特許 7582141 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】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6556 20140101AFI20241106BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20241106BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20241106BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20241106BHJP

   H01M 10/6568 20140101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6556

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/647

H01M10/6568

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021155391

(22)【出願日】2021-09-24

(65)【公開番号】P2023046671

(43)【公開日】2023-04-05

【審査請求日】2023-10-18

(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】森 伸一郎

【審査官】田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０５３１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０５７１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０８９８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５０７５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８１７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２８７２２７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６５５６

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

Ｈ０１Ｍ １０／６４７

Ｈ０１Ｍ １０／６５６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下方に向けて突出する突出部が設けられた底部を有するロアケースと、
前記底部の下方に配置された冷却器と、を備え、
前記冷却器は、上下方向に直交する第１方向において前記突出部に対向する端部を有する冷却部を含み、
前記冷却部は、前記上下方向に積層された上板部と下板部とを有し、
前記上板部および前記下板部は、前記端部側において、各々が有する合わせ面で接合されており、
前記下板部は、前記端部側において前記上板部よりも前記突出部に向けて張り出す張り出し部を有する、蓄電装置。

【請求項2】

前記上板部は、前記合わせ面が設けられた鍔部と、前記突出部が位置する側とは反対側から前記鍔部に接続され、前記突出部が位置する側とは反対方向に向かうにつれて上方に向かう傾斜部とを有する、請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項3】

前記冷却部は、前記上下方向および前記第１方向に直交する第２方向に第１端部および第２端部を有し、
前記張り出し部は、前記第１端部側および前記第２端部側に設けられている、請求項１または２に記載の蓄電装置。

【請求項4】

前記突出部および前記冷却器を下方側から覆うパネルを備えた、請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電装置。

【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２０２０－０５３１４８号公報（特許文献１）には、収容ケース内に蓄電スタックと冷却器とが配置された構成が開示されている。冷却器は、金属製の第１プレート（上板部）と金属製の第２プレート（下板部）とを上下方向に積層して、ろう付け等によって接合することで形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－０５３１４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

冷却器を収容ケースの外部に配置する構成について検討されている。このような場合には、当該蓄電装置を搭載した車両が、雨天時、あるいは水たまりの上を走行した場合に、冷却器が被水しやすくなる。このような場合に、何ら手立てがない場合には、接合部された上板部と下板部の端部に水等の液体が付着してしまい、当該液体が付着した部分を起点として上板部と下板部との接合部近傍が錆びることが懸念される。この場合には、錆びた部分から冷却器内を流れる冷媒が漏出する場合がある。

【0005】

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、上板部と下板部とが接合された冷却部を有する冷却器がロアケースの外部に配置された構成において、上板部と下板部との接合部近傍への液体の付着を抑制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】

【0006】

本開示に基づく蓄電装置は、下方に向けて突出する突出部が設けられた底部を有するロアケースと、上記底部の下方に配置された冷却器と、を備える。上記冷却器は、上下方向に直交する第１方向において上記突出部に対向する端部を有する冷却部を含む。上記冷却部は、上記上下方向に積層された上板部と下板部とを有する。上記上板部および上記下板部は、上記端部側において、各々が有する合わせ面で接合されている。上記下板部は、上記端部側において上記上板部よりも上記突出部に向けて張り出す張り出し部を有する。

【0007】

上記構成によれば、ロアケースの下方側において外部からの液体が突出部に当たった場合に、上方側に向かうように移動する液体を張り出し部によって下方側に跳ね返すことができる。これにより、上板部と下板部との接合部近傍に液体が付着することを抑制することができ、上板部と下板部との接合部近傍での錆びを抑制することができる。

【0008】

上記本開示に基づく蓄電装置にあっては、上記上板部は、上記合わせ面が設けられた鍔部と、上記突出部が位置する側とは反対側から上記鍔部に接続され、上記突出部が位置する側とは反対方向に向かうにつれて上方に向かう傾斜部とを有していてもよい。

【0009】

上記構成によれば、冷却部において結露水が発生した場合に、上記傾斜部によって結露水を張り出し部に向けて流動することができる。これにより、結露水を張り出し部の先端側に留めることができる。

【0010】

上記本開示に基づく蓄電装置にあっては、上記冷却部は、上記上下方向および上記第１方向に直交する第２方向に第１端部および第２端部を有する。この場合には、上記張り出し部は、上記第１端部側および上記第２端部側に設けられていてもよい。

【0011】

上記構成によれば、第２方向の第１端部側および第２端部側において、上板部と下板部との接合部近傍への液体の付着を抑制することができる。特に、第２方向が車両の幅方向と平行となるように車両に搭載された場合には、車両が振動することで第２方向の両端側で外部からの液体が突出部によって跳ね返りやすくなる。このため、張り出し部の設置位置を限定し、張り出し部の設置面積を小さくしつつも、効果的に上板部と下板部との接合部近傍への水の付着を抑制することができる。

【0012】

上記本開示に基づく蓄電装置は、上記突出部および上記冷却器を下方側から覆うパネルを備えていてもよい。

【0013】

上記構成によれば、パネルで冷却器を覆うことにより、冷却器が外部からの液体に直接被水することを抑制しつつ、パネルと冷却器との間に浸入した外部からの液体が、上板部と下板部との接合部近傍に付着することを抑制できる。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、上板部と下板部とが接合された冷却部を有する冷却器がロアケースの外部に配置された構成において、上板部と下板部との接合部近傍への液体の付着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】

【0015】

【図1】実施の形態に係る蓄電装置の分解斜視図である。

【図2】実施の形態に係る冷却器の平面図である。

【図3】実施の形態に係る冷却器が固定されたロアケースを底面側から見た斜視図である。

【図4】図３に示すＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。

【図5】実施の形態に係る冷却器の張り出し部によって液体を跳ね返す様子を説明する図である。

【図6】実施の形態に係る冷却器において結露水の流れを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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。

【0017】

図１は、実施の形態に係る蓄電装置の分解斜視図である。図１を参照して、実施の形態に係る蓄電装置１について説明する。

【0018】

実施の形態に係る蓄電装置１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に搭載される。蓄電装置１は、たとえば、車両が有するフロアパネルの下方に搭載される。

【0019】

図１に示すように、蓄電装置１は、複数の蓄電スタック１０と、収容ケース２０と、冷却器３０と、熱伝導部材４０と、シェアパネル５０と、内側熱伝導層６０とを含む。

【0020】

複数の蓄電スタック１０は、上下方向と直交する第１方向（ＤＲ１方向）に並んで配置されている。当該第１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、車両の前後方向と平行となる。

【0021】

複数の蓄電スタック１０の各々は、上下方向および第１方向と直交する第２方向（ＤＲ２方向）に配列する複数の蓄電セル１１を含む。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。

【0022】

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。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。また、蓄電セル１１は、蓄電可能に構成された単位キャパシタであってもよい。

【0023】

収容ケース２０は、複数の蓄電スタック１０を収容している。収容ケース２０は、アッパーケース２１とロアケース２２とを含む。

【0024】

アッパーケース２１は、下方に向けて開放された略箱形形状を有する。アッパーケース２１は、金属材料で構成されていてもよい。また、軽量化のために、アッパーケース２１は、樹脂材料で構成されていてもよい。

【0025】

ロアケース２２は、上方に向けて開放された略箱形形状を有する。ロアケース２２は、金属材料によって構成されている。ロアケース２２は、良好な熱伝導性を有することが好ましい。

【0026】

ロアケース２２は、底部２３を有する。底部２３には、複数の蓄電スタック１０が載置される。底部２３は、互いに相対する内表面２３ａおよび外表面２３ｂを有する。内表面２３ａは、複数の蓄電スタック１０側を向く。外表面２３ｂは、複数の蓄電スタック１０が位置する側とは反対側を向く。

【0027】

底部２３には、下方に向けて突出する複数の突出部２５が設けられている。複数の突出部２５は、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２５は、所定の位置において、互いに隣り合う後述の冷却部３２の間の隙間に入り込む。複数の突出部２５は、第２方向に沿って延在する。

【0028】

内側熱伝導層６０は、各蓄電スタック１０と、内表面２３ａとの間に配置されている。内側熱伝導層６０は、接着層としても機能し、各蓄電スタック１０を底部２３に接着固定している。各蓄電スタック１０は、内側熱伝導層６０によって内表面２３ａに熱的に接触している。

【0029】

内側熱伝導層６０は、熱伝導性を有する樹脂部材によって構成されている。内側熱伝導層６０としては、たとえば、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン樹脂、または、エポキシ樹脂等を含む接着剤を採用することができる。

【0030】

冷却器３０は、複数の蓄電スタック１０を冷却するための装置である。冷却器３０の内部には、冷媒が流れる冷媒流路が設けられている。当該冷媒流路は、冷媒導入部６１および冷媒排出部６２に接続されている。冷媒導入部６１から冷媒流路に導入された冷媒は、複数の蓄電スタック１０を冷却して、冷媒排出部６２から排出される。

【0031】

冷却器３０は、ロアケース２２の底部２３の下方に配置されている。冷却器３０は、アルミニウム等の金属材料によって構成されている。冷却器３０の詳細な構造については、図２および図３を用いて後述する。

【0032】

熱伝導部材４０は、底部２３の外表面２３ｂと冷却器３０との間に配置されている。当該熱伝導部材４０、底部２３、および内側熱伝導層６０を介して、複数の蓄電スタック１０は、冷却器３０によって冷却される。熱伝導部材４０は、底部２３と冷却器３０とを接着する接着層としても機能する。熱伝導部材４０としては、たとえば、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン樹脂、または、エポキシ樹脂等を含む接着剤を採用することができる。

【0033】

シェアパネル５０は、上記複数の突出部２５および冷却器３０を下方側から覆うように配置される。シェアパネル５０は、冷却器３０を保護するとともに、冷却器３０の被水を抑制する。シェアパネル５０は、金属材料によって構成されている。

【0034】

図２は、実施の形態に係る冷却器の平面図である。図３は、実施の形態に係る冷却器が固定されたロアケースを底面側から見た斜視図である。なお、図３においては、便宜上シェアパネル５０を省略している。図２および図３を参照して、実施の形態に係る冷却器３０の詳細な構造について説明する。

【0035】

冷却器３０は、一対の保持部３１と、複数の冷却部３２と、フロント部３３とを含む。これら、一対の保持部３１、複数の冷却部３２、およびフロント部３３の内部には、上記冷媒流路が配索されている。

【0036】

一対の保持部３１は、第１方向に沿って延在する。一対の保持部３１は、第２方向に互いに離れて配置されている。一対の保持部３１は、複数の冷却部３２を保持する。

【0037】

複数の冷却部３２は、複数の蓄電スタック１０に１対１で対応する位置に配置されている。複数の冷却部３２は、複数の蓄電スタック１０の個数に応じて設けられている。複数の冷却部３２の各々は、第２方向に一対の保持部３１を接続するように設けられている。複数の冷却部３２は、第１方向に間隔をあけて並んで配置されている。

【0038】

複数の冷却部３２は、上記突出部２５に対向する端部３７，３８を有する冷却部３２Ａ，３２Ｂを含む。冷却部３２Ａは、突出部２５に対して、第１方向の一方側に配置されている。冷却部３２Ｂは、突出部２５に対して、第２方向の他方側に配置されている。すなわち、冷却部３２Ａと冷却部３２Ｂの間に突出部２５が配置されている。冷却部３２Ａおよび冷却部３２Ｂは、張り出し部３９を有する。

【0039】

冷却部３２Ａ，３２Ｂは、第２方向において、第１端部３２ａおよび第２端部３２ｂを有する。張り出し部３９は、第１端部３２ａ側および第２端部３２ｂ側に設けられている。

【0040】

フロント部３３は、一対の保持部３１の一端側から第１方向の一方側に突出するように設けられている。フロント部３３は、略Ｃ字型形状を有する。当該フロント部３３に上述の冷媒導入部６１および冷媒排出部６２が設けられている。

【0041】

図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。図４においては、便宜上、図３には図示されていないシェアパネル５０を図示している。

【0042】

図４に示すように、突出部２５は、底板部２５１、一対の側壁部２５２、および一対のフランジ部２５３を有する。底板部２５１は、突出部２５の底部を構成している。底板部２５１には穴部２５ｈが設けられている。なお、当該穴部２５ｈにボルト等の締結部材７０が挿通されてシェアパネル５０が固定されている。

【0043】

一対の側壁部２５２は、第１方向における底板部２５１の両端に接続されている。一対の側壁部２５２は、第１方向に互いに対向するように設けられている。一対の側壁部２５２は、上方に向かうにつれて第１方向に互いに離れるように傾斜している。一対の側壁部２５２は、第２方向に沿って延在している。

【0044】

一対のフランジ部２５３は、底板部２５１が位置する側とは反対側に位置する一対の側壁部２５２の端部に接続されている。一対のフランジ部２５３は、一対の側壁部２５２の上端に接続されている。一対のフランジ部２５３は、第１方向に略平行となるように設けられている。一対のフランジ部２５３は、外表面２３ｂに溶接等によって固定されている。

【0045】

冷却部３２Ａの端部３７は、一対の側壁部２５２のうち第１方向の一方側に位置する側壁部２５２に対向する。冷却部３２Ｂの端部３８は、一対の側壁部２５２のうち第１方向の他方側に位置する側壁部２５２に対向する。

【0046】

冷却部３２は、上板部３５および下板部３６を含む。上板部３５および下板部３６は、上下方向に積層されている。上板部３５および下板部３６は、端部３７，３８側において、各々が有する合わせ面で接合されている。上板部３５および下板部３６は、たとえば、ろう付け等によって接合されている。

【0047】

上板部３５は、板状部３５１、傾斜部３５２、および鍔部３５３を有する。板状部３５１は、略平坦に形成されている。当該板状部３５１上には熱伝導部材４０が形成されている。鍔部３５３は、第１方向の他方側に位置する上板部３５の端部を構成している。鍔部３５３は、略平坦に形成されている。鍔部３５３は、第１方向に略平行である。鍔部３５３には、上記合わせ面が形成されている。

【0048】

傾斜部３５２は、板状部３５１と鍔部３５３とを接続する。傾斜部３５２は、突出部２５が位置する側とは反対側に位置する鍔部３５３の端部に接続されている。傾斜部３５２は、突出部２５が位置する側とは反対方向に向かうにつれて上方に向かうように傾斜している。当該傾斜部３５２の下面のうち鍔部３５３側に位置する部分に合わせ面が形成されていてもよい。

【0049】

下板部３６は、板状部３６１、傾斜部３６２、鍔部３６３、および張り出し部３９を有する。板状部３６１は、凹凸状に設けられている。これにより、板状部３５１と板状部３６１とが上下方向に重ねられた状態において、上板部３５と下板部３６との間に隙間が形成され、当該隙間によって冷媒流路Ｐが構成されている。

【0050】

鍔部３６３は、鍔部３５３と対応する位置に設けられており、鍔部３５３に重ね合わされている。鍔部３６３は、略平坦に形成されている。鍔部３６３は、第１方向に略平行である。鍔部３６３には、上記合わせ面が形成されている。

【0051】

傾斜部３６２は、板状部３６１と鍔部３６３とを接続する。傾斜部３６２は、突出部２５が位置する側とは反対側に位置する鍔部３６３の端部に接続されている。傾斜部３６２は、突出部２５が位置する側とは反対方向に向かうにつれて上方に向かうように傾斜している。傾斜部３６２は、上記傾斜部３５２に沿うように設けられている。傾斜部３６２の上面には、合わせ面が形成されていてもよい。

【0052】

張り出し部３９は、端部３７，３８側において、上板部３５よりも突出部２５に向けて張り出すように設けられている。張り出し部３９は、鍔部３６３の先端側に接続されている。張り出し部３９は、鍔部３６３から突出部２５に向かうように設けられている。張り出し部３９は、第２方向に略平行である。

【0053】

張り出し部３９の先端は、第１方向において、側壁部２５２に対向している。張り出し部３９は、先端側が、上下方向において、フランジ部２５３に重なるように設けられている。

【0054】

図５は、実施の形態に係る冷却器の張り出し部によって液体を跳ね返す様子を説明する図である。図５は、図４に対応する位置での蓄電装置の断面図である。図５を参照して、張り出し部３９の機能について説明する。

【0055】

図５に示すように、シェアパネル５０と冷却器３０との間に水等の液体が浸入した場合には、車両の走行によって、当該液体が矢印ＡＲ１に示すように突出部２５の側壁部２５２に当たって跳ね返ることで、上方に向かうように移動する場合がある。このような場合に、上述のように張り出し部３９が設けられていることにより、上方に向かう液体を下方側に跳ね返すことができる。これにより、上板部３５と下板部３６とが上記合わせ面で接合された接合部近傍に液体が付着することを抑制できる。この結果、接合部近傍で上板部３５および下板部３６の腐食を抑制し、腐食した箇所から冷媒が漏出することを抑制できる。

【0056】

また、上述のように、張り出し部３９は、第１端部３２ａ側および第２端部３２ｂ側に設けられている。第１端部３２ａおよび第２端部３２ｂは、車両の幅方向の両側に位置し、車両が振動した場合には、特に車両の幅方向の両側で、矢印ＡＲ１に示すように液体が移動しやすくなる。このため、張り出し部３９は、第１端部３２ａ側および第２端部３２ｂ側に設けられることにより、張り出し部３９の設置面積を小さくしつつも、効果的に上記接合部近傍に液体が付着することを抑制できる。

【0057】

図６は、実施の形態に係る冷却器において結露水の流れを説明する図である。図６は、図４に対応する位置での蓄電装置の断面図である。図６を参照して、結露水の流れについて説明する。

【0058】

図６に示すように、冷却部３２の周囲で結露水が発生した場合には、矢印ＡＲ２で示すように、上記傾斜部３５２によって結露水を張り出し部３９に向けて流動することができる。これにより、上記接合部近傍から離れた張り出し部３９の先端側に結露水を留めることができる。

【0059】

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】

【0060】

１ 蓄電装置、１０ 蓄電スタック、１１ 蓄電セル、２０ 収容ケース、２１ アッパーケース、２２ ロアケース、２３ 底部、２３ａ 内表面、２３ｂ 外表面、２５ 突出部、２５ｈ 穴部、３０ 冷却器、３１ 保持部、３２，３２Ａ，３２Ｂ 冷却部、３２ａ 第１端部、３２ｂ 第２端部、３３ フロント部、３５ 上板部、３６ 下板部、３７，３８ 端部、３９ 張り出し部、４０ 熱伝導部材、５０ シェアパネル、６０ 内側熱伝導層、６１ 冷媒導入部、６２ 冷媒排出部、２５１ 底板部、２５２ 側壁部、２５３ フランジ部、３５１ 板状部、３５２ 傾斜部、３５３ 鍔部、３６１ 板状部、３６２ 傾斜部、３６３ 鍔部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】