄電セル、複数の蓄電セル２２を接続するバスバ、あるいはコネクタ等である。当該配列方向は、蓄電装置１が車両に搭載された搭載状態において、たとえば、車両の幅方向と平行となる。複数の蓄電セル２２の各々には、内部から外部へガスを排気可能に設けられた排気部２３が設けられている。

【0030】

蓄電セル２２は、たとえば、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池等の二次電池である。蓄電セル２２は、たとえば角型形状を有する。二次電池は、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。

【0031】

複数の蓄電スタック２１は、上記配列方向に直交する第１方向（ＤＲ１方向）に間隔をあけて並んで配置されている。第１方向は、上記搭載状態において、たとえば、車両の前後方向と平行となる。

【0032】

複数の蓄電スタック２１は、収容ケース１０の底部１２１の内表面に熱的に接触するように配置されている。

【0033】

複数の蓄電スタック２１および隙詰め部材３０は、上記第１方向に並んで配置されている。隙詰め部材３０は、後述する電子機器５０から離れて、第１方向の最も一方側に位置するように配置されている。なお、第１方向の一方側は、たとえば、上記搭載状態において車両の後方側である。

【0034】

隙詰め部材３０としては、発泡樹脂等の樹脂部材を採用することができる。隙詰め部材３０は、熱伝導性の低い物質を採用することができる。これにより、冷却領域Ｒ１を介して冷却器４０によって冷却された場合であっても、隙詰め部材３０の周囲において結露の発生を抑制することができる。

【0035】

隙詰め部材３０は、略直方体形状を有する。隙詰め部材３０は、蓄電スタック２１と略同等の形状を有する。隙詰め部材３０は、冷却領域Ｒ１に対向する対向面３０ａを有する。当該対向面３０ａは、隙詰め部材３０の下面によって構成されている。

【0036】

冷却器４０は、収容ケース１０を介して蓄電モジュール２０を冷却する。冷却器４０は、収容ケース１０の下方に配置されている。冷却器４０は、たとえば、収容ケース１０の底部１２１の外表面に熱的に接触するように設けられている。

【0037】

電子機器５０は、蓄電モジュール２０を制御する。電子機器５０は、たとえばセルＥＣＵである。電子機器５０は、第１方向において、隙詰め部材３０が位置する側とは反対側に位置する。すなわち、電子機器５０と隙詰め部材３０との間に、１つ以上の蓄電スタック２１が配置される。

【0038】

接着部６０は、隙詰め部材３０を収容ケース１０に固定する。具体的には、接着部６０は、隙詰め部材３０を底部１２１に固定する。接着部６０は、上記対向面３０ａと冷却領域Ｒ１（より特定的には底部１２１）との間の隙間を封止するように、隙詰め部材３０の対向面３０ａの周縁部に設けられている。接着部６０としては、たとえば、止水性のある接着剤または両面テープ等を採用することができる。

【0039】

図４は、実施の形態１に係る蓄電装置において、隙詰め部材の周辺の構造を拡大して示す図である。

【0040】

図４に示すように、冷却器４０は、たとえば、冷媒が流れる複数の流路部４１と、互いに隣り合う流路部４１を接続する接続部４３を有する。複数の流路部４１は、上記第１方向に並んで配置されている。流路部４１は、上面４１ａを有する。当該上面４１ａは、接続部４３よりも上方に位置する。

【0041】

冷却器４０は、熱伝導性を有する接着層７０によって収容ケース１０の底部１２１に固定されている。底部１２１は、複数の隆起部１２４と平板部１２５とを含む。複数の隆起部１２４は、接着層７０が設けられている部分の底部１２１において、当該底部１２１の内表面が隙詰め部材３０側（上方）に向けて隆起するように設けられている。隆起部１２４は、第１方向に間隔をあけて２つ並んで設けられている。当該２つの隆起部１２４上に隙詰め部材３０が載置されている。これにより、当該隆起部１２４が設けられていない部分の底部１２１（すなわち平板部１２５）と隙詰め部材３０との間に隙間が形成される。なお、隆起部１２４の個数は、２つに限定されず、単数であってもよいし、３つ以上であってもよい。

【0042】

冷却器４０が載置される隆起部１２４は、接着部６０によって囲まれた領域内に設けられており、これにより、収容ケース１０の底部１２１は、当該領域内において、対向面３０ａに部分的に接触する。このように、冷却領域Ｒ１を構成する底部を対向面３０ａに部分的に接着させることにより、結露の発生面積を小さくすることができる。

【0043】

さらに、本実施の形態においては、隙詰め部材３０の対向面３０ａと冷却領域Ｒ１との間の隙間を封止するように対向面３０ａの周縁部に接着部６０が設けられていることにより、対向面３０ａと冷却領域Ｒ１との間の隙間で発生した結露水を接着部６０の内側に保持することができる。これにより、接着部６０の外側に結露水が漏出することを抑制し、結露水が収容ケース１０内で、電子機器５０、または蓄電モジュール２０に含まれる上記高電圧部に付着することを抑制できる。この結果、結露水による不具合を抑制することができる。

【0044】

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る蓄電装置の概略断面図である。なお、図５においては、蓄電装置１Ａがフロアパネル２の下方に搭載された状態を示している。図５を参照して、実施の形態２に係る蓄電装置１Ａについて説明する。

【0045】

図５に示すように、実施の形態２に係る蓄電装置１Ａは、実施の形態１に係る蓄電装置１と比較した場合に、主として隙詰め部材３０Ａの形状が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。

【0046】

隙詰め部材３０Ａは、対向面３０ａ（下面）および上面３０ｂを有する。対向面３０ａは、ロアケース１２の底部１２１側に位置し、上面３０ｂは、アッパーケース１１の天井部１１１側に位置する。

【0047】

上面３０ｂには、複数の突出部３１が設けられている。複数の突出部３１は、アッパーケース１１の天井部１１１に向けて突出する。すなわち、複数の突出部３１は、上方に向けて突出する。

【0048】

複数の突出部３１は、たとえば、第１方向に間隔をあけて並んで配置されている。複数の突出部３１は、上面３０ｂのうち第１方向の両端部、および第１方向の中央部に設けられている。複数の突出部３１は、上下方向に交差する方向に延在する。具体的には、複数の突出部３１は、上記第１方向および上下方向に直交する第２方向に延在する。当該第２方向は、上記搭載状態において、車両の幅方向と平行となる。

【0049】

たとえば、中央部に設けられた突出部３１の第１方向の長さは、上記両端部に設けられた突出部３１の長さよりも長くなっている。なお、上記においては、３つの突出部３１が設けられている場合を例示するが、突出部３１の個数は限定されない。突出部３１は、上面３０ｂの上記中央部と、上面３０ｂの周縁部に設けられていてもよい。また、後述するように、アッパーケース１１の天井部１１１を支持しアッパーケース１１の変形を抑制できる限り、突出部３１は、単数であってもよい。

【0050】

複数の突出部３１の各々は頂部３１ａを有し、当該頂部３１ａは、蓄電モジュール２０よりも上方に位置する。より具体的には、頂部３１ａは、蓄電モジュール２０に含まれる高電圧部（より特定的には、蓄電セル２２、バスバまたはコネクタ等）よりも上方に位置する。

【0051】

収容ケース１０内においては、複数の仕切部材１２６が設けられている。仕切部材１２６は、互いに隣り合う蓄電スタック２１の間、および蓄電スタック２１と隙詰め部材３０Ａとの間に配置されている。仕切部材１２６は、底部１２１に固定されている。仕切部材１２６と天井部１１１の間には、柱１２７が配置されている。柱１２７は、仕切部材１２６に固定されている。

【0052】

車両１００のフロアパネル２の下面側には、たとえば、補強部材５が設けられており、蓄電装置１Ａを車両１００に搭載した搭載状態においては、上記柱１２７は、たとえば、補強部材５の下方に位置する。

【0053】

車両１００に衝撃が入力され上記補強部材５から下方側に向けて力が作用した場合には、下方に向かうようにアッパーケース１１に荷重が負荷される。この際、アッパーケース１１（より特定的には天井部１１１）を複数の突出部３１によって支持することができる。これにより、アッパーケース１１の変形を抑制することができる。さらに、突出部３１の頂部３１ａが蓄電モジュール２０よりも上方に位置することにより、上記のように荷重が入力された際に、蓄電モジュール２０に含まれる高電圧部とアッパーケース１１とが接触することを抑制できる。これにより、蓄電モジュール２０を保護することができる。

【0054】

さらに、複数の突出部３１が、上記第２方向に延在し、かつ、第１方向に並んで配置されることにより、広範囲に亘ってアッパーケース１１の変形を抑制することができる。

【0055】

なお、複数の突出部３１が設けられていない構成においては、上記のようにアッパーケース１１に荷重が負荷された場合に、仕切部材１２６に固定された柱１２７のみによってアッパーケース１１を支持することになる。この際、柱１２７が荷重を支えきれない場合には、柱１２７が倒れてしまう。

【0056】

本実施の形態においては、上記の突出部３１によってアッパーケース１１の変形を抑制することができるため、柱１２７が倒れることも抑制できる。これにより、傾斜した柱１２７から蓄電モジュール２０の高電圧部に衝撃が入力されることを抑制することもできる。なお、アッパーケース１１と蓄電モジュール２０との干渉をさらに抑制するための保護部材９０が、蓄電モジュール２０とアッパーケース１１（より特定的には天井部１１１）との間に設けられていてもよい。

【0057】

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。

【符号の説明】

【0058】

１，１Ａ 蓄電装置、２ フロアパネル、３ 前輪、４ 後輪、５ 補強部材、１０ 収容ケース、１１ アッパーケース、１２ ロアケース、２０ 蓄電モジュール、２１ 蓄電スタック、２２ 蓄電セル、２３ 排気部、３０，３０Ａ 隙詰め部材、３０ａ 対向面、３０ｂ 上面、３１ 突出部、３１ａ 頂部、４０ 冷却器、４１ 流路部、４１ａ 上面、４３ 接続部、５０ 電子機器、６０ 接着部、７０ 接着層、９０ 保護部材、１００ 車両、１１１ 天井部、１１２ 周壁部、１１３ フランジ部、１２１ 底部、１２２ 周壁部、１２３ フランジ部、１２４ 隆起部、１２５ 平板部、１２６ 仕切部材、１２７ 柱。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】