特許 7559694 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 50/249 20210101ALI20240925BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20240925BHJP

   H01M 50/289 20210101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

H01M50/293

H01M50/249

H01M50/209

H01M50/289 101

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021115673

(22)【出願日】2021-07-13

(65)【公開番号】P2023012181

(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２０１８－１５６８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２２２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６７４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００４６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１９７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８１６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１２４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２５２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０７０４２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方向に長い形状を有する第１蓄電モジュールと、
前記一方向に長い形状を有し、前記一方向及ぶ上下方向の双方に直交する直交方向に前記第１蓄電モジュールに隣接する位置に配置された第２蓄電モジュールと、
前記第１蓄電モジュール及び前記第２蓄電モジュールを収容するケースと、
前記一方向における前記第１蓄電モジュールの一端部と前記一方向における前記第２蓄電モジュールの一端部とを互いに連結するとともに、前記第１蓄電モジュールの前記一端部及び前記第２蓄電モジュールの前記一端部を前記ケースに取り付けるための第１取付部材と、
前記一方向における前記第１蓄電モジュールの他端部と前記一方向における前記第２蓄電モジュールの他端部とを互いに連結するとともに、前記第１蓄電モジュールの前記他端部及び前記第２蓄電モジュールの前記他端部を前記ケースに取り付けるための第２取付部材と、を備え、
前記第１蓄電モジュール及び前記第２蓄電モジュールは、前記一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルを含み、
前記第２取付部材は、前記第１取付部材の曲げ剛性よりも低い曲げ剛性を有し、
前記第２取付部材は、
前記第１蓄電モジュールの前記他端部を前記ケースに取り付けるための第１ブラケットと、
前記第２蓄電モジュールの前記他端部を前記ケースに取り付けるための第２ブラケットと、
前記第１蓄電モジュールの前記他端部と前記第２蓄電モジュールの前記他端部とを互いに連結する連結ブラケットと、を有し、
前記連結ブラケットは、前記第１取付部材の曲げ剛性よりも低い曲げ剛性を有する、蓄電装置。

【請求項2】

前記連結ブラケットは、
前記第１蓄電モジュールの前記他端部に接続された第１接続部と、
前記第２蓄電モジュールの前記他端部に接続された第２接続部と、
前記第１接続部と前記第２接続部との間に形成されており、前記第１取付部材の曲げ剛性よりも低い曲げ剛性を有する低剛性部と、を有する、請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項3】

前記低剛性部は、前記第１接続部及び前記第２接続部から前記一方向における外向きに突出する形状を有する、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】

従来、車両等に搭載される蓄電装置が知られている。例えば、特開２０１９－１３３８６６号公報には、複数の電池モジュールと、複数の電池モジュールの各々をサイドフレームに取り付けるための複数の取付部材と、を備える電池モジュールの車両搭載構造が開示されている。複数の電池モジュールは、電池モジュールの長手方向と直交する方向に並ぶように配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１３３８６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特開２０１９－１３３８６６号公報に記載されるような蓄電モジュールの搭載構造では、車両への搭載効率を高めるため、各蓄電モジュールに含まれる蓄電セルの数を増やすことや、互いに隣接する２つの蓄電モジュール同士を連結する専用部材によって両者を一体とした状態で車両に搭載することが考えられる。しかしながら、そのようにすると、各蓄電セルの厚みの公差や、各蓄電セルの膨張及び収縮に起因して、前記専用部材が破損する懸念がある。

【0005】

本開示の目的は、蓄電モジュールの車両への搭載効率を高めつつ、２つの蓄電モジュールを互いに連結する部材の破損を抑制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、一方向に長い形状を有する第１蓄電モジュールと、前記一方向に長い形状を有し、前記一方向及ぶ上下方向の双方に直交する直交方向に前記第１蓄電モジュールに隣接する位置に配置された第２蓄電モジュールと、前記第１蓄電モジュール及び前記第２蓄電モジュールを収容するケースと、前記一方向における前記第１蓄電モジュールの一端部と前記一方向における前記第２蓄電モジュールの一端部とを互いに連結するとともに、前記第１蓄電モジュールの前記一端部及び前記第２蓄電モジュールの前記一端部を前記ケースに取り付けるための第１取付部材と、前記一方向における前記第１蓄電モジュールの他端部と前記一方向における前記第２蓄電モジュールの他端部とを互いに連結するとともに、前記第１蓄電モジュールの前記他端部及び前記第２蓄電モジュールの前記他端部を前記ケースに取り付けるための第２取付部材と、を備え、前記第１蓄電モジュール及び前記第２蓄電モジュールは、前記一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルを含み、前記第２取付部材は、前記第１取付部材の曲げ剛性よりも低い曲げ剛性を有する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、蓄電モジュールの車両への搭載効率を高めつつ、２つの蓄電モジュールを互いに連結する部材の破損を抑制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】第２取付部材の拡大斜視図である。

【図4】第２取付部材の分解斜視図である。

【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、第１取付部材４００と、第２取付部材５００と、を備えている。

【0012】

複数の蓄電モジュール１００は、互いに隣接する第１蓄電モジュール１０１及び第２蓄電モジュール１０２を含んでいる。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、第１蓄電モジュール１０１及び第２蓄電モジュール１０２を含む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（図示略）と、を有している。

【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。底壁２１０の下方に冷却器（図示略）が設けられ、底壁２１０と冷却器との間及び底壁２１０と蓄電モジュール１００との間に熱伝導層（図示略）が設けられてもよい。

【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３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への取り付けを補強する。補強ブラケット２５０の下端部は、底壁２１０に溶接等によって固定されており、補強ブラケット２５０の上端部は、フランジ２３０に溶接等によって固定されている。

【0022】

アッパーケースは、下方に開口する形状を有している。アッパーケースは、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。アッパーケースは、金属からなる。

【0023】

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との間に配置されている。監視ユニット３００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に示されるように、基板の上部には、コネクタ３１２が設けられている。

【0024】

図２に示されるように、第１取付部材４００は、一方向における第１蓄電モジュール１０１の一端部１０１ａと一方向における第２蓄電モジュール１０２の一端部１０２ａとを互いに連結するとともに、第１蓄電モジュール１０１の一端部１０１ａ及び第２蓄電モジュール１０２の一端部１０２ａをケース２００に取り付けるための部材である。本実施形態では、第１蓄電モジュール１０１の一端部１０１ａ及び第２蓄電モジュール１０２の一端部１０２ａは、エンドプレート１２０で構成されている。第１取付部材４００は、金属からなる。第１取付部材４００は、監視ユニット３００の上方を被覆している。

【0025】

第１取付部材４００は、第１取付部４１０と、第２取付部４２０と、連結部４３０と、複数の第１締結部材４４０と、を有している。

【0026】

第１取付部４１０は、第１蓄電モジュール１０１の一端部１０１ａをケース２００に取り付けるための部位である。第１取付部４１０は、第１締結部材４４０によって前記一端部１０１ａ及びケース２００に固定されている。具体的に、一方向における第１取付部４１０の内側の端部は、前記一端部１０１ａに固定されており、一方向における第１取付部４１０の外側の端部は、補強ブラケット２５０の上端部に固定されている。

【0027】

第２取付部４２０は、第２蓄電モジュール１０２の一端部１０２ａをケース２００に取り付けるための部位である。第２取付部４２０は、第１締結部材４４０によって前記一端部１０２ａ及びケース２００に固定されている。具体的に、一方向における第２取付部４２０の内側の端部は、前記一端部１０２ａに固定されており、一方向における第２取付部４２０の外側の端部は、補強ブラケット２５０の上端部に固定されている。

【0028】

連結部４３０は、第１取付部４１０と第２取付部４２０とを互いに連結している。連結部４３０は、直交方向における第１蓄電モジュール１０１及び第２蓄電モジュール１０２間に形成されている。連結部４３０には、コネクタ３１２を露出させる開口４３０ａが形成されている。

【0029】

図３に示されるように、第２取付部材５００は、一方向における第１蓄電モジュール１０１の他端部１０１ｂと一方向における第２蓄電モジュール１０２の他端部１０２ｂとを互いに連結するとともに、第１蓄電モジュール１０１の他端部１０１ｂ及び第２蓄電モジュール１０２の他端部１０２ｂをケース２００に取り付けるための部材である。本実施形態では、第１蓄電モジュール１０１の他端部１０１ｂ及び第２蓄電モジュール１０２の他端部１０２ｂは、エンドプレート１２０で構成されている。第２取付部材５００は、第１取付部材４００の曲げ剛性よりも低い曲げ剛性を有する。

【0030】

なお、「曲げ剛性」は、上下方向と直交する面内で各取付部材４００，５００が曲げられるときの剛性を意味する。例えば、第２取付部材５００の曲げ剛性は、第１蓄電モジュール１０１の他端部１０１ｂに対して第２蓄電モジュール１０２の他端部１０２ｂが一方向に相対移動するときや、第１蓄電モジュール１０１の一端部１０１ａに対して第２蓄電モジュール１０２の一端部１０２ａが直交方向に相対移動するときの剛性を意味する。

【0031】

図３及び図４に示されるように、第２取付部材５００は、第１ブラケット５１０と、第２ブラケット５２０と、連結ブラケット５３０と、第２締結部材５４０と、を有している。

【0032】

第１ブラケット５１０は、第１蓄電モジュール１０１の他端部１０１ｂをケース２００に取り付けるためのブラケットである。第１ブラケット５１０は、第２締結部材５４０によって前記他端部１０１ｂ及びケース２００に固定されている。具体的に、一方向における第１ブラケット５１０の内側の端部は、前記他端部１０１ｂに固定されており、一方向における第１ブラケット５１０の外側の端部は、補強ブラケット２５０の上端部に固定されている。第１ブラケット５１０は、金属からなる。

【0033】

第２ブラケット５２０は、第２蓄電モジュール１０２の他端部１０２ｂをケース２００に取り付けるためのブラケットである。第２ブラケット５２０は、第２締結部材５４０によって前記他端部１０２ｂ及びケース２００に固定されている。具体的に、一方向における第２ブラケット５２０の内側の端部は、前記他端部１０２ｂに固定されており、一方向における第２ブラケット５２０の外側の端部は、補強ブラケット２５０の上端部に固定されている。第２ブラケット５２０は、金属からなる。

【0034】

連結ブラケット５３０は、第１蓄電モジュール１０１の他端部１０１ｂと第２蓄電モジュール１０２の他端部１０２ｂとを互いに連結するブラケットである。連結ブラケット５３０は、第１取付部材４００の曲げ剛性よりも低い曲げ剛性を有している。

【0035】

図４に示されるように、連結ブラケット５３０は、第１接続部５３１と、第２接続部５３２と、低剛性部５３３と、を有している。

【0036】

第１接続部５３１は、第１蓄電モジュール１０１の他端部１０１ｂに接続された部位である。第１接続部５３１は、第２締結部材５４０によって第１蓄電モジュール１０１の他端部１０１ｂ（エンドプレート１２０）に固定されている。本実施形態では、第１ブラケット５１０及び第１接続部５３１は、共通の第２締結部材５４０によって前記他端部１０１ｂに固定されている。

【0037】

第２接続部５３２は、第２蓄電モジュール１０２の他端部１０２ｂに接続された部位である。第２接続部５３２は、第２締結部材５４０によって第２蓄電モジュール１０２の他端部１０２ｂ（エンドプレート１２０）に固定されている。本実施形態では、第２ブラケット５２０及び第２接続部５３２は、共通の第２締結部材５４０によって前記他端部１０２ｂに固定されている。

【0038】

低剛性部５３３は、第１接続部５３１と第２接続部５３２との間に形成されている。低剛性部５３３は、第１取付部材４００の曲げ剛性よりも低い曲げ剛性を有している。低剛性部５３３の厚みは、第１取付部材４００の厚みよりも小さい。低剛性部５３３の厚みは、第１ブラケット５１０の厚み及び第２ブラケット５２０の厚みよりも小さい。図４に示されるように、低剛性部５３３は、第１接続部５３１及び第２接続部５３２から一方向における外向きに突出する形状を有している。

【0039】

上下方向における低剛性部５３３の長さは、同方向における第１接続部５３１の長さ及び第２接続部５３２の長さと同じである。ただし、上下方向における低剛性部５３３の長さは、同方向における第１接続部５３１の長さ及び第２接続部５３２の長さと異なっていてもよい。

【0040】

図３に示されるように、直交方向における低剛性部５３３の長さは、同方向における第１ブラケット５１０及び第２ブラケット５２０間の距離よりも大きい。具体的に、第１接続部５３１と低剛性部５３３との境界部は、第１蓄電モジュール１０１のエンドプレート１２０と接しており、第２接続部５３２と低剛性部５３３との境界部は、第２蓄電モジュール１０２のエンドプレート１２０と接している。低剛性部５３３のうち一方向に第１蓄電モジュール１０１及び第２蓄電モジュール１０２間の隙間と対向する部位は、平板状に形成されている。

【0041】

以上のように、本実施形態の蓄電装置１では、第２取付部材５００の曲げ剛性が第１取付部材４００の曲げ剛性よりも低いため、各蓄電セル１１０の厚みの公差や各蓄電セル１１０の膨張及び収縮は、第２取付部材５００の変形によって吸収される。よって、蓄電モジュールの車両への搭載効率を高めつつ、２つの蓄電モジュール１０１，１０２を互いに連結する各取付部材４００，５００の破損を抑制することが可能となる。

【0042】

上記実施形態において、第１ブラケット５１０、第２ブラケット５２０及び連結ブラケット５３０は、一体の部材として形成されてもよい。

【0043】

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。

【0044】

上記実施形態における蓄電装置は、一方向に長い形状を有する第１蓄電モジュールと、前記一方向に長い形状を有し、前記一方向及ぶ上下方向の双方に直交する直交方向に前記第１蓄電モジュールに隣接する位置に配置された第２蓄電モジュールと、前記第１蓄電モジュール及び前記第２蓄電モジュールを収容するケースと、前記一方向における前記第１蓄電モジュールの一端部と前記一方向における前記第２蓄電モジュールの一端部とを互いに連結するとともに、前記第１蓄電モジュールの前記一端部及び前記第２蓄電モジュールの前記一端部を前記ケースに取り付けるための第１取付部材と、前記一方向における前記第１蓄電モジュールの他端部と前記一方向における前記第２蓄電モジュールの他端部とを互いに連結するとともに、前記第１蓄電モジュールの前記他端部及び前記第２蓄電モジュールの前記他端部を前記ケースに取り付けるための第２取付部材と、を備え、前記第１蓄電モジュール及び前記第２蓄電モジュールは、前記一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルを含み、前記第２取付部材は、前記第１取付部材の曲げ剛性よりも低い曲げ剛性を有する。

【0045】

この蓄電装置では、第２取付部材の曲げ剛性が第１取付部材の曲げ剛性よりも低いため、各蓄電セルの厚みの公差や各蓄電セルの膨張及び収縮は、第２取付部材の変形によって吸収される。よって、蓄電モジュールの車両への搭載効率を高めつつ、２つの蓄電モジュールを互いに連結する各取付部材の破損を抑制することが可能となる。

【0046】

また、前記第２取付部材は、前記第１蓄電モジュールの前記他端部を前記ケースに取り付けるための第１ブラケットと、前記第２蓄電モジュールの前記他端部を前記ケースに取り付けるための第２ブラケットと、前記第１蓄電モジュールの前記他端部と前記第２蓄電モジュールの前記他端部とを互いに連結する連結ブラケットと、を有し、前記連結ブラケットは、前記第１取付部材の曲げ剛性よりも低い曲げ剛性を有することが好ましい。

【0047】

この態様では、連結ブラケットの曲げ剛性を調整することにより、各蓄電モジュールに含まれる蓄電セルの数の変更等に対応することが可能となる。

【0048】

また、前記連結ブラケットは、前記第１蓄電モジュールの前記他端部に接続された第１接続部と、前記第２蓄電モジュールの前記他端部に接続された第２接続部と、前記第１接続部と前記第２接続部との間に形成されており、前記第１取付部材の曲げ剛性よりも低い曲げ剛性を有する低剛性部と、を有することが好ましい。

【0049】

この場合において、前記低剛性部は、前記第１接続部及び前記第２接続部から前記一方向における外向きに突出する形状を有することが好ましい。

【0050】

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】

【0051】

１ 蓄電装置、１００ 蓄電モジュール、１０１ 第１蓄電モジュール、１０１ａ 一端部、１０１ｂ 他端部、１０２ 第２蓄電モジュール、１０２ａ 一端部、１０２ｂ 他端部、１１０ 蓄電セル、１２０ エンドプレート、２００ ケース、２０１ ロアケース、２１０ 底壁、２２０ 周壁、２２２ 対向部、２３０ フランジ、２４０ 仕切壁、２５０ 補強ブラケット、３００ 監視ユニット、４００ 第１取付部材、４１０ 第１取付部、４２０ 第２取付部、４３０ 連結部、４４０ 第１締結部材、５００ 第２取付部材、５１０ 第１ブラケット、５２０ 第２ブラケット、５３０ 連結ブラケット、５３１ 第１接続部、５３２ 第２接続部、５３３ 低剛性部、５４０ 第２締結部材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】