JP2012033299A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage device.
蓄電装置に関する背景技術としては、例えば特許文献1に開示された技術が知られている。 As a background art relating to a power storage device, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 is known.
特許文献1には、ホイールを含むスペアタイヤの内側にバッテリパックを搭載し、外部からの荷重や衝撃からバッテリパックを保護する車両搭載構造に関する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technology relating to a vehicle mounting structure in which a battery pack is mounted inside a spare tire including a wheel, and the battery pack is protected from external loads and impacts.
近年、省エネ・環境問題が高まりつつあり、それらを背景に電動化が普及している。例えば自動車では、ハイブリッド自動車や電気自動車などの導入が普及してきており、近年、その普及率が大きい。また、鉄道車両や建設機器など、他の分野においても動力源の電動化(ハイブリッド化)が進められている。それらにおいては、電気的エネルギーを蓄積し、この蓄積した電気的エネルギーから機械的ネネルギー(車両駆動用動力など)を生成できるように、バッテリやキャパシタなどの蓄電装置を搭載している。それらに用いられる蓄電装置は高電圧であることから、それらに用いられる蓄電装置には外部からの荷重や衝撃に対する高い安全性が求められている。このため、例えば自動車においては、背景技術のように、スペアタイヤの内側にバッテリパックを搭載してバッテリパックを保護している。 In recent years, energy saving and environmental problems are increasing, and electrification has become widespread against these backgrounds. For example, in automobiles, the introduction of hybrid cars and electric cars has become widespread, and in recent years, the penetration rate is large. Also, in other fields such as railway vehicles and construction equipment, electrification of power sources (hybridization) is being promoted. In these devices, an electrical storage device such as a battery or a capacitor is mounted so that electrical energy is stored and mechanical energy (such as vehicle driving power) can be generated from the stored electrical energy. Since the power storage devices used for them have a high voltage, the power storage devices used for them are required to have high safety against external loads and impacts. For this reason, for example, in an automobile, as in the background art, a battery pack is mounted inside a spare tire to protect the battery pack.
しかし、蓄電装置の搭載位置は、自動車,鉄道車両,建設機器などの分野によって、さらには同一分野の中でも機種によって様々であり、必ずしも背景技術のような搭載構成が適用できるとは限らない。このような背景技術の課題を考慮すると、蓄電装置自身が安全性を高める構造になっていることが好ましい。 However, the mounting position of the power storage device varies depending on the field of automobiles, railway vehicles, construction equipment, and the like, and also varies depending on the model in the same field, and the mounting configuration as in the background art is not always applicable. Considering such problems of the background art, it is preferable that the power storage device itself has a structure that improves safety.
代表的な本発明の一つは、安全性を向上させることができる蓄電装置を提供する。 One of the representative aspects of the present invention provides a power storage device that can improve safety.
ここに、代表的な本発明の一つは、保持されて電気的に接続された複数の蓄電器を取り囲むと共に、複数の蓄電器の冷却媒体を導入してその冷却媒体を複数の蓄電器に流通し、この流通し終えた冷却媒体を排出するように冷却流路を形成する筐体を、金属材料の鋳造により形成された金属筐体により構成したことを特徴とする。 Here, one of the representative inventions surrounds a plurality of capacitors that are held and electrically connected, introduces a cooling medium of the plurality of capacitors, distributes the cooling medium to the plurality of capacitors, The casing that forms the cooling flow path so as to discharge the circulating medium that has been distributed is constituted by a metal casing formed by casting a metal material.
また、代表的な本発明の一つにおいて、冷却媒体を導入及び排出するための開口部が金属筐体に設けられており、その開口部の縁部の蓄電器との対向部位には面取り加工が施されていることが好ましい。 Further, in one of the representative aspects of the present invention, an opening for introducing and discharging the cooling medium is provided in the metal casing, and a chamfering process is performed on a portion of the edge of the opening facing the capacitor. It is preferable that it is given.
代表的な本発明の一つによれば、複数の蓄電器を取り囲む筐体を、金属鋳造により成形された金属筐体により構成したので、蓄電装置の強度を向上させることができ、外部からの荷重や衝撃に対する蓄電装置の安全性を自ら向上させることができる。 According to one of the representative aspects of the present invention, the casing that surrounds the plurality of capacitors is configured by a metal casing formed by metal casting, so that the strength of the power storage device can be improved and the load from the outside It is possible to improve the safety of the power storage device against shock and impact.
このような蓄電装置は、どの位置に搭載されても、蓄電装置の安全性を確保することができるので、蓄電装置の安全性向上及び搭載性向上の両立を図る上において好適な構造であるということができる。 Since such a power storage device can ensure the safety of the power storage device regardless of where it is mounted, it is said that the power storage device is a suitable structure for achieving both improved safety and improved mounting performance of the power storage device. be able to.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
以下に説明する実施例では、電動車両、特に電気自動車の車載電源装置を構成すると共に、蓄電器として二次電池、特にリチウムイオン電池を備えたバッテリ装置(蓄電装置)に本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。 In the embodiments described below, a case where the present invention is applied to a battery device (power storage device) including an in-vehicle power supply device for an electric vehicle, particularly an electric vehicle, and a secondary battery, in particular, a lithium ion battery as a power storage device. An example will be described.
電気自動車は、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車及び電動機を車両の唯一の駆動源とする純正電気自動車などを含む。 The electric vehicle includes a hybrid electric vehicle including an engine that is an internal combustion engine and an electric motor as a driving source of the vehicle, and a genuine electric vehicle using the electric motor as the only driving source of the vehicle.
以下に説明するバッテリ装置に適用した構成は、蓄電器としてキャパシタやコンデンサなどの容量性機器を備えた蓄電装置に適用しても構わない。 The configuration applied to the battery device described below may be applied to a power storage device including a capacitive device such as a capacitor or a capacitor as a power storage device.
また、蓄電器としては、ニッケル水素電池などの他の二次電池を採用しても構わない。 Moreover, you may employ | adopt other secondary batteries, such as a nickel metal hydride battery, as an electrical storage device.
まず、図1を用いて、バッテリ装置を含む車載電機システム(電動機駆動システム)の構成について説明する。 First, the configuration of an in-vehicle electric system (electric motor drive system) including a battery device will be described with reference to FIG.
車載電機システムは、モータジェネレータ10,インバータ装置20,車両全体を制御する車両コントローラ30、および車載電源装置を構成するバッテリ装置1000を含む複数の電装機器を備える。バッテリ装置1000は、複数の蓄電器を備えており、例えば複数のリチウムイオン電池を備えたリチウムイオンバッテリ装置として構成される。
The in-vehicle electrical system includes a plurality of electrical devices including a
モータジェネレータ10は、三相交流機である。三相交流機としては同期機と誘導機とがあるが、どちらを採用しても構わない。モータジェネレータ10は、車両の力行時及び内燃機関であるエンジンを始動する時など、回転動力が必要な運転モードでは、モータ駆動し、発生した回転動力を車輪及びエンジンなどの被駆動体に供給する。この場合、車載電機システムは、モータジェネレータ10に、バッテリ装置1000から電力変換装置であるインバータ装置20を介して、直流電力を三相交流電力に変換して供給する。
また、モータジェネレータ10は、車両の減速時や制動時などの回生時及びバッテリ装置1000の充電が必要な時など、発電が必要な運転モードでは、車輪或いはエンジンからの駆動力によって駆動し、ジェネレータとして三相交流電力を発生させる。この場合、車載電機システムは、モータジェネレータ10からの三相交流電力をインバータ装置20を介して直流電力に変換し、バッテリ装置1000に供給する。これにより、バッテリ装置1000には電力が蓄積される。
Further, the
インバータ装置20は、前述した電力変換、すなわち直流電力から三相交流電力への変換、及び三相交流電力から直流電力への変換をスイッチング半導体素子の作動(オン・オフ)によって制御する電子回路装置である。インバータ装置20は、パワーモジュール21,ドライバ回路22,モータコントローラ23を備えている。
The
パワーモジュール21は、6つのスイッチング半導体素子を備え、この6つのスイッチング半導体素子のスイッチング動作(オン・オフ)によって、前述した電力変換を行うための電力変換回路を構成する半導体装置である。
The
直流正極側モジュール端子は直流正極側外部端子に、直流負極側モジュール端子は直流負極側外部端子にそれぞれ電気的に接続されている。直流正極側外部端子及び直流負極側外部端子は、バッテリ装置1000との間において直流電力を授受するための電源側端子であり、バッテリ装置1000から延びる電源ケーブル610,620が電気的に接続されている。交流側モジュール端子は交流側外部端子に電気的に接続されている。交流側外部端子は、モータジェネレータ10との間において三相交流電力を授受するための負荷側端子であり、モータジェネレータ10から延びる負荷ケーブルが電気的に接続されている。
The DC positive module terminal is electrically connected to the DC positive external terminal, and the DC negative module terminal is electrically connected to the DC negative external terminal. The DC positive side external terminal and the DC negative side external terminal are power supply side terminals for transmitting and receiving DC power to and from the
モータコントローラ23は、電力変換回路を構成する6つのスイッチング半導体素子のスイッチング動作を制御するための電子回路装置である。モータコントローラ23は、上位制御装置、例えば車両全体を制御する車両コントローラ30から出力されたトルク指令に基づいて、6つのスイッチング半導体素子に対するスイッチング動作指令信号(例えばPWM(パルス幅変調)信号)を生成する。この生成された指令信号はドライバ回路22に出力される。
The
バッテリ装置1000は、電気エネルギーを蓄積及び放出(直流電力を充放電)するための電池モジュール(蓄電モジュール)100、及び電池モジュール100の状態を管理及び制御するための制御装置900を備えている。
The
電池モジュール100は二つの電池ブロック(或いは電池パック)、すなわち電気的に直列に接続される高電位側電池ブロック100a及び低電位側電池ブロック100bから構成されている。各電池ブロックには組電池が収納されている。各組電池は、複数のリチウムイオン電池セル(以下、単に「電池セル」と略称する)を電気的に直列に接続した接続体から構成されている。各電池ブロックの構成については後述する。
The battery module 100 includes two battery blocks (or battery packs), that is, a high
高電位側電池ブロック100aの負極側(低電位側)と低電位側電池ブロック100bの正極側(高電位側)との間にはSD(サービスディスコネクト)スイッチ700が設けられている。SDスイッチ700はバッテリ装置1000の保守,点検時の安全性を確保するために設けられた安全装置であって、スイッチとヒューズとを電気的に直列に接続した電気回路から構成されており、サービスマンによって保守,点検時に操作される。
An SD (service disconnect)
制御装置900は、上位(親)に相当するバッテリコントローラ300及び下位(子)に相当するセルコントローラ200から構成されている。
The
バッテリコントローラ300は、バッテリ装置1000の状態を管理及び制御すると共に、上位制御装置である車両コントローラ30やモータコントローラ23にバッテリ装置1000の状態や許容充放電電力などの充放電制御指令を通知する。バッテリ装置1000の状態の管理及び制御には、バッテリ装置1000の電圧及び電流の計測、バッテリ装置1000の蓄電状態(SOC:State Of Charge)及び劣化状態(SOH:State Of Health)などの演算、各電池ブロックの温度の計測、セルコントローラ200に対する指令(例えば各電池セルの電圧を計測するための指令、各電池セルの蓄電量を調整するための指令など)の出力などがある。
The
セルコントローラ200は、バッテリコントローラ300からの指令によって複数の電池セルの状態の管理及び制御を行う、いわゆるバッテリコントローラ300の手足であり、複数の集積回路(IC)によって構成されている。複数の電池セルの状態の管理及び制御には、各電池セルの電圧の計測,各電池セルの蓄電量の調整などがある。各集積回路は、対応する複数の電池セルが決められており、対応する複数の電池セルに対して状態の管理及び制御を行う。
The
セルコントローラ200を構成する集積回路の電源には、対応する複数の電池セルを用いている。このため、セルコントローラ200と電池モジュール100の両者は接続線800を介して電気的に接続されている。各集積回路には、対応する複数の電池セルの最高電位の電圧が接続線800を介して印加されている。
A plurality of corresponding battery cells are used as the power source of the integrated circuit constituting the
高電位側電池ブロック100aの正極端子とインバータ装置20の直流正極側外部端子との両者は正極側電源ケーブル610を介して電気的に接続されている。低電位側電池ブロック100bの負極端子とインバータ装置20の直流負極側外部端子との間は負極側電源ケーブル620を介して電気的に接続されている。
Both the positive terminal of the high-potential
電源ケーブル610,620の途中にはジャンクションボックス400,負極側メインリレー412が設けられている。ジャンクションボックス400の内部には、正極側メインリレー411及びプリチャージ回路420から構成されたリレー機構が収納されている。リレー機構は、電池モジュール100とインバータ装置20との間を電気的に導通及び遮断するための開閉部であり、車載電機システムの起動時には電池モジュール100とインバータ装置20との間を導通、車載電機システムの停止時及び異常時には電池モジュール100とインバータ装置20との間を遮断する。このように、バッテリ装置1000とインバータ装置20との間をリレー機構によって制御することにより、車載電機システムの高い安全性を確保できる。
A
リレー機構の駆動はモータコントローラ23により制御される。モータコントローラ23は、車載電機システムの起動時には、バッテリ装置1000の起動完了の通知をバッテリコントローラ300から受けることにより、リレー機構に対して導通の指令信号を出力してリレー機構を駆動させる。また、モータコントローラ23は、車載電機システムの停止時にはイグニションキースイッチからオフの出力信号を受けることにより、また、車載電機システムの異常時には車両コントローラからの異常信号を受けることにより、リレー機構に対して遮断の指令信号を出力してリレー機構を駆動させる。
The driving of the relay mechanism is controlled by the
メインリレーは正極側メインリレー411及び負極側メインリレー412から構成されている。正極側メインリレー411は正極側電源ケーブル610の途中に設けられ、バッテリ装置1000の正極側とインバータ装置20の正極側との間の電気的な接続を制御する。負極側メインリレー412は負極側電源ケーブル620の途中に設けられ、バッテリ装置1000の負極側とインバータ装置20の負極側との間の電気的な接続を制御する。
The main relay includes a positive side
プリチャージ回路420は、プリチャージリレー421及び抵抗422を電気的に直列に接続した直列回路であり、正極側メインリレー411に電気的に並列に接続されている。
The
車載電機システムの起動時にあたっては、まず、負極側メインリレー412が投入され、この後に、プリチャージリレー421が投入される。これにより、バッテリ装置1000から供給された電流が抵抗422によって制限された後、インバータ搭載の平滑コンデンサに供給されて充電される。平滑コンデンサが所定の電圧まで充電された後、正極側メインリレー411が投入され、プリチャージリレー421が開放される。これにより、バッテリ装置1000から正極側メインリレー411を介してインバータ装置20に主電流が供給される。
When starting the in-vehicle electric system, first, the negative side
また、ジャンクションボックス400の内部には電流センサ430が収納されている。電流センサ430は、バッテリ装置1000からインバータ装置20に供給される電流を検出するために設けられたものである。電流センサ430の出力線はバッテリコントローラ300に電気的に接続されている。バッテリコントローラ300は、電流センサ430から出力された信号に基づいて、バッテリ装置1000からインバータ装置20に供給された電流を検出する。この電流検出情報は、バッテリコントローラ300からモータコントローラ23や車両コントローラ30などに通知される。
A
電流センサ430はジャンクションボックス400の外部に設置しても構わない。バッテリ装置1000の電流の検出部位は、正極側メインリレー411のインバータ装置20側のみらならず、正極側メインリレー411の電池モジュール100側であってもよい。
The
尚、ジャンクションボックス400の内部にはバッテリ装置1000の電圧を検出するための電圧センサを収納してもよい。バッテリコントローラ300は、電圧センサの出力信号に基づいてバッテリ装置1000の全体の電圧を検出する。この電圧検出情報はモータコントローラ23や車両コントローラ30に通知される。バッテリ装置1000の電圧の検出部位は、リレー機構の電池モジュール100側或いはインバータ装置20側のどちらでもよい。
Note that a voltage sensor for detecting the voltage of the
次に、図2乃至図7を用いて、バッテリ装置1000の構成を説明する。
Next, the configuration of the
図2に示すように、バッテリ装置1000は、電池モジュール100と制御装置900の2つのユニットから構成されている。
As shown in FIG. 2, the
電池モジュール100は、高電位側電池ブロック100a及び低電位側電池ブロック100bから構成されている。高電位側電池ブロック100a及び低電位側電池ブロック100bは電気的に直列に接続されている。
The battery module 100 includes a high
高電位側電池ブロック100a及び低電位側電池ブロック100bは、直方体形状をした組立体であり、各ブロックの長手方向に延びる軸線同士が平行となるように、互いに隣接して並列に配置されている。高電位側電池ブロック100a及び低電位側電池ブロック100bは、モジュールベース101上に並置され、ボルトなどの固定手段により固定されている。モジュールベース101は、各ブロックの短手方向(ブロックの並置方向)に三分割された剛性のある薄肉の金属板(例えば鉄板)により構成されており、車両に固定されている。すなわちモジュールベース101は、各ブロックの短手方向(ブロックの並置方向)の両端部と中央部に配置された3つの部材から構成されている。
The high-potential
このような構成によれば、モジュールベース101の面を各電池ブロック100a,100bの下面と面一にでき、電池モジュール100の高さ方向の寸法をさらに低減することができる。
According to such a configuration, the surface of the
高電位側電池ブロック100a及び低電位側電池ブロック100bの上部には制御装置900が跨って載置されている。高電位側電池ブロック100a及び低電位側電池ブロック100bのそれぞれには、制御装置900を構成する一つの筐体910(導電性を有する金属材料、例えばアルミニウム合金から形成した金属筺体)が固定されている。これにより、高電位側電池ブロック100a及び低電位側電池ブロック100bは制御装置900によって固定されている。
A
尚、高電位側電池ブロック100aと低電位側電池ブロック100bは全く同じ構成を有している。このため、図3乃至図7には、高電位側電池ブロック100a及び低電位側電池ブロック100bを代表して、高電位側電池ブロック100a側のみを示している。また、これ以降においては、高電位側電池ブロック100a側の構成についてのみ説明する。
The high
図3に示すように、高電位側電池ブロック100aの外装(ハウジング)は直方体(6面体)形状をしており、上面部と、これに対向する底面部と、直方体の長手方向に対向する二つの側面部により形成された金属筐体110と、直方体の短手方向に対向する、サイドプレート120と呼ばれる二つの平板状部材と、直方体の短手方向に対向し、前記サイドプレート120の外側に配置されている、サイドカバー130と呼ばれる二つの平板状部材とを構成部材としている。
As shown in FIG. 3, the exterior (housing) of the high-potential
金属筐体110は鋳物であり、板金の曲げ加工により作られる筐体に比べて厚みを有するため、外部からの荷重や衝撃に対してより高い強度を持つと共に、ねじ穴や加工面の寸法精度も板金加工に比べて高いため他の部品との組み立て性もよい。具体的には、金属筐体110は、アルミニウム合金を加熱して溶融し、この溶融したものを金属の鋳型に流し込んで冷却し、凝固させることにより一体に形成された金型鋳造品(成型品)である。
Since the
尚、金属筐体110は、上記と同様に鋳造された2つ以上の部材から構成されていてもよく、例えば底面部及び長手方向の側面部の一方が一体に形成された第1部材と、上面部及び長手方向の側面部の他方が一体に成形された第2部材とを、ボルトなどで締結した構造であってもよい。また、金属材料としては、導電性を有し、かつ鋳造可能な金属材料であれば、アルミニウム合金以外の金属材料を用いてもよい。ここで、金属筺体110に用いられる金属材料が導電性を有するのは、前述した制御装置900を車体に接地するための導電路の一部を金属筺体110が担っているからである。すなわちバッテリ装置1000は、モジュールベース101,金属筺体110,サイドカバー130、制御装置900の筺体910が電気的に接続されて車体に電気的に接続(接地)され、これによって、車体と同電位になっている。
The
このように、金属材料の鋳造により得られた金属筐体110を採用して高電位側電池ブロック100a及び低電位側電池ブロック100bを構成した本実施例のバッテリ装置1000によれば、バッテリ装置1000の強度を大きくし、電池セルの保護性能を大きくできるので、バッテリ装置1000の安全性及び信頼性を向上させることができる。
Thus, according to the
金属筐体110の内部は円筒型の複数の電池セル140a,140bが収納される収納室となっている。この収納室は、後述するように複数の電池セル140a,140bの冷却室としても機能する。複数の電池セル140a,140bは、円筒の軸心方向が電池ブロックの短手方向を向いて整列配置された組電池140の状態で金属筐体110の内部に収納されている。
The interior of the
サイドプレート120は、電気的な絶縁性を有するPBTなどの樹脂を成型してできた成型体であり、金属筐体110の短手方向に向かい合うように配置され、ボルトなどの固定手段により金属筐体110に固定されている。
The side plate 120 is a molded body formed by molding an electrically insulating resin such as PBT, and is disposed so as to face the short side of the
組電池140は、図4に示すように、各電池セルがサイドプレート120によって挟持されて固定されており、金属筐体110とは絶縁されている。
As shown in FIG. 4, each battery cell is sandwiched and fixed by the side plate 120, and the assembled battery 140 is insulated from the
組電池140は、複数の電池セル140aを並列に配置して構成した第1電池列と、第1電池列と同様に、同数の電池セル140bを並列に配置して構成した第2電池列とを、金属筐体110の高さ方向に積層することによって構成されている。第1電池列と第2電池列とを積層した時の位置関係は特に限定されず、垂直であってもよいし、俵積みであってもよい。本実施例では、第1及び第2電池列を金属筐体110の長手方向にずらした、すなわち第1電池列を、後述する冷却媒体入口180側に、第2電池列を、後述する冷却媒体出口181側に、それぞれずらした場合を例に挙げている。組電池140を構成する各電池セル140a,140bは周辺部品や他の電池との絶縁のため、電池缶の周側面が樹脂チューブ150で覆われている。サイドプレート120には各電池セル140a,140bの軸と中心が一致する部分に短手方向の貫通孔が設けられており、貫通孔の直径は電池セル140a,140bの直径よりも小さい。
The assembled battery 140 includes a first battery array configured by arranging a plurality of
円筒形状の電池セル140a,140bは、電池筐体内部に電池素子(発電素子),電解液及び安全弁などの部品が収納され、電池蓋によって密閉されている。電池素子は、正極材,絶縁材であるセパレータ,負極材及びセパレータを4層に積層した積層体をロール状に巻いた捲回体である。電池筐体は金属製の円筒缶である。電池蓋は、電池筐体内部に電池素子,電解液及び安全弁などの部品が収納された後、電池筐体の開放端側に取り付けられて電池筐体の開放端側を塞ぐ封止部材であり、正極が形成されている。負極は、電池筐体の開放端側とは反対側端部の閉塞端側に形成されている。安全弁は、電池筐体の内部の圧力が高くなった時に開放され、電池筐体の内部に発生した発生媒体(ガス)を外部に放出するガス抜き弁である。リチウム単電池11の出力電圧は3.0〜4.2vである。その平均出力電圧は3.6vである。
図5に示すように、組電池140は、バスバー160と呼ばれる複数の導電部材(接続導体)により複数の電池セル140a,140bが電気的に直列に接続されている。バスバー160は薄肉の長方形状(短冊形状)の金属板(例えば銅板)で構成されている。バスバー160はサイドプレート120には一体にインサートモールドせず、サイドプレート120とは別体の構成になっている。バスバー160の両端部の平面部位は2つの電池セルの電極部に溶接により接合されている。バスバー160の中央部の平面部部位(2つの電池セルとの溶接部位間を渡る渡り部)は、電池セルとの溶接部位よりも高い位置に配置されてサイドプレート120を避けるように、電池セルとの溶接部位から直角に折り曲げられて、サイドプレート120の貫通孔間の壁を跨げる位置まで持ち上げられている。
As shown in FIG. 5, in the assembled battery 140, a plurality of
尚、組電池140を構成する二次電池は、充放電可能な二次電池であれば特に限定されず、ニッケル水素電池でもリチウムイオン電池であってもよい。 The secondary battery constituting the assembled battery 140 is not particularly limited as long as it is a chargeable / dischargeable secondary battery, and may be a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery.
また、バスバー160と電池セルとの接続方法は、電気的に接続されていれば特に限定されず、溶接による接続であってもよいしボルト固定による接続であってもよい。
Moreover, the connection method of the
サイドプレート120には、複数の電池セル140a,140bのそれぞれの電圧を検出するための複数の電圧検出導体(図示省略)がインサートモールドされている。複数の電圧検出導体の一端は、バスバー160に溶接されてバスバー160と電気的に接続されており、他端は、ヒューズ(図示省略)を介してセルコントローラ200に電気的に接続されている。
The side plate 120 is insert-molded with a plurality of voltage detection conductors (not shown) for detecting the respective voltages of the plurality of
サイドプレート120の外周部分は外側、すなわち組電池140の収納室とは反対側に突き出した構造になっており、全周に渡り外周壁を構成している。外周壁の外側は平面形状であり、バスバー160の中央部よりも外側に突き出している。
The outer peripheral portion of the side plate 120 has a structure projecting to the outside, that is, the side opposite to the storage chamber of the assembled battery 140, and constitutes an outer peripheral wall over the entire periphery. The outer side of the outer peripheral wall has a planar shape and protrudes outward from the central portion of the
電気的に直列に接続された組電池140から電圧を取り出すために、組電池140の最も電位の高い電池セルの正極端子に直流正極側入力端子170aが電気的に接続されていると共に、最も電位の低い電池セルの負極端子に負極側入力端子170bが電気的に接続されている。直流正極側入力端子170a及び直流負極側入力端子170bは、金属筐体110の長手方向に並んでサイドプレート120の上部の縁から突出するように設けられている。直流正極側入力端子170a及び直流負極側入力端子170bは薄肉の金属板(例えば銅版)で構成されている。直流正極側入力端子170a及び直流負極側入力端子170bの中央部分はサイドプレート120の内部にインサート成型されている。このように、直流正極側入力端子170a及び負極側入力端子170bはサイドプレート120にインサートモールドされてサイドプレート120と一体に構成されている。直流正極側入力端子170a及び負極側入力端子170bが電気的に接続される電池セルは、第一電池列を構成する複数の電池セルのうち、第一電池列の一方側端部の隣接した2つの電池セルとしたが、これに特に限定されず、どの電池セルを選択してもよい。
In order to extract a voltage from the assembled battery 140 electrically connected in series, the DC positive electrode
サイドプレート120の外側、すなわち組電池140の収納室と反対側には、サイドカバーと呼ばれる覆い部材130が設けられている。覆い部材130は、ボルトなどの固定手段によってサイドプレート120に固定されている。覆い部材130はサイドプレート120の外周壁部分に固定されており、バスバー160,直流正極側入力端子170a及び直流負極側入力端子170bと接触せず、電気的に絶縁されている。覆い部材130は、鉄あるいはアルミニウムなどの金属板をプレス加工した平板であり、サイドプレート120の平面形状とほぼ同じ面形状に構成されている。覆い部材130としては、PBTなどの樹脂を成型して形成した平板を用いてもよい。サイドプレート120と覆い部材130との間にはOリングなどのシール部材が設けられており、サイドプレート120と覆い部材130との間に形成された空間、すなわち電池セル140a,140bから排出されたミスト状のガス(前述した発生媒体)を貯留して排出するガス排出室の気密性を高めている。
A cover member 130 called a side cover is provided on the outside of the side plate 120, that is, on the side opposite to the storage chamber of the assembled battery 140. The covering member 130 is fixed to the side plate 120 by fixing means such as bolts. The covering member 130 is fixed to the outer peripheral wall portion of the side plate 120, and does not contact the
金属筐体110の長手方向一方側の側面部には、図3に示すように、冷却媒体である冷却空気の金属筐体110内部への導入口を構成する冷却媒体入口180が形成されている。また、冷却媒体入口180から金属筐体110内部に取り入れられた冷却空気を排出するための冷却媒体出口181が、金属筐体110の長手方向他方側の側面部(冷却媒体入口180が形成された側面部とは反対側の側面部)に形成されている。冷却媒体入口180及び冷却媒体出口181は長方形状の貫通孔であり、お互いに金属筐体110の高さ方向にずれて配置されている。本実施例では、冷却媒体入口180が冷却媒体出口181よりも高い位置に形成した場合を示しているが、逆の位置関係になっていても構わない。
As shown in FIG. 3, a cooling
金属筐体110の内部に組電池140が配置された状態において、金属筐体を構成する各部(上面部,底面部,2つの側面部)と組電池140との間には隙間が形成されている。また、組電池140を構成する複数の電池セル140a,140b間にも隙間が形成されている。それらの隙間は連通しており、冷却媒体入口180から導入された冷却空気が冷却流路を形成している。冷却媒体入口180から導入された冷却空気は、その冷却流路を分流して流れ、複数の電池セル140a,140bを冷却し、冷却媒体出口181から排出される。
In a state where the assembled battery 140 is disposed inside the
冷却媒体入口180及び冷却媒体出口181が形成された金属筐体110は、前述したように金属材料の鋳造により得られたものである。また、冷却媒体入口180及び冷却媒体出口181は平面に対して垂直に貫通している。このため、冷却媒体入口180及び冷却媒体出口181の縁の組電池140側(金属筐体110の内側)及びその反対側(金属筐体110の外側)は直角形状の角部になっている。また、組電池140、特に金属筐体110の長手方向両端部に配置された電池セルは冷却媒体入口180及び冷却媒体出口181に対して近接して配置されている。さらに、冷却媒体入口180及び冷却媒体出口181の縁のうち、金属筐体110の高さ方向の2つの縁(上下の縁)は、その少なくとも一方が最も近接した電池セルの直径の範囲(電池セル140a,140bに対する金属筐体110の長手方向からの対向領域のうち、金属筐体110の高さ方向における対向領域範囲)内に配置されている。このため、金属筐体110を変形させる程の大きな外力が金属筐体110の長手方向端面に外側から内側(組電池140)に向かって作用し、冷却媒体入口180及び冷却媒体出口181の縁うち、金属筐体110の高さ方向の2つの縁(上下の縁)の少なくとも一方の角部(電池セルとの対向部位)が、冷却媒体入口180及び冷却媒体出口181に最も近接する電池セルの外周表面に当接した場合、電池セルの樹脂チューブ150やセル缶を破損まで至らせる可能性が大きいと考えられる。
The
そこで、本実施例では、図6に示すように、冷却媒体入口180及び冷却媒体出口181の縁うち、金属筐体110の高さ方向の2つの内側の縁(組電池140側の上下の縁)の一方或いは両方の角部(電池セルとの対向部位)の全域に対して、切削加工により、金属筐体110の部材の厚さ(肉厚)よりも小さいC面取り190を施している。ここで、C面取りとは、2面の直交する部分(角部)を角度45度で平面状に切削する面取り加工を意味する。このように、面取り加工を施せば、金属筐体110を変形させる程の大きな荷重や衝撃が外部から作用して金属筐体110が長手方向外側から内側(組電池140側)に変形し、冷却媒体入口180及び冷却媒体出口181の縁が、冷却媒体入口180及び冷却媒体出口181に最も近接する電池セルの外周表面に当接した場合、その当接は面での当接となり、角での当接に比べて、電池セルの樹脂チューブ150やセル缶を破損まで至らせる可能性を小さくできる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 6, two inner edges in the height direction of the metal casing 110 (upper and lower edges on the assembled battery 140 side) among the edges of the cooling
このように、冷却媒体入口180及び冷却媒体出口181の縁に面取り加工を施した本実施例のバッテリ装置1000によれば、外力に対する電池セルの保護性能をさらに大きくでき、バッテリ装置1000の安全性及び信頼性をさらに向上させることができる。
Thus, according to the
また、本実施例によれば、バッテリ装置1000自身の構成によってバッテリ装置1000の安全性を向上させることができるので、バッテリ装置1000の安全性を向上させるために、車両に対するバッテリ装置1000の搭載位置が著しく制限されるようなことはなく、車両に対するバッテリ装置1000の搭載自由度を高くすることができる。
In addition, according to the present embodiment, the safety of the
また、図7に示すように、冷却媒体入口180及び冷却媒体出口181の縁に施した面取りをC面取り190(図6参照)ではなく、金属筐体110の部材の厚さ(肉厚)よりも小さいR面取り191としてもよい。ここで、R面取りとは、2面の直交する部分(角部)を丸形状に切削する面取り加工を意味する。このように、R面取り191を施しても、C面取り190と同様の作用効果を奏することができる。
Further, as shown in FIG. 7, the chamfering applied to the edges of the cooling
さらに、冷却媒体入口180及び冷却媒体出口181の縁に施したC面取り部190或いはR面取り部191の表面に、表面が樹脂のテープなどの絶縁材料を接着したり、樹脂材を塗布したりすることにより、バッテリ装置1000の安全性をさらに向上させることができる。
Further, an insulating material such as a resin tape is bonded to the surface of the C chamfered
Claims (5)
前記複数の蓄電器を保持する保持部材と、
前記保持部材によって保持された前記複数の蓄電器を取り囲むと共に、前記複数の蓄電器を冷却するための冷却媒体を導入してその冷却媒体を複数の蓄電器に流通し、この流通し終えた冷却媒体を排出するように冷却流路を形成する筐体と、を有し、
前記筐体は、金属材料の鋳造により形成された金属筐体である、
ことを特徴とする蓄電装置。 A plurality of electrically connected capacitors,
A holding member for holding the plurality of capacitors;
Surrounds the plurality of capacitors held by the holding member, introduces a cooling medium for cooling the plurality of capacitors, distributes the cooling medium to the plurality of capacitors, and discharges the cooling medium after the circulation And a housing that forms a cooling flow path,
The housing is a metal housing formed by casting a metal material.
A power storage device.
前記金属筐体には、前記冷却媒体を導入するための導入口及び前記冷却媒体を排出するための排出口が形成されており、
前記導入口及び前記排出口の縁部の前記蓄電器との対向部位には面取りが施されている、
ことを特徴とする蓄電装置。 The power storage device according to claim 1,
The metal housing has an inlet for introducing the cooling medium and an outlet for discharging the cooling medium,
Chamfering is applied to the part of the inlet and the outlet facing the capacitor at the edge of the outlet,
A power storage device.
前記面取りはC面取りであり、
前記C面取りは、前記金属筐体の厚さ以下の大きさで施されている、
ことを特徴とする蓄電装置。 The power storage device according to claim 2,
The chamfer is a C chamfer,
The C chamfering is performed with a size equal to or less than the thickness of the metal casing.
A power storage device.
前記面取りはR面取りであり、
前記R面取りは、前記金属筐体の厚さ以下の大きさで施されている、
ことを特徴とする蓄電装置。 The power storage device according to claim 2,
The chamfer is an R chamfer,
The R chamfering is performed with a size equal to or less than the thickness of the metal casing.
A power storage device.
前記面取り加工が施された部位の表面には、樹脂製の絶縁材料が接着或いは塗布されている、
ことを特徴とする蓄電装置。 The power storage device according to claim 3 or 4,
A resin insulating material is adhered or applied to the surface of the chamfered portion,
A power storage device.
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