特許 7559693 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】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/293 20210101AFI20240925BHJP

   H01M 50/224 20210101ALI20240925BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20240925BHJP

   H01M 50/271 20210101ALI20240925BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20240925BHJP

   H01M 50/289 20210101ALI20240925BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

H01M50/293

H01M50/224

H01M50/249

H01M50/271 S

H01M50/284

H01M50/289 101

H01M50/209

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021115662

(22)【出願日】2021-07-13

(65)【公開番号】P2023012175

(43)【公開日】2023-01-25

【審査請求日】2023-04-13

(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】後飯塚 真也

【審査官】森 透

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０４７４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１８０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１０８８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９１４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１０９９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２０７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４４７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１２１０３２（ＷＯ，Ａ１）

(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】

複数の蓄電モジュールと、
前記複数の蓄電モジュールを収容するケースと、
前記ケース内に配置されており、前記複数の蓄電モジュールを監視する監視ユニットと、
金属からなり、前記複数の蓄電モジュールを前記ケースに取り付けるための取付けブラケットと、を備え、
前記複数の蓄電モジュールの各蓄電モジュールは、一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルを含み、
前記複数の蓄電モジュールは、前記一方向及び上下方向の双方と直交する直交方向に並ぶように配置されており、
前記監視ユニットは、前記一方向における前記複数の蓄電モジュールと前記ケースとの間に配置されており、
前記監視ユニットは、
本体と、
金属からなり、前記本体を保持する保持体と、
樹脂からなり、前記保持体とともに前記本体を収容する筐体と、を有し、
前記保持体は、前記一方向における前記複数の蓄電モジュールと前記本体との間に配置されており、
前記ケースは、
金属からなり、前記直交方向に互いに隣接する一対の蓄電モジュール間を仕切る仕切壁と、
金属からなり、前記一方向における前記監視ユニットの外側を被覆する外側被覆部と、を有し、
前記仕切壁は、前記直交方向における前記監視ユニットの側方を被覆する側方被覆部を有し、
前記取付けブラケットは、前記監視ユニットの上方を被覆する上方被覆部を有する、蓄電装置。

【請求項2】

前記直交方向における前記上方被覆部の長さは、前記直交方向における前記監視ユニットの長さよりも大きい、請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項3】

前記ケースは、
前記複数の蓄電モジュールの下方に配置された底壁と、
前記底壁の周縁部から起立するとともに、前記複数の蓄電モジュールの周囲を囲む周壁と、
前記周壁と前記監視ユニットとの間に配置されており、前記蓄電モジュールの前記底壁又は前記周壁への取り付けを補強する補強ブラケットと、を有し、
前記周壁は、前記一方向に前記補強ブラケットと対向する対向部を有し、
前記対向部及び前記補強ブラケットの少なくとも一方は、前記外側被覆部を構成する、請求項１又は２に記載の蓄電装置。

【請求項4】

前記周壁及び前記補強ブラケットは、金属からなり、
前記対向部及び前記補強ブラケットは、ともに前記外側被覆部を構成する、請求項３に記載の蓄電装置。

【請求項5】

前記ケースは、前記周壁の上端部から外側に向かって張り出すフランジをさらに有し、
前記補強ブラケットは、
前記底壁に固定された下側固定部と、
前記フランジに固定された上側固定部と、
前記下側固定部と前記上側固定部とを連結しており、前記監視ユニットと前記対向部との間に介在する介在部と、を有し、
前記取付けブラケットは、前記蓄電モジュール及び前記上側固定部に固定されている、請求項３又は４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】

従来、車両等に搭載される電池パックが知られている。例えば、特開２０１６－１４３５８４号公報には、複数のバッテリセルが並んだバッテリ集合体と、バッテリ集合体を電気的に直列接続して各バッテリセルの電圧を監視するバスバーモジュールと、を備えるバッテリ監視モジュールが開示されている。バスバーモジュールは、監視ユニットを有し、監視ユニットは、バッテリセルの電圧、温度などの状態監視を行う監視ＩＣが配設されたプリント基板と、プリント基板を収容する監視ユニットケースと、を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１４３５８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特開２０１６－１４３５８４号公報に記載されるようなバッテリ監視モジュールでは、監視ユニットの耐ノイズ性能が高いことが望ましい。このため、鉄等からなる専用のシールド部材を追加することや、監視ユニットケースを金属で形成すること等が考えられる。しかしながら、そのような場合、コスト及び重量の増大を招来する。

【0005】

本開示の目的は、監視ユニットの重量の増大を回避しつつ、監視ユニットの耐ノイズ性能を高めることが可能な蓄電装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一局面に従った蓄電装置は、複数の蓄電モジュールと、前記複数の蓄電モジュールを収容するケースと、前記ケース内に配置されており、前記複数の蓄電モジュールを監視する監視ユニットと、金属からなり、前記複数の蓄電モジュールを前記ケースに取り付けるための取付けブラケットと、を備え、前記複数の蓄電モジュールの各蓄電モジュールは、一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルを含み、前記複数の蓄電モジュールは、前記一方向及び上下方向の双方と直交する直交方向に並ぶように配置されており、前記監視ユニットは、前記一方向における前記複数の蓄電モジュールと前記ケースとの間に配置されており、前記監視ユニットは、樹脂からなる筐体を有し、前記ケースは、金属からなり、前記直交方向に互いに隣接する一対の蓄電モジュール間を仕切る仕切壁と、金属からなり、前記一方向における前記監視ユニットの外側を被覆する外側被覆部と、を有し、前記仕切壁は、前記直交方向における前記監視ユニットの側方を被覆する側方被覆部を有し、前記取付けブラケットは、前記監視ユニットの上方を被覆する上方被覆部を有する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、監視ユニットの重量の増大を回避しつつ、監視ユニットの耐ノイズ性能を高め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】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態の蓄電装置の構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】図１において実線ＩＩで示される範囲の拡大図である。

【図3】図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線での断面図である。

【図4】図２におけるＩＶ－ＩＶ線での断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

【0010】

図１は、本開示の一実施形態の蓄電装置の構成を概略的に示す斜視図である。この蓄電装置１は、例えば、車両に搭載される。

【0011】

図１～図４に示されるように、蓄電装置１は、複数の蓄電モジュール１００と、ケース２００と、監視ユニット３００と、取付けブラケット４００と、を備えている。

【0012】

図２に示されるように、各蓄電モジュール１００は、複数の蓄電セル１１０と、一対のエンドプレート１２０と、を有している。

【0013】

複数の蓄電セル１１０は、一方向に並ぶように配置されている。蓄電セル１１０として、例えば、リチウムイオン電池が挙げられる。各蓄電セル１１０は、直方体に形成されている。図１に示されるように、複数の蓄電モジュール１００は、一方向及び上下方向の双方と直交する直交方向に並ぶように配置されている。

【0014】

一対のエンドプレート１２０は、一方向における複数の蓄電セル１１０の両側に配置されている。各エンドプレート１２０は、金属（アルミニウム等）からなる。

【0015】

ケース２００は、複数の蓄電モジュール１００を収容している。ケース２００は、ロアケース２０１と、アッパーケース２０２（図３を参照）と、を有している。なお、図１及び図２では、アッパーケース２０２の図示は省略されている。

【0016】

ロアケース２０１は、上方に開口する形状を有している。ロアケース２０１は、金属からなる。ロアケース２０１は、底壁２１０と、周壁２２０と、フランジ２３０と、仕切壁２４０と、補強ブラケット２５０と、を有している。

【0017】

底壁２１０は、複数の蓄電モジュール１００の下方に配置されている。図３に示されるように、底壁２１０と蓄電モジュール１００との間には、熱伝導層１５０が設けられている。底壁２１０の下方には、冷却器１６０が設けられている。

【0018】

周壁２２０は、底壁２１０の周縁部から起立するとともに、複数の蓄電モジュール１００の周囲を囲んでいる。

【0019】

フランジ２３０は、周壁２２０の上端部から外側に向かって張り出す形状を有している。

【0020】

図２及び図４に示されるように、仕切壁２４０は、直交方向に互いに隣接する一対の蓄電モジュール１００間を仕切っている。一方向における仕切壁２４０の両端部は、周壁２２０に接続されている。すなわち、仕切壁２４０は、周壁２２０を補強する機能を有している。

【0021】

補強ブラケット２５０は、一方向における周壁２２０と蓄電モジュール１００との間に配置されている。補強ブラケット２５０は、蓄電モジュール１００の底壁２１０又は周壁２２０への取り付けを補強する。本実施形態では、補強ブラケット２５０は、蓄電モジュール１００の底壁２１０への取り付けを補強する。補強ブラケット２５０は、下側固定部２５２と、上側固定部２５４と、介在部２５６と、を有している。

【0022】

図３に示されるように、下側固定部２５２は、底壁２１０の内面に溶接等により固定されている。下側固定部２５２は、平板状に形成されている。

【0023】

図２に示されるように、上側固定部２５４は、フランジ２３０に溶接等により固定されている。上側固定部２５４は、平板状に形成されている。

【0024】

介在部２５６は、下側固定部２５２と上側固定部２５４とを連結している。介在部２５６は、平板状に形成されている。介在部２５６は、一方向における周壁２２０と蓄電モジュール１００との間に配置されている。

【0025】

図３に示されるように、アッパーケース２０２は、下方に開口する形状を有している。アッパーケース２０２は、ロアケース２０１とともに複数の蓄電モジュール１００を収容している。アッパーケース２０２は、金属からなる。

【0026】

監視ユニット３００は、複数の蓄電モジュール１００を監視する。監視ユニット３００は、ケース２００内に配置されている。図２及び図３に示されるように、監視ユニット３００は、一方向における蓄電モジュール１００と周壁２２０との間、より詳細には、一方向におけるエンドプレート１２０と補強ブラケット２５０との間に配置されている。監視ユニット３００は、本体３１０と、保持体３２０と、筐体３３０と、を有している。

【0027】

本体３１０は、各蓄電セル１１０の電圧や温度等を監視する素子が実装された基板を有している。図２及び図４に示されるように、本体３１０の上部には、コネクタ３１２が設けられている。

【0028】

保持体３２０は、本体３１０を保持している。保持体３２０は、金属（鉄等）からなる。保持体３２０は、エンドプレート１２０に固定されている。

【0029】

筐体３３０は、保持体３２０とともに本体３１０を収容している。図２に示されるように、筐体３３０の上部には、コネクタ３１２を露出させる露出口が設けられている。筐体３３０は、樹脂からなる。

【0030】

取付けブラケット４００は、複数の蓄電モジュール１００をケース２００に取り付けるためのブラケットである。取付けブラケット４００は、金属（鉄等）からなる。図２及び図３に示されるように、取付けブラケット４００は、蓄電モジュール１００及び上側固定部２５４に締結部材（ボルト等）１０によって固定されている。

【0031】

取付けブラケット４００は、監視ユニット３００の上方を被覆する上方被覆部４１０を有している。図４に示されるように、直交方向における上方被覆部４１０の長さは、直交方向における監視ユニット３００の長さよりも大きい。図２及び図４に示されるように、上方被覆部４１０のうちコネクタ３１２の上方に位置する部位には、コネクタ３１２へのアクセスを可能にする大きさの開口４１０ａが設けられている。

【0032】

ここで、ロアケース２０１のうち監視ユニット３００の近傍の部位について説明する。図３に示されるように、周壁２２０は、一方向に補強ブラケット２５０と対向する対向部２２２を有している。対向部２２２は、一方向における監視ユニット３００の外側に位置している。介在部２５６は、監視ユニット３００と対向部２２２との間に介在している。つまり、介在部２５６も、一方向における監視ユニット３００の外側に位置している。これら対向部２２２及び補強ブラケット２５０の介在部２５６は、ともに金属からなり、一方向における監視ユニット３００の外側を被覆する外側被覆部を構成している。

【0033】

図４に示されるように、仕切壁２４０は、直交方向における監視ユニット３００の側方を被覆する側方被覆部２４２を有している。

【0034】

以上のように、本実施形態の蓄電装置１では、それぞれが金属からなる側方被覆部２４２、外側被覆部（対向部２２２及び介在部２５６）、及び、上方被覆部４１０によって監視ユニット３００の周囲が覆われているため、監視ユニット３００が有効にシールドされる。ここで、側方被覆部２４２及び外側被覆部は、ケース２００の一部で構成されており、上方被覆部４１０は、取付けブラケット４００の一部で構成されているため、監視ユニット３００をシールドするための専用のシールド部材が用いられたり、監視ユニット３００の筐体３３０が鉄等の金属で形成されたりする場合に比べ、筐体３３０を樹脂で形成することによって監視ユニット３００の軽量化及び低コスト化を図りつつ、監視ユニット３００の耐ノイズ性能を高めることが可能となる。

【0035】

また、監視ユニット３００の本体３１０に対して蓄電セル１１０が位置する側から本体３１０に向かうノイズは、エンドプレート１２０や保持体３２０によって有効に遮断される。

【0036】

上記実施形態において、対向部２２２及び介在部２５６の一方のみが前記外側被覆部を構成してもよい。換言すれば、対向部２２２及び介在部２５６のいずれか一方は、金属ではなく樹脂等で形成されてもよい。

【0037】

また、補強ブラケット２５０は、省略されてもよい。この場合、金属からなる対向部２２２のみが外側被覆部を構成し、取付けブラケット４００は、ロアケース２０１のフランジ２３０等に固定される。

【0038】

上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0039】

上記実施形態における蓄電装置は、複数の蓄電モジュールと、前記複数の蓄電モジュールを収容するケースと、前記ケース内に配置されており、前記複数の蓄電モジュールを監視する監視ユニットと、金属からなり、前記複数の蓄電モジュールを前記ケースに取り付けるための取付けブラケットと、を備え、前記複数の蓄電モジュールの各蓄電モジュールは、一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルを含み、前記複数の蓄電モジュールは、前記一方向及び上下方向の双方と直交する直交方向に並ぶように配置されており、前記監視ユニットは、前記一方向における前記複数の蓄電モジュールと前記ケースとの間に配置されており、前記監視ユニットは、樹脂からなる筐体を有し、前記ケースは、金属からなり、前記直交方向に互いに隣接する一対の蓄電モジュール間を仕切る仕切壁と、金属からなり、前記一方向における前記監視ユニットの外側を被覆する外側被覆部と、を有し、前記仕切壁は、前記直交方向における前記監視ユニットの側方を被覆する側方被覆部を有し、前記取付けブラケットは、前記監視ユニットの上方を被覆する上方被覆部を有する。

【0040】

この蓄電装置では、それぞれが金属からなる側方被覆部、外側被覆部及び上方被覆部によって監視ユニットの周囲が覆われているため、監視ユニットが有効にシールドされる。ここで、側方被覆部及び外側被覆部は、ケースの一部で構成されており、上方被覆部は、取付けブラケットの一部で構成されているため、監視ユニットをシールドするための専用のシールド部材が用いられたり、監視ユニットの筐体が鉄等の金属で形成されたりする場合に比べ、筐体を樹脂で形成することによって監視ユニットの重量の増大を回避しつつ、監視ユニットの耐ノイズ性能を高めることが可能となる。

【0041】

また、前記直交方向における前記上方被覆部の長さは、前記直交方向における前記監視ユニットの長さよりも大きいことが好ましい。

【0042】

このようにすれば、監視ユニットの上方から監視ユニットに向かうノイズが上方被覆部によってより有効に遮断される。

【0043】

また、前記ケースは、前記複数の蓄電モジュールの下方に配置された底壁と、前記底壁の周縁部から起立するとともに、前記複数の蓄電モジュールの周囲を囲む周壁と、前記周壁と前記監視ユニットとの間に配置されており、前記蓄電モジュールの前記底壁又は前記周壁への取り付けを補強する補強ブラケットと、を有し、前記周壁は、前記一方向に前記補強ブラケットと対向する対向部を有し、前記対向部及び前記補強ブラケットの少なくとも一方は、前記外側被覆部を構成することが好ましい。

【0044】

この場合において、前記周壁及び前記補強ブラケットは、金属からなり、前記対向部及び前記補強ブラケットは、ともに前記外側被覆部を構成することが好ましい。

【0045】

この態様では、一方向における監視ユニットの外側から監視ユニットに向かうノイズがより確実にシールドされる。

【0046】

また、前記ケースは、前記周壁の上端部から外側に向かって張り出すフランジをさらに有し、前記補強ブラケットは、前記底壁に固定された下側固定部と、前記フランジに固定された上側固定部と、前記下側固定部と前記上側固定部とを連結しており、前記監視ユニットと前記対向部との間に介在する介在部と、を有し、前記取付けブラケットは、前記蓄電モジュール及び前記上側固定部に固定されていることが好ましい。

【0047】

なお、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。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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】

【0048】

１ 蓄電装置、１００ 蓄電モジュール、１１０ 蓄電セル、１２０ エンドプレート、２００ ケース、２０１ ロアケース、２０２ アッパーケース、２１０ 底壁、２２０ 周壁、２２２ 対向部、２３０ フランジ、２４０ 仕切壁、２４２ 側方被覆部、２５０ 補強ブラケット、２５２ 下側固定部、２５４ 上側固定部、２５６ 介在部、３００ 監視ユニット、３１０ 本体、３１２ コネクタ、３２０ 保持体、３３０ 筐体、４００ 取付けブラケット、４１０ 上方被覆部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】