JP2008277058A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源装置のケース内に収容された電源集合体を好適に保持する電源装置を提供する。
【解決手段】複数の電源体３５が積層された電源集合体３０と、電源集合体３０を収納するためのアッパーケース１０及びロアーケース２０とを備える電源装置の、当該アッパーケース１０に、該電源集合体３０の移動を阻止する当接面（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、電源装置に関し、詳しくは、電源装置のケース内に収容された電源集合体（複数の電源体の集合）を好適に保持・固定する電源装置に関する。

従来、特許文献１に記載のように、二次電池や電気二重層キャパシタ（コンデンサ）といった蓄電装置や燃料電池などの電源装置は、複数の電源体（電池セル）が積層された電源集合体が、アッパーケース及びロアーケースで構成されるケース内に収容されており、電源集合体（組電池、電池モジュール）とロアーケースとを、ボルト等の締結部材により固定している。

また、電源集合体をケース内に収容した電源装置は、ロアケース（及び／又はアッパーケース）を介して車体ボディ（フロア）に固定されて、車両に搭載されている。

図６は、従来の電池パックの一例を示す図であり、図６（ａ）は、電池パックの斜視図、図６（ｂ）は断面図である。

図６（ａ）に示すように、電池パック１００ａは、アッパーケース１０及びロアーケース２０と、複数の電池セル３５が複数積層された電源集合体３０とで構成されている。電源集合体３０は、ロアーケース２０とボルト４０により締結固定され、アッパーケース１０及びロアーケース２０とが締結固定される。

また、図６（ｂ）に示すように、電源集合体３０を構成する複数の電源体３５の各々は、発電（蓄電）要素（斜線部）とこの発電要素を覆う樹脂部材で構成され、電源集合体３０に設けられた結合部３４とロアーケース２０とが、電源集合体３０の上下方向からボルト４０により締結されている。
特開２００１−２６８７１７号公報（図４、図１３等） 特開平９−１２０８１２号公報 特開２００６−１４００２３号公報 特開平１０−１０６６３７号公報

上記特許文献１に記載のように、電源集合体を構成する複数の電源体の各々は、電源集合体の積層方向に対する側面側に延設された結合部とロアーケースとがボルトにより締結され、電源集合体がケースに固定されている（図６（ｂ）参照）。

しかしながら、この結合部は、上述のように電源体を構成する樹脂部材を延設して形成した結合部であり、電源集合体は、ロアーケースと該結合部のみで締結固定されている。このため、電源装置への衝撃や荷重に対して、好適な電源集合体の保持・固定とは言い難い。

すなわち、第１に、樹脂部材の強度的（締結強度）な課題がある。強度的な面から、電源体の結合部を樹脂よりも強度の高い金属で成形することも考えられるが、絶縁性、自重の増加、製造過程の複雑化などの観点から好ましくない

第２に、電源集合体がロアーケースのみと締結固定され、該締結固定以外に電源集合体が何ら支持されていないため、該締結箇所に衝撃等に対する荷重が集中してしまう課題がある。つまり、ケースと電源集合体との間には、電源集合体を冷却する観点から冷却媒体（冷却風）が流通するスペース（間隙）やケースと電源集合体等との組み付けの際の干渉を避ける観点から確保される非干渉スペースが必要となる。このため、これらのスペースが電源集合体の移動を許容してしまう空間となり、電源集合体は、電源装置外からの衝撃に対し、ロアーケースとの締結のみで耐えなければならない。

したがって、樹脂で成形された結合部とロアーケースとの締結では、該締結が解除された場合、ケース内で電源集合体が移動してしまうため、電源集合体が好適に保護することができない。

そこで、本発明の目的は、電源装置のケース内に収容された電源集合体を好適に保持する電源装置を提供することにある。

本発明の１つの観点としての電源装置は、複数の電源体が積層された電源集合体と、電源集合体を収納するためのアッパーケース及びロアーケースとを有し、上記アッパーケースに、該電源集合体の移動を阻止する当接面を設けたことを特徴とする。

なお、上記当接面を、電源集合体の上部側に対応した位置に設けることができる。

また、上記電源装置において、各電源体に、上記アッパーケースの当接面に当接する当接部を設けることができる。

また、上記当接部は、冷却風が流通するチャンバスペースを形成する第１及び第２チャンバを電源集合体の左右側に隣接して設けるためのチャンバ取付部で構成することもできる。

また、上記当接面を、上記アッパーケースから内側に突出した突出面として構成することも可能である。

また、上記当接面を、電源集合体の上下方向の移動を阻止する第１の当接面と、電源集合体の左右方向の移動を阻止する第２の当接面とで構成することができる。

また、上記電源装置において、上記ロアーケースと上記電源集合体との間に振動吸収部材を設けることもできる。

また、上記電源装置において、上記電源集合体の左右方向に、該電源集合体と上記アッパーケースとの締結のために締結部を配置し、上記電源集合体と上記アッパーケースとが直接又は間接的に締結される構成とすることができる。

本発明によれば、アッパーケースに設けられた当接面により電源集合体の移動が阻止（制限）される。このため、電源集合体の一部に荷重が集中することなく、ケースと電源集合体との好適な締結を実現した電源装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本発明の実施例１である電源装置について、図１及び図２を用いて説明する。ここで、本実施例では、電源装置の一例として蓄電装置について説明するが、燃料電池等の電源装置にも適用可能である。図１は、蓄電装置としての電池パック１００の斜視図であり、図２は、該電池パック１００の断面図である。図２（ａ）は、複数の電池セルの積層方向に直交する面内での断面図、図２（ｂ）は、積層方向における断面図である。

図１及び図２において、電池パック１００は、複数の電池セル（電源体）３５が積層された電池モジュール（電源集合体）３０と、該電池モジュール３０を収容するアッパーケース１０及びロアーケース２０とで構成されている。なお、電池モジュール３０を収納した電池パック１００が、特許請求の範囲に記載の電源装置に相当する。

電池モジュール３０を構成する複数の電池セル３５の各々は、発電要素（斜線部）とこの発電要素を覆う樹脂部材で構成されている。電池モジュール３０は、複数の電池セル３５と、電池セル３５の積層方向の両端部に配置される各エンドプレート３６ａと、拘束バー３６ｂとで構成され、各電池セル３５は、エンドプレート３６ａ間で拘束されている。

また、本実施例の電池パック１００は、電池パック１００外から冷却風を取り入れて電池モジュール３０を冷却する不図示の冷却装置を備え、冷却風が流通するチャンバスペースＣＳを形成するチャンバ３１が電池モジュール３０の両側面（左右方向）に隣接して設けられている。また、各電源セル３５には、その側面における上部及び下部に、該側面から左右方向に突出した延設部３３、３４が設けられ、チャンバ３１は、電池モジュール３０の上下に位置するこの延設部３３、３４間に係合部３２を介して係合配置される。本実施例の電池セル３５の上部に配置された延設部３３は、矩形状に形成されており、後述するように、当接部として機能するとともに、延設部３４とともにチャンバ取付部材として機能する。なお、エンドプレート３６ａは、電池セル３５の延設部３３、３４に対応した同じ断面形状を有するように形成されている。

したがって、図１に示すように、各電池セル３５は積層されているため、延設部３３、３４は、積層方向において連続した１つの電池モジュール３０の延設部として構成されることになる。

アッパーケース１０は、内部に電池モジュール３０を収容する空間が形成されているとともに、電池モジュール３０の各延設部３３の上面に対応する当接面Ｔ１と、該延設部３３における側面（電池パック１００の左右方向であって、アッパーケース１０に面する面）に対応する当接面Ｔ２とを有する形状に形成されている。言い換えれば、アッパーケース１０は、電池モジュール３０の延設部３３の上面の少なくとも一部と該延設部３３の側面の少なくとも一部に当接する形状に形成され、図２（ａ）では、電池モジュール３０の積層方向に直交する面内における断面形状が、各延設部３３に対応する位置において凸形状となるように形成されている。

すなわち、図２（ａ）に示すように、電池モジュール３０の延設部３３は、少なくとも当接面Ｔ１（アッパーケース１０の左右方向（水平方向）の面）の少なくとも一部と当接面Ｔ２（アッパーケース１０の上下方向（左右方向に直交する方向）の面）の少なくとも一部に当接する当接部として機能する。また、アッパーケース１０は、ロアーケース２０との締結（車体ボディ１との締結を含む）のための締結穴１５を有するフランジ部１６を備えている。

ロアーケース２０は、電池モジュール３０が載設される載設部２１と、アッパーケース１０の締結穴１５及びフランジ部１６に対応した締結穴２２を有するフランジ部２３を備えている。

このように本実施例のアッパーケース１０は、衝撃等の外力に対して収容される電池モジュール３０の上下方向の移動を阻止（制限）する当接面（第１の当接面）Ｔ１と、電池モジュール３０の左右方向の移動を阻止する当接面（第２の当接面）Ｔ２とを備えているため、電池モジュール３０の一部、すなわち、ロアーケース２０との締結箇所（延設部３４）に荷重が集中することなく、ケース内における電池モジュール３０の好適な保持及び固定を実現できる。

言い換えれば、電池モジュール３０が、上下方向においてアッパーケース１０（当接面Ｔ１）とロアーケース２０の両ケースに当接して上下方向の移動が阻止され、左右方向において電池モジュール３０がアッパーケース１０の内部両側面（当接面Ｔ２）に当接して当該左右方向の移動が阻止している。すなわち、電池モジュール３０の上面又は側面の少なくとも一部をケースと当接させることにより、衝撃に対する電池モジュール３０の移動を許容する間隙（空間）をなくし、電池モジュール３０の好適な保持・固定を提供することが可能となる。

また、当接面Ｔ１、Ｔ２は、アッパーケース１０の電池モジュール３０の上部に対応した位置に形成されることが好ましく、電池セル３５の延設部３３も、アッパーケース１０の上部に対応した位置に形成されることが好ましい。すなわち、電池モジュール３０のロアーケース２０との締結と電源モジュール３０上部のアッパーケース１０との当接とにより、衝撃等に対する該締結箇所への負荷をより分散させることが可能となる。

また、図２（ｂ）に示すように、アッパーケース１０は、電池モジュール３０の積層方向における内側端部に、電池モジュール３０を構成するエンドプレート３６ａと当接する当接面Ｔ３を有する当接部材３３ａを備えることができる。このように積層方向においても電池モジュール３０の移動を阻止するように、エンドプレート３６ａに当接する当接面Ｔ３を設けることで、各当接面Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３により、電池モジュール３０の上下方向、左右方向、積層方向の計６方向の移動を阻止することが可能となり、さらなる電池モジュール３０の好適な保持・固定を実現することが可能となる。

なお、この当接部材３３ａは、アッパーケース１０及びエンドプレート３６ａとは別体に設けることも可能であり、また、アッパーケース１０又はエンドプレート３６ａと一体に設けることも可能である。例えば、アッパーケース１０の積層方向端部から、電池モジュール３０のエンドプレートに向けて突出する突出部を当該アッパーケース１０と一体に設けることが可能である。そして、この突出部の突出面が当接面Ｔ３として機能し、電池モジュール３０の積層方向への移動を阻止することができる。また、当接面Ｔ３の大きさ（面積）は、エンドプレート３６ａの積層方向と直交する方向の断面積に対して、所定以上の面積を有するように構成することが好ましい。あまり面積が小さいと、当接面Ｔ３を介して伝達される外部からの衝撃が、エンドプレート３６ａに対して局所的に作用し、また、作用反作用の法則から、アッパーケース１０に対しても局所的な衝撃が作用することになる。
（実施例２）
本発明の実施例２である電源装置について、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、電池セル３５に当接部として設けられる延設部３３が、上記実施例１の矩形状に対して曲率を有する形状に形成された一例を示す図であり、図３（ｂ）は、上記実施例１の当接部としての延設部３３が、電池セル３５とは別体に構成された一例を示す図である。

図３（ａ）に示す本実施例の当接部（延設部３３ｂ）は、アッパーケース１０の当接面Ｔ１と当接面Ｔ２に対して、１つの連続した曲面の少なくとも一部が異なる位置で各々当接する形態となっている。このため、アッパーケース１０の当接面Ｔ１、Ｔ２に対して、当接部としての延設部３３ｂの曲面の一部が必ず当接することになり、ガタつきことなく、電池モジュール３０とアッパーケース１０の当接面Ｔ１、Ｔ２との安定した当接を行うことが可能となる。また、上記実施例１のように、延設部３３が矩形の場合、当接面Ｔ１、Ｔ２は、延設部３３の上面及び側面の形状に対する精度（アッパーケース１０の成形精度、組み付け精度）が要求されるが、本実施例では、ある程度の製造誤差を許容できる。

次に、上記実施例１の各電池セル３５の一部が、当接部として当該電池セル３５と一体に形成され、電池セル３５（電池モジュール３０）が直接当接面Ｔ１、Ｔ２に当接している。これに対して本実施例の図３（ｂ）に示す当接部は、電池セル３５と別体に構成され、電池セル３５（電池モジュール３０）は、当接部材３３ｃを介して間接的に当接面Ｔ１、Ｔ２に当接している。すなわち、電池セル３５の上部における延設部３３ｄを、チャンバ３１を取り付けるためのチャンバ取付部として構成している。

また、本実施例の電池モジュール３０は、アッパーケース１０の当接面Ｔ１、Ｔ２に対して、当接部材３３ｃを介して間接的に当接しているので、例えば、電池セル３５と一体に延設部３３ｃを形成しなくても、チャンバ３１を取り付けるためのチャンバ取付部材を当接部材として構成することもできる。
（実施例３）
本発明の実施例３である電源装置について、図４及び図５を用いて説明する。本実施例は、上記実施例１にように電池モジュール３０とロアーケース２０とを締結するのではなく、電池モジュール３０とアッパーケース１０とを締結している。なお、上記実施例と同じ構成については、同符号を付し、説明を省略する。

図４及び図５において、電池パック２００は、上記実施例１と同様に、複数の電池セル（電源体）３５が積層された電池モジュール（電源集合体）３０と、該電池モジュール３０を収容するアッパーケース１０及びロアーケース２０とで構成されており、アッパーケース１０は、電池パック１００の左右方向における側面に、電池モジュール３０との締結を行うための締結穴１４を有する締結部１３が設けられている。この締結部１３は、電池モジュール３０に対して凸状（アッパーケース１０の側面に対して凹状）に形成され、凸面が後述する延設部３４の側面に当接する。

そして、電池モジュール３０下部の延設部３４は、その左右方向側面、すなわち、電池パック２００の左右方向においてアッパーケース１０に面する側面に、締結部１３の締結穴１４に対応した締結穴３９が設けられている。したがって、アッパーケース１０の締結部１３と締結部としての延設部３４とにより、電池モジュール３０とアッパーケース１０との締結が行われ、電池モジュール３０は、ロアーケース２０に対して締結部材４０等により直接締結されていない。

なお、本実施例では、アッパーケース１０との締結のための締結部としての延設部３４が、電池セル３５と一体に設けられているが、これに限らず、別個の電池モジュール載設部材を配設して、この部材に締結穴３９を備えた締結部を構成することも可能である。

また、ロアーケース２０の載設部２１、当接面Ｔ１、及び当接面Ｔ２に振動を吸収するゴムなどの振動吸収部材６０が配設されている。

図５は、本実施例の電池パック２００の組み付け状態における断面図であり、電池セル３５の積層方向に直交する面での断面を示している。図５に示すように、本実施例の電池パック２００は、ロアーケース２０の載設部２１に振動吸収部材６０を介して電池モジュール３０が載設される。このとき、電池モジュール３０及びロアーケース２０は、ボルト等の締結部材４０、又は係合・嵌合等による締結がなされていない。次に、ロアーケース２０に電池モジュール３０が載設された状態で、アッパーケース１０が上方から組み付けられ、アッパーケース１０の締結部１３と電池モジュール３０の締結部としての延設部３４とが締結され、アッパーケース１０のフランジ部１６とロアーケース２０のフランジ部２３とが締結される。

このように組み付けられた本実施例の電池モジュール３０は、アッパーケース１０との締結により、締結部１３に対応したアッパーケース１０の面Ｔ４と延設部３４とが当接する。すなわち、アッパーケース１０は、当接面Ｔ４を備え、電池モジュール３０の左右側面が、当接面Ｔ２と当接面Ｔ４との二箇所で当接し、電池モジュール３０の左右方向の移動を制限している。

また、電池モジュール３０とロアーケース２０との間、各当接面Ｔ１、Ｔ２と延設部３３との間には、振動を吸収する振動吸収部材６０が設けられているため、電池パック２００に伝達される振動を当該振動吸収部材６０が吸収し、電池モジュール３０の振動を抑制している。

このように本実施例では、電池モジュール３０をアッパーケース１０と締結することにより、当接面Ｔ４が新たに備えられ、電池モジュール３０のさらに好適な保持・固定を提供することができる。

なお、本実施例は、電池モジュール３０の左右方向に、該電池モジュール３０とアッパーケース１０との締結のために締結部（１３、３４）を配置し、締結部材４０が、電池モジュール３０の左右方向に位置している。このため、従来のように結露水が到達するロアーケース２０（電池セル３５の下方）に電池モジュール３０との締結部が配置されていないため、結露水が締結部（１３、３４）に影響を及ぼすことがない。

より詳細に説明すると、上記実施例１の図２に示すように、ロアーケース２０と電池モジュール３０とを締結する場合、締結軸は、電池パック１００の上下方向となる。このため、結露が発生した場合、生じた結露水は当然に、下方のロアーケース２０に流れることから、ロアーケース２０と電池モジュール３０とを締結部は、結露水と接触してしまう。本実施例では、締結軸が電池パック２００の左右方向と略平行であり、かつ電池モジュール３０とアッパーケース１０とが締結される構成であるため、ロアーケース２０に流れる結露水から直接の影響を受けることがない。このため、結露水による液短絡等の不具合を好適に防止することが可能となっている。

以上、好適な実施例に則して本発明を説明したが、各実施例は、各々個別の形態として限定されることはない。すなわち、各実施例の構成は、適宜組み合わせ可能であり、例えば、実施例３の振動吸収部材６０を実施例１、２に適用することも可能であり、実施例３において、振動吸収部材６０を配置しない構成とすることも可能である。また、実施例３では、アッパーケース１０は、電池モジュール３０との締結による当接面Ｔ４を備えるため、当接面Ｔ１及びＴ２が配設されていない構成とすることも可能である。

本発明の実施例１における電源装置の斜視図である。 本発明の実施例１における電源装置の断面図である。 本発明の実施例２における電源装置の断面図である。 本発明の実施例３における電源装置の斜視図である。 本発明の実施例３における電源装置の断面図である。 従来の電源装置を説明するための図である。

符号の説明

１００ 電池パック
１ 車体ボディ
１０ アッパーケース
２０ ロアーケース
３０ 電源モジュール
３１ チャンバ
３３ 延設部（当接部）
３５ 電池セル
Ｔ１ 当接面（第１の当接面）
Ｔ２ 当接面（第２の当接面）
Ｔ３ 当接面（第３の当接面）

Claims (8)

1. 複数の電源体が積層された電源集合体と、
   前記電源集合体を収納するためのアッパーケース及びロアーケースとを有し、
   前記アッパーケースに、該電源集合体の移動を阻止する当接面を設けたことを特徴とする電源装置。
2. 前記当接面は、前記電源集合体の上部側に対応した位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記各電源体に、前記当接面と当接する当接部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 前記当接部は、冷却風が流通するチャンバスペースを形成する第１及び第２チャンバを前記電源集合体の左右側に隣接して設けるためのチャンバ取付部で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
5. 前記当接面は、前記アッパーケースから内側に突出した突出面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
6. 前記当接面は、前記電源集合体の上下方向の移動を阻止する第１の当接面と、前記電源集合体の左右方向の移動を阻止する第２の当接面とで構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電源装置。
7. 前記ロアーケースと前記電源集合体との間に振動吸収部材を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の電源装置。
8. 前記電源集合体の左右方向に、該電源集合体と前記アッパーケースとの締結のために締結部を配置し、前記電源集合体と前記アッパーケースとが締結されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の電源装置。