特許 7533247 蓄電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20240806BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20240806BHJP

   B60K 1/04 20190101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204

H01M50/284

B60K1/04 Z ZHV

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021011926

(22)【出願日】2021-01-28

(65)【公開番号】P2022115365

(43)【公開日】2022-08-09

【審査請求日】2023-02-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(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】小川 直人

【審査官】佐宗 千春

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１１７６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０３９８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１９１１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－００３７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６５４８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８

Ｂ６０Ｋ １／０４

(57)【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内部に収容する第１収容部と、
電子機器と、
前記電子機器を内部に収容し、前記第１収容部の側方に配置された第２収容部と、
前記第２収容部を保護する保護部と、を備え、
前記保護部は、前記第１収容部と前記第２収容部とが並ぶ第１方向に垂直となる第２方向において前記第２収容部と重なるように配置され、
前記保護部は、前記第１方向の一方側から入力される荷重を受けるための入力受け部材と、前記入力受け部材と前記第１収容部とを接続し、前記入力受け部材に入力された荷重を前記第１収容部に伝達する一対の入力伝達部材と、前記一対の入力伝達部材を補強する補強部とを含み、
前記一対の入力伝達部材は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に向かい合うように配置され、かつ、前記入力受け部材から前記第１収容部に向かうに連れて互いに間隔が広くなるように設けられており、
前記補強部は、前記一対の入力伝達部材を接続する接続部材を含む、蓄電装置。

【請求項2】

前記入力受け部材は、前記第２方向から見た場合に、前記第２収容部よりも前記第１方向の前記一方側にはみ出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】

前記第１収容部は、前記第１方向において前記第２収容部に対向する側面部を含み、
前記一対の入力伝達部材は、前記第３方向における前記側面部の両端部に接続されている、請求項１または２に記載の蓄電装置。

【請求項4】

前記第２方向から見た場合に、前記側面部の前記両端部に接続される前記一対の入力伝達部材の接続部は、前記蓄電モジュールの外側に位置する、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２０１４－１９３６９２号公報には、蓄電モジュールを収容する収容ケースの後方にジャンクションボックスが配置した構造が開示されている。収容ケースはフロアパネルの下方に配置されており、ジャンクションボックスは、収容ケースの後方側において、フロアパネルの上方に配置されている。また、ジャンクションボックスは、一対のリアホイールハウス間を跨ぐクロスメンバの上方に配置され、当該クロスメンバの後方にリアサイドメンバが延出している。

【0003】

このような特許文献１の構成においては、車両が後突された場合には、フロアパネルとリアサイドメンバとが、クロスメンバの後側部分を中心にして上方に回動する折れ変形をする。これにより、クロスメンバの上側に配置されたジャンクションボックスに入力される衝撃を軽減することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－１９３６９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の特許文献１と異なり、車両の構造によっては、ジャンクションボックスの設置領域と収容ケースの設置領域とをフロアパネルによって仕切らないことがある。このような場合においては、ジャンクションボックスを保護するために、ジャンクションボックスを収容ケース内に配置して、収容ケースを強固にすることが考えられる。

【0006】

しかしながら、蓄電モジュールに隣り合うようにジャンクションボックスを収容ケース内に配置してしまうと、収容ケースの長さが長くなってしまう。この場合には、ジャンクションボックスを収容ケースに隣接させて配置する場合と比較して、蓄電装置全体の長さが長くなってしまう。さらに、収容ケースの長さが長くなった場合には、座屈強度等を十分に確保するために、収容ケースの断面が長さに応じて２／３乗、２乗倍となってしまう。

【0007】

また、収容ケース内の中央部に収容ケースの強度を向上させる補強部材を設置する場合には、当該補強部材に干渉しないように蓄電モジュールを複数に分割して収容ケース内に配置するため、収容ケースを含む部品全体が大型化される。

【0008】

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、体格が大きくなることを抑制しつつ、蓄電モジュールおよび電子機器への衝撃の入力を抑制できる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】

【0009】

本開示の蓄電装置は、蓄電モジュールと、上記蓄電モジュールを内部に収容する第１収容部と、電子機器と、上記電子機器を内部に収容し、上記第１収容部の側方に配置された第２収容部と、上記第２収容部を保護する保護部と、を備える。上記保護部は、上記第１収容部と上記第２収容部とが並ぶ第１方向に垂直となる第２方向において上記第２収容部と重なるように配置されている。上記保護部は、上記第１方向の一方側から入力される荷重を受けるための入力受け部材と、上記入力受け部材と上記第１収容部とを接続し、上記入力受け部材に入力された荷重を上記第１収容部に伝達する一対の入力伝達部材と、上記一対の入力伝達部材を補強する補強部とを含む。上記一対の入力伝達部材は、上記第１方向および上記第２方向に直交する第３方向に向かい合うように配置され、かつ、上記入力受け部材から上記第１収容部に向かうに連れて互いに間隔が広くなるように設けられている。

【0010】

上記構成によれば、第１収容部と第２収容部とが並列して配置される。このため、蓄電モジュールと並列するように第２収容部を第１収容部内に配置する場合と比較して、蓄電装置の体格が大きくなることを抑制することができる。また、保護部が、第２方向において第２収容部に重なるように配置されているため、設置スペースが広がることを抑制し、蓄電装置の体格が大きくなることを抑制できる。

【0011】

さらに、第１収容部と第２収容部とが並ぶ第１方向の一方側から衝撃が入力された場合には、保護部の入力受け部に衝撃が入力される。当該入力受け部に入力された衝撃は、一対の入力伝達部材によって第１収容部に伝達される。ここで、一対の入力伝達部は、補強部によって補強されている。このため、一対の入力伝達部が破損して第２収容部に衝撃が入力されることを抑制しつつ、一対の入力伝達部は、第１収容部に衝撃を伝達することができる。これにより、当該第２収容部内に収容された電子機器に衝撃が入力されることを抑制できる。

【0012】

加えて、一対の入力伝達部が、第１収容部に向かうに連れて互いに間隔が広くなるように設けられていることにより、第３方向における第１収容部の中央部からその両側に離れた位置に衝撃を伝達する。これにより、剛性のより高い位置に衝撃を伝達することができるため、第１収容部の変形を抑制し、蓄電モジュールに衝撃が入力されることを抑制できる。

【0013】

上記本開示の蓄電装置にあっては、上記入力受け部材は、上記第２方向から見た場合に、上記第２収容部よりも上記第１方向の上記一方側にはみ出るように設けられていることが好ましい。

【0014】

上記構成によれば、第１方向の一方側から衝撃が入力された場合には、より確実に、入力受け部に衝撃が入力される。

【0015】

上記本開示の蓄電装置にあっては、上記第１収容部は、上記第１方向において上記第２収容部に対向する側面部を含み、上記一対の入力伝達部材は、上記第３方向における上記側面部の両端部に接続されていることが好ましい。

【0016】

上記構成によれば、側面部の両端部は、収容部の角部近傍に位置するため、側面部の中央部側よりも剛性が高くなっている。このため、一対の入力伝達部材が側面部の両端部に衝撃を伝達することで、第１収容部が破損しにくくなる。

【0017】

上記本開示の蓄電装置にあっては、上記第２方向から見た場合に、上記側面部の上記両端部に接続される上記一対の入力伝達部材の接続部は、上記蓄電モジュールの外側に位置することが好ましい。

【0018】

上記構成によれば、蓄電モジュールの外側に位置する部分の側面部に衝撃が入力されることとなるため、側面部が変形した場合であっても、側面部が蓄電モジュールに当接することを抑制することができる。これにより、蓄電モジュールに衝撃が入力されることを抑制することができる。

【0019】

上記本開示の蓄電装置にあっては、上記補強部は、上記一対の入力伝達部材を接続する接続部材を含む。

【0020】

上記構成によれば、一対の入力伝達部材に伝達される衝撃によって、第１収容部側に位置する一対の入力伝達部材の端部側が広がるように、一対の入力伝達部材が変形することを抑制することができる。これにより、一対の入力伝達部材が破損し、第２収容部に衝撃が入力されることを抑制することができる。

【発明の効果】

【0021】

本開示によれば、体格が大きくなることを抑制しつつ、蓄電モジュールおよび電子機器への衝撃の入力を抑制できる蓄電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施の形態に係る蓄電装置が車両に搭載されている様子を示す概略図である。

【図2】実施の形態において、蓄電モジュールを収容する第１収容部と保護部とを示す平面図である。

【図3】変形例１に係る保護部を示す平面図である。

【図4】変形例２に係る保護部を示す平面図である。

【図5】変形例３に係る保護部を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

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。

【0024】

（実施の形態）
図１は、実施の形態に係る蓄電装置が車両に搭載されている様子を示す概略図である。図１を参照して、実施の形態に係る蓄電装置１００について説明する。

【0025】

本実施の形態に係る蓄電装置１００は、エンジンおよびモータジェネレータを動力源とするハイブリッド車両、あるいは、エンジンを備えない電気自動車等の車両に用いられる。

【0026】

図１に示すように、蓄電装置１００は、たとえば、フロアパネル１の上方に配置される。なお、蓄電装置１００は、フロアパネル１の下方に配置されていてもよい。

【0027】

蓄電装置１００は、蓄電モジュール１０、第１収容部２０、電子機器３０、第２収容部４０、および保護部５０を備える。

【0028】

蓄電モジュール１０は、複数の蓄電セル１１を含む。複数の蓄電セル１１は、後述する第１方向（ＤＲ１方向）と平行な方向に配列されている。複数の蓄電セル１１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１１は、たとえば角型形状を有する。なお、蓄電セル１１は、角型形状に限定されず、円筒型形状であってもよい。蓄電セル１１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。

【0029】

蓄電モジュール１０は、第１収容部２０に収容されている。第１収容部２０は、略直方体形状を有する。第１収容部２０は、第２収容部４０と第１方向（ＤＲ１方向）に並んで配置される。第１方向は、蓄電装置１００が車両に搭載された状態において、たとえば、車両の幅方向と平行である。第１収容部２０は、たとえば、アルミダイキャストによって構成されている。

【0030】

電子機器３０は、たとえば、蓄電モジュール１０を制御する制御ＥＣＵである。電子機器３０は、第２収容部４０に収容されている。当該電子機器３０および第２収容部４０は、たとえばジャンクションボックスを形成している。

【0031】

第２収容部４０は、略箱形形状を有する。第２収容部４０は、第１収容部２０の側方に配置されている。第２収容部４０は、第１収容部２０に対して、第１方向の一方側に配置されている。第２収容部４０は、第１収容部２０に隣接して配置されてもよいし、第１収容部２０との間に隙間が設けられていてもよい。第２収容部４０は、金属材料によって構成されていてもよいし、樹脂部材によって構成されていてもよい。

【0032】

保護部５０は、第２収容部４０を保護する。具体的には、保護部５０は、車両の側突等によって、第１方向の一方側から衝撃が入力された場合に、第２収容部４０に衝撃が入力されることを抑制する。

【0033】

保護部５０は、第２方向（ＤＲ２方向）において第２収容部４０と重なるように配置されている。第２方向は、第１収容部２０と第２収容部４０とが並ぶ第１方向と垂直となる方向である。第２方向は、たとえば、上下方向（鉛直方向）と平行である。

【0034】

保護部５０は、第２収容部４０の下方側において、第１収容部２０の側方に配置されている。第１方向の一方側における保護部５０の端部５０ａは、第２収容部４０よりも第１方向の一方側にはみ出るように配置されている。

【0035】

図２は、実施の形態において、蓄電モジュールを収容する第１収容部と保護部とを示す平面図である。図２を参照して、保護部５０の詳細について説明する。

【0036】

保護部５０は、入力受け部材５１、一対の入力伝達部材５２、および補強部５３を含む。これら、入力受け部材５１、一対の入力伝達部材５２、および補強部５３は、たとえば、耐衝撃性を有する金属材料によって構成されている。なお、金属材料に限定されず、所定の強度を有する限り、これら入力受け部材５１、一対の入力伝達部材５２、および補強部５３を構成する材料を適宜選択することができる。

【0037】

入力受け部材５１は、略ブロック形状を有する。入力受け部材５１は、上記第１方向および第２方向に直交する第３方向（ＤＲ３方向）に沿って延在する。第３方向は、蓄電装置１００が車両に搭載された状態において、たとえば、車両の前後方向と平行である。

【0038】

第１方向の一方側における入力受け部材５１の端部５１ａ（上記端部５０ａ）は、第２収容部４０よりも第１方向の一方側にはみ出るように配置されている。これにより、第１方向の一方側から衝撃が入力された場合には、より確実に、入力受け部材５１に衝撃が入力される。

【0039】

一対の入力伝達部材５２は、入力受け部材５１に入力された荷重を第１収容部２０に伝達する。一対の入力伝達部材５２は、入力受け部材５１と第１収容部２０とを接続する。一対の入力伝達部材５２は、第３方向に向かい合うように配置されている。一対の入力伝達部材５２は、入力受け部材５１から第１収容部２０に向かうに連れて互いに間隔が広くなるように設けられている。

【0040】

ここで、第１収容部２０は、側面部２１，２２，２３，２４を有する。側面部２１，２４は、第１方向に互いに相対する。側面部２１は、第１方向において第２収容部４０に対向する。側面部２２，２３は、第３方向において互いに相対する。側面部２２は、第３方向の一方側における側面部２１，２４の端部同士を接続する。側面部２３は、第３方向の他方側における側面部２１，２４の端部同士を接続する。

【0041】

このように、第３方向において、側面部２１の両端部の各々に、側面部２２，２３が接続されることにより、側面部２１の両端部の剛性は、側面部２１の中央部と比較して、剛性が高くなっている。

【0042】

一対の入力伝達部材５２は、第３方向における側面部２１の両端部に接続されている。また、第２方向から見た場合に、側面部２１の両端部に接続される一対の入力伝達部材５２の接続部５２ａは、蓄電モジュール１０の外側に位置する。

【0043】

補強部５３は、一対の入力伝達部材５２を補強する。補強部５３は、第１接続部材５４と、第２接続部材５５とを含む。第１接続部材５４は、一対の入力伝達部材５２を接続するように設けられている。第１接続部材５４は、第３方向に平行な方向に沿って延在し、一対の入力伝達部材５２を橋渡しするように設けられている。

【0044】

第２接続部材５５は、略Ｖ字形状を有する。Ｖ字形状の２つの先端が、一対の入力伝達部材５２に接続され、当該Ｖ字形状の根元部が、第１接続部材５４の中央部に接続されている。

【0045】

ここで、車両が側突され、第１方向の一方側から衝撃が入力される場合には、保護部５０の入力受け部材５１に衝撃が入力される。当該入力受け部材５１にされた衝撃（荷重）は、分散されて、一対の入力伝達部材５２によって第１収容部２０に伝達される。上述のように、一対の入力伝達部材５２は、補強部５３によって補強されている。このため、一対の入力伝達部材５２が破損して第２収容部４０に衝撃が入力されることを抑制しつつ、一対の入力伝達部材５２は、第１収容部２０に衝撃を伝達することができる。これにより、当該第２収容部４０内に収容された電子機器３０に衝撃が入力されることを抑制できる。

【0046】

さらに、一対の入力伝達部材５２が、第１収容部２０に向かうに連れて互いに間隔が広くなるように設けられていることにより、第３方向における第１収容部２０の中央部からその両側に離れた位置に衝撃を伝達する。このような位置は、当該中央部と比較して剛性が高くなっている。このため、第１収容部２０の変形を抑制し、蓄電モジュール１０に衝撃が入力されることを抑制できる。

【0047】

加えて、上述のように、第１収容部２０と第２収容部４０とが並列して配置される。このため、蓄電モジュール１０と第２収容部２０とを並列させて第１収容部２０内に配置する場合と比較して、蓄電装置の体格が大きくなることを抑制することができる。

【0048】

すなわち、蓄電モジュール１０と第２収容部２０とを並列させて第１収容部２０内に配置する場合には、蓄電モジュール１０と第２収容部４０の間に隙間を設けつつ、第２収容部４０と側面部２１との間隔を確保する必要があるため、第１方向における第１収容部２０の長さが長くなってしまう。

【0049】

さらに、本実施の形態においては、保護部５０が、第２方向において第２収容部４０に重なるように配置されているため、設置スペースが広がることを抑制し、蓄電装置１００の体格が大きくなることを抑制できる。

【0050】

以上のように、本実施の形態に係る蓄電装置１００にあっては、体格が大きくなることを抑制しつつ、蓄電モジュール１０および電子機器３０への衝撃の入力を抑制できる。

【0051】

さらに、本実施の形態に係る蓄電装置１００にあっては、上述のように、側面部２１の両端部の剛性は、高くなっていることから、一対の入力伝達部材５２を側面部２１の両端部に接続することにより、第１収容部２０の変形を抑制することができる。これにより、変形した第１収容部２０が蓄電モジュール１０に当接することを抑制でき、蓄電モジュール１０への衝撃の入力をさらに抑制することができる。

【0052】

加えて、上述のように、第２方向から見た場合に、側面部２１の上記両端部に接続される一対の入力伝達部材５２の接続部は、蓄電モジュールの外側に位置することにより、側面部が変形した場合であっても、当該側面部が蓄電モジュールに当接することを抑制できる。このことによっても蓄電モジュール１０への衝撃の入力をさらに抑制することができる。

【0053】

なお、実施の形態に係る保護部５０は、以下の図３から図５に示すように、第１変形例から第３変形例に係る保護部５０Ａ～５０Ｃに変更することができる。

【0054】

（変形例１）
図３は、変形例１に係る保護部を示す平面図である。図３を参照して、変形例１に係る保護部５０Ａについて説明する。

【0055】

図３に示すように、変形例１に係る保護部５０Ａは、実施の形態に係る保護部５０と比較して、補強部５３Ａの構成が相違する。補強部５３Ａは、第１接続部材５４Ａのみを含んでいる。

【0056】

第１接続部材５４Ａは、略Ｖ字形状を有し、当該Ｖ字形状の２つの先端が一対の入力伝達部材５２の内側で、入力受け部材５１側に位置する端部に接続されている。Ｖ字形状の根元部は、第１収容部２０に接続されている。より具体的には、Ｖ字形状の根元部は、第３方向における側面部２１の中央部に接続されている。

【0057】

このような変形例１に係る保護部５０Ａを用いる場合であっても、実施の形態１とほぼ同様の効果を得られることができる。この場合には、第１接続部材５４Ａも入力を第１収容部２０に伝達する機能を有し、入力された荷重を一対の入力伝達部材５２、第１接続部材５４Ａに分散することができる。

【0058】

（変形例２）
図４は、変形例２に係る保護部を示す平面図である。図４を参照して、変形例４に係る保護部５０Ｂについて説明する。

【0059】

図４に示すように、変形例２に係る保護部５０Ｂは、実施の形態に係る保護部５０と比較して、補強部５３Ｂの構成が相違する。補強部５３Ｂは、第１接続部材５４Ｂと第２接続部材５５Ｂとを含む。

【0060】

第１接続部材５４Ｂは、一対の入力伝達部材５２の内側において、第１収容部２０側に位置する一対の入力伝達部材５２の端部側を接続する。第２接続部材５５Ｂは、第３方向に平行な方向に沿って延在する。

【0061】

第２接続部材５５Ｂは、第１接続部材５４Ｂと入力受け部材５１との間の略中間の位置に配置されている。第２接続部材５５Ｂは、一対の入力伝達部材５２の内側において、当該入力伝達部材５２の延在方向における一対の入力伝達部材５２の略中央部同士を接続する。第１方向に沿った第２接続部材５５Ｂの幅は、第１方向に沿った第１接続部材５４Ｂの幅よりも大きくてもよい。

【0062】

このような変形例２に係る保護部５０Ｂを用いる場合であっても、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。

【0063】

図５は、変形例３に係る保護部を示す平面図である。図５を参照して、変形例３に係る保護部５０Ｃについて説明する。

【0064】

図５に示すように、変形例３に係る保護部５０Ｃは、実施の形態に係る保護部５０と比較した場合に、補強部５３Ｃの構成が相違する。補強部５３Ｃは、第１接続部材５４Ｃ、第２接続部材５５Ｃを含む。

【0065】

第１接続部材５４Ｃは、一対の入力伝達部材５２の内側において、第１収容部２０側に位置する部分の一対の入力伝達部材５２の端部を接続する。第２接続部材５５Ｃは、入力受け部材５１と第１接続部材５４との間に配置されている。第２接続部材５５Ｃは、第１直線部５６および第２直線部５７を有する。第１直線部５６および第２直線部５７は、一対の入力伝達部材５２の内側において、互いに交差するように設けられている。

【0066】

第１直線部５６は、一対の入力伝達部材５２のうちの一方が有する端部５２１ａ側と、一対の入力伝達部材５２のうちの他方が有する端部５２２ｂ側とを接続する。端部５２１ａは、入力受け部材５１側に位置し、端部５２２ｂは、第１収容部２０側に位置する。

【0067】

第２直線部５７は、一対の入力伝達部材５２のうちの一方が有する端部５２２ａ側と、一対の入力伝達部材５２のうち一方が有する端部５２１ｂとを接続する。端部５２２ａは、入力受け部材５１側に位置し、端部５２１ｂは、第１収容部２０側に位置する。

【0068】

このような変形例３に係る保護部５０Ｃを用いる場合であっても、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。

【0069】

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】

【0070】

１ フロアパネル、１０ 蓄電モジュール、１１ 蓄電セル、２０ 第１収容部、２１，２２，２３ 側面部、３０ 電子機器、４０ 第２収容部、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ 保護部、５０ａ 端部、５１ 入力受け部材、５１ａ 端部、５２ 入力伝達部材、５２ａ 接続部、５３，５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ 補強部、５４，５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ 第１接続部材、５５，５５Ｂ，５５Ｃ 第２接続部材、５６ 第１直線部、５７ 第２直線部、１００ 蓄電装置、５２１ａ，５２１ｂ，５２２ａ，５２２ｂ 端部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】