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JP2014203770A - 蓄電装置 - Google Patents

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JP2014203770A
JP2014203770A JP2013081168A JP2013081168A JP2014203770A JP 2014203770 A JP2014203770 A JP 2014203770A JP 2013081168 A JP2013081168 A JP 2013081168A JP 2013081168 A JP2013081168 A JP 2013081168A JP 2014203770 A JP2014203770 A JP 2014203770A
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浩二 千田
Koji Senda
浩二 千田
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Abstract

【課題】筐体内に結露が発生し、ワイヤハーネスを伝ってコネクタに流れる水滴によりコネクタ端子が腐食されるのを防止する。
【解決手段】ワイヤハーネス821〜823を有するハーネス集合体810A、810B、811Aは、一端がセル制御装置300のコネクタ301に接続され、他端が、蓄電モジュール100A〜100Cに接続されている。コネクタ301付近には、ハーネス押さえ部材150が筐体101に取り付けられている。ハーネス押さえ部材150は、ハーネス集合体810A、810B、811Aをコネクタ301cよりも低い位置に保持する押さえ部151と、押さえ部151よりも高いガイド部152を備えている。
【選択図】図6

Description

本発明は、複数の蓄電素子が内蔵された蓄電モジュールを備えた蓄電装置に関する。
複数の電池セルを直列に連結した電池モジュールを複数個、筐体内に収納し、筐体に装着されたセル制御装置によって各電池モジュールに内蔵された電池セルを監視し制御するように構成された蓄電装置がある。セル制御装置と電池モジュールは、それぞれ、内部の部品に接続されたコネクタを備えており、セル制御装置のコネクタと電池モジュールとは、それぞれ、ワイヤハーネス等の接続部材により電気的に接続されている。
例えば、特許文献1には、筐体内に収納された複数の電池モジュールに、安全プラグを介して電源ラインを接続する電源(蓄電)装置が開示されている。安全プラグと電池モジュールの一方とは、リードワイヤにより接続されており、複数の電池モジュールは、電源ラインにより直列に接続されている。
特開2001−6643号公報
蓄電装置においては、筐体内の結露により、ワイヤハーネス等に水滴が付着することがある。ワイヤハーネスに水滴が付着すると、水滴がワイヤハーネスを伝ってコネクタとの接続部に流れ込み腐食される虞がある。
上記特許文献1には、このような事項に関する課題およびその対応について何も記載されていない。
本発明の蓄電装置は、ケース内に複数の蓄電素子が収納された少なくとも1つの蓄電モジュールと、制御装置に接続された第1のコネクタと、一端に第1のコネクタに接続される第2のコネクタが取り付けられ、他端が蓄電モジュールに接続されるワイヤハーネスと、ワイヤハーネスにおける一端と他端との間の中間部の一部を押さえつけるためのハーネス押さえ部材と、を備え、ハーネス押さえ部材は、ワイヤハーネスを第2のコネクタよりも低い位置に押さえつける押さえ部と、押さえ部に連続して設けられ、押さえ部より高い位置でワイヤハーネスの一部に隣接する部分を他端側に向けてガイドするガイド部とを備える。
本発明によれば、ワイヤハーネスは、その中間部における一部が、ハーネス押さえ部材の押さえ部により押さえつけられて制御装置に接続された第1のコネクタよりも低い位置に保持される。このため、ワイヤハーネスに水滴が付着した場合でも、水滴が第1のコネクタ側に流れることはなく、接続部における腐食を防止することができる。
本発明の蓄電装置を備えた一実施の形態としてのハイブリッド自動車駆動システムのブロック回路図。 本発明の一実施の形態としての蓄電装置全体の外観平面図。 図2に示す蓄電装置を一方の側面上方から観た分解斜視図。 図2に示す蓄電装置を他方の側面上方から観た分解斜視図。 蓄電装置に収納された複数の蓄電モジュールを接続する強電回路図。 セル制御装置と複数の蓄電モジュールを接続するワイヤハーネスの引き回しを示す模式的平面図。 図2における領域VIIの拡大斜視図。 図2における領域VIIを図7とは異なる角度から観た拡大斜視図。 図2における領域VIIの拡大図。 図9におけるX−X線断面図。 図9におけるXI−XI線断面図。 図9におけるXII−XII線断面図。 ハーネス押さえ部材を斜め上方から観た外観斜視図。 ハーネス押さえ部材を斜め下方から観た外観斜視図。
以下、本発明の一実施の形態の蓄電モジュールを、図面を参照して詳細に説明する。
以下では、一実施の形態による蓄電モジュールを、電動車両、特に電気自動車の車載電源装置を構成する蓄電装置に適用した場合を例として説明する。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、および電動機を車両の唯一の駆動源とする純正電気自動車等を含む。
[ハイブリッド自動車駆動システム]
図1は、本発明の一実施の形態としての蓄電装置を有するハイブリッド自動車駆動システムのブロック回路図である。
図1に示すハイブリッド自動車駆動システムは、一例として、車載電機システムを例示しており、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蓄電装置1等を備える。蓄電装置1は、例えば、複数の二次電池セル等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。
モータジェネレータ10は、三相交流同期機である。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、蓄電装置1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蓄電装置1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、蓄電装置1に供給する。これにより、蓄電装置1には電力が蓄積される。
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。
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電力変換回路である。
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、蓄電装置1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、蓄電装置1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。
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。
蓄電装置1は、電気エネルギーを蓄積及び放出(直流電力を充放電)するための複数(図1では3つとして例示)の蓄電モジュール100A〜100C、及び蓄電モジュール100A〜100Cの状態を管理及び制御するためのセル制御装置(Lithium Battery Controller)300を備えている。
蓄電モジュール100Aは電気的に直列に接続される高電位側の蓄電モジュールであり、蓄電モジュール100Cは低電位側の蓄電モジュールであり、蓄電モジュール100Bは、高電位側の蓄電モジュール100Aと低電位側の蓄電モジュール100Cとの中間電位の蓄電モジュールである。各蓄電モジュール100A〜100Cには、直列に接続された複数のリチウムイオン電池セル等の蓄電素子11が内蔵されている。各蓄電モジュール100A〜100Cに内蔵された蓄電素子11は直列に接続されており、また、蓄電モジュール100A、100B、100Cは、直列に接続されている。
低電位側の蓄電モジュール100Cの正極側(高電位側)と中間電位の蓄電モジュール100Bの負極側(低電位側)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は蓄電装置1の保守、点検の時の安全性を確保するために設けられた安全装置であり、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、サービスマンによって保守、点検時に操作される。
セル制御装置300(制御装置)は、蓄電装置1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に蓄電装置1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。蓄電装置1の状態の管理及び制御には、蓄電装置1の電圧及び電流の計測、蓄電装置1の蓄電状態(SOC: State Of Charge)及び劣化状態(SOH: State Of Health)などの演算、各蓄電モジュール100A〜100Cの温度の計測、各蓄電素子11の電圧の計測、各蓄電素子11の蓄電量の調整などがある。
セル制御装置300は、蓄電モジュール100A〜100Cのそれぞれに内蔵された各蓄電素子11の電圧を計測する電圧センサを有する。各蓄電モジュール100A〜100Cのそれぞれに内蔵された各蓄電素子11の電圧は、接続線810によりセル制御装置300の電圧センサに伝送される。電圧センサは、例えば、蓄電モジュール100A〜100C内の各蓄電素子11の正極端子および負極端子に接続された不図示の作動増幅器により構成される。作動増幅器からの出力電圧は、A/D変換器(図示せず)によりアナログ値からデジタル値に変換される。また、各蓄電素子11の正極端子および負極端子には、抵抗器およびスイッチング素子が直列に接続された放電回路(図示せず)が並列に接続されている。各蓄電素子11あるいは蓄電素子11の平均値が所定の電圧値を越えた場合には、所定の電圧値以下となるまで放電される。このように、各集積回路は、対応する複数の蓄電素子11が決められており、対応する複数の蓄電素子11に対して状態の管理及び制御を行う。
セル制御装置300を構成する集積回路の電源には、対応する複数の蓄電素子11を用いている。このためセル制御装置300と蓄電モジュール100A〜100Cとは接続線810を介して電気的に接続されている。各集積回路には、対応する複数の蓄電素子11の最高電位の電圧が接続線810を介して印加されている。
高電位側の蓄電モジュール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の電源ケーブル610を介して電気的に接続されている。低電位側の蓄電モジュール100C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の電源ケーブル620を介して電気的に接続されている。
セル制御装置300は、蓄電モジュール100Cの温度を温度検出センサ431により監視する。温度検出センサ431は、蓄電モジュール100Aに密着して設けられ、接続線811を介してセル制御装置300に内蔵された不図示の温度検出回路へ接続されている。セル制御装置300は、温度検出センサ431の検出値から最高温度、最低温度、平均温度等を計算して監視する。温度検出センサ431としては、例えば、サーミスタ等が用いられるが、サーミスタの温度−抵抗特性は単純比例ではない。温度検出回路は温度検出センサ431へ測定用電圧を通電し、温度検出センサ431に発生する電圧を蓄電モジュール100Cの温度に単純比例する信号に変換して上位コントローラである車両コントローラ30へ出力する。
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、蓄電モジュール100A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蓄電モジュール100A〜100C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蓄電モジュール100A〜100Cとインバータ装置20との間を遮断する。このように、蓄電装置1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。
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、蓄電装置1の起動完了の通知をセル制御装置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。
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は正極側の電源ケーブル610の途中に設けられ、蓄電装置1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は負極側の電源ケーブル620の途中に設けられ、蓄電装置1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。
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。
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、蓄電装置1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、蓄電装置1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。
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、蓄電装置1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の出力線はセル制御装置300に電気的に接続されている。セル制御装置300は、電流センサ430から出力された信号に基づいて、蓄電装置1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、セル制御装置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。
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。蓄電装置1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側のみならず、正極側メインリレー411の蓄電モジュール100A側であってもよい。
各蓄電素子11に充電された電圧値を検出するための電圧センサを、ジャンクションボックス400の内部に収納してもよい。ジャンクションボックス400の内部に電圧センサを収納する場合には、電圧センサの出力線は電流センサ430と同様にセル制御装置300を介して各蓄電素子の正・負極端子に接続される。セル制御装置300は、電圧センサの出力信号に基づいて蓄電装置1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。
[蓄電装置の全体構造]
図2〜図4を参照して、本発明の蓄電装置の全体構造を説明する。
図2は本発明の一実施の形態の蓄電装置全体の外観平面図であり、図3は図2に示す蓄電装置を一方の側面上方から観た分解斜視図であり、図4は図2に示す蓄電装置を他方の側面上方から観た分解斜視図である。
蓄電装置1は、例えば、リチウムイオンバッテリ装置であり、筐体101内に蓄電モジュール100A〜100Cと、セル制御ユニット(制御装置)300Aとを収納した構造を有する。
筐体101は、下部筐体101aと不図示の蓋体とにより構成されている。下部筐体101aおよび上蓋は、例えば、金属製の薄板をプレス加工して形成され、不図示の締結部材により外部から密封して組み付けられる。下部筐体101aは、深さの浅い扁平な箱型形状を有している。
下部筐体101aは、前後方向に離間して対峙する前壁部111と後壁部112を有している。前壁部111と後壁部112には、冷媒である冷却空気を蓄電モジュール100A〜100C内に流通させるための吸気口121と排気口122が設けられている。図示の例では吸気口121及び排気口122は、収容される3つの蓄電モジュール100A〜100Cに対応してそれぞれ3個ずつ設けられている。
下部筐体101aには、前壁部111と後壁部112に直交する方向に3つの仕切壁113が設けられている。
3つの仕切壁113により、下部筐体101a内部は、蓄電モジュール収納用の3つの収納室131A〜131Cと、セル制御ユニット収納用の収納室131Dに仕切られる。
収納室131A〜131C内には、それぞれ、蓄電モジュール100A〜100Cが、その長手方向をほぼ平行にして配置される。
各収納室131A〜131C内に配置される蓄電モジュール100A〜100Cは、その長手方向の長さが、前壁部111と後壁部112間の間隔とほぼ同じ長さの直方体形状を有している。蓄電モジュール100A〜100Cは、収納室131Dから遠い位置から近い位置に向かって、蓄電モジュール100A、100B、100Cの順に配置される。蓄電モジュール100A、100B、100Cは、同一の構造を有しており、以下では、適宜、蓄電モジュール100として説明する。
蓄電モジュール100は、図示はしないが、円筒形リチウムイオン二次電池等の各蓄電素子11を収納する円筒形の貫通孔を有するケース本体と、前記ケース本体の両側面に配置された一対の側板とにより構成されるケース201を備えている。
ケース本体の貫通孔に収納される蓄電素子11は、隣接するものが正極端子と負極端子を交互に逆向きに一対として挿通され、各一対の正極端子と負極端子とが、バスバー等の接続部材により溶接等の接合手段を用いて電気的に接続される。各蓄電モジュール100内に収納される蓄電素子11は、接続部材によってすべて直列に接続される。
各蓄電モジュール100には、直列に接続された蓄電素子11の最高電位を外部に接続するための正極外部端子と、最低電位を外部に接続するための負極外部端子とがケース201の外部に露出して設けられている。
各蓄電モジュール100には、ケース201と一体に、あるいは、ケース201とは別部材のコネクタが設けられている。コネクタには、内部に収納された各蓄電素子11の電圧を伝送するための配線が接続されている。
蓄電モジュール100のケース201における長手方向一端側の側部には、冷媒導出口203が設けられている。また、蓄電モジュール100のケース201における長手方向他端側の側部には、冷媒導入口202(図4参照)が設けられている。冷媒導入口202と冷媒導出口203とは、ケース201内部で連通しており、ケース201内部に収納された蓄電素子11の外周を冷媒により冷却するように冷却路が形成されている。
蓄電モジュール100は、収納室131A〜131C内において、冷媒導入口202が下部筐体101aの前壁部111に設けられた吸気口121に対向し、冷媒導出口203が下部筐体101aの後壁部112に設けられた排気口122に対向するように、下部筐体101aに固定される。これにより、吸気口121から空気等の冷媒を蓄電モジュール100内に取り込み、蓄電モジュール100に内蔵された蓄電素子11を冷媒により冷却して、排気口122から排気する冷却経路が形成される。
収納室131Dには、セル制御ユニット300A、300Bと、ハーネス押さえ部材150と、ブラケット(取付け部材)140が収納される。
セル制御ユニット300A、300Bは、セル制御装置300を構成する。セル制御ユニット300Aは、内部の回路素子を接続する配線が接続されたコネクタ301を含んでいる。ブラケット140は、例えば、金属製の薄板をプレス加工して形成され、セル制御ユニット300Bと共に、不図示の締結部材により下部筐体101aに共締めにより固定される。
ハーネス押さえ部材150は、ブラケット140に取り付けられ、ハーネス集合体810A、810B、811Aそれぞれの一部をコネクタ301より下方に位置するように押しつける。ハーネス押さえ部材150の詳細は後述する。
ハーネス集合体810A、810Bは、一端側にセル制御ユニット300Bのコネクタ301に接続されるコネクタ851を有し、他端側に各蓄電モジュール100A〜100Cに接続されるコネクタを有する。
ハーネス集合体811Aは、一端側に設けられたコネクタがセル制御ユニット300Bのコネクタ301に接続され、他端側に設けられたコネクタが蓄電モジュール100Cに設けられた温度検出センサ431の配線が接続されたコネクタに接続される。
ハーネス集合体810Aは、蓄電モジュール100A〜100Cの一端側に、蓄電モジュール100A〜100Cの配列方向に沿って延出されたハーネスガイド181によりガイドされ保持される。ハーネス集合体810Bは、蓄電モジュール100A〜100Cの他端側に、蓄電モジュール100A〜100Cの配列方向に沿って延出されたハーネスガイド182によりガイドされ保持される。
[蓄電装置の強電回路]
図5は、蓄電装置に収納された複数の蓄電モジュールを接続する強電回路図である。
上述した通り、各蓄電モジュール100A〜100Cに内蔵された蓄電素子11は、バスバー等の接続部材によりすべて直列に接続されている。高電位側の蓄電モジュール100Aに設けられた最高電位の正極外部端子841は、セル制御装置300の正極端子851に接続されている。高電位側の蓄電モジュール100Aの負極外部端子842と中間電位の蓄電モジュール100Bの正極外部端子843とは、バスバー等の接続部材により接続されている。中間電位の蓄電モジュール100Bの外部負極端子844は、SD(サービスディスコネクト)700を介して、最低電位側の蓄電モジュール100Cの外部正極端子845に接続されている。最低電位側の蓄電モジュール100Cの負極外部端子846は、接続部材によりセル制御装置300の負極端子852に接続されている。
なお、図2〜4において、図5に図示された強電回路を形成するための接続部材は図示を省略してある。
[ワイヤハーネス引き回し]
図6は、弱電回路を示し、セル制御装置と複数の蓄電モジュールを接続するワイヤハーネスの引き回しを示す模式的平面図である。
ハーネス集合体810A、810B、811Aの中間部におけるそれぞれの一部は、収納室131D内において、ハーネス押さえ部材150の押さえ部151により、セル制御ユニット300Bのコネクタ301(301a、301b、301c)よりも低い位置に押し付けられている。ハーネス集合体810Aの一端側にはコネクタ851aが取り付けられており、コネクタ851aはセル制御装置300のコネクタ301aに接続される。ハーネス集合体810Aにおける、ハーネス押さえ部材150の押さえ部151により押付けられた一部に隣接する部分は、ハーネス押さえ部材150の外部に延出され、蓄電モジュール100A〜100Cの一端側において、蓄電モジュール100A〜100Cの配列方向に沿って延出される。ハーネス集合体810Aにおける蓄電モジュール100A〜100Cの一端側に沿って延出された部分は、ハーネスガイド181により案内される。
ハーネス集合体810Aの各ワイヤハーネス821の他端にはコネクタ852a〜852dが取り付けられており、各コネクタ852a〜852dは、それぞれ、対応する蓄電モジュール100A〜100Cのコネクタ861a〜861dに接続される。
ハーネス集合体810Bの一端側にはコネクタ851bが取り付けられており、コネクタ851bはセル制御装置300のコネクタ301bに接続される。
ハーネス集合体810Bにおける、ハーネス押さえ部材150の押さえ部151により押付けられた一部に隣接する部分は、ハーネス押さえ部材のガイド部152により屈曲されてハーネス押さえ部材150の外部側にガイドされる。ハーネス押さえ部材のガイド部152からハーネス押さえ部材150の外部に延出されたハーネス集合体810Bは、さらに屈曲されたうえ、蓄電モジュール100A〜100Cの他端側において、蓄電モジュール100A〜100Cの配列方向に沿って延出される。ハーネス集合体810Bにおける蓄電モジュール100A〜100Cの他端側に沿って延出された部分は、ハーネスガイド182により案内される。
ハーネス集合体810Bの各ワイヤハーネス822の他端にはコネクタ853a〜853dが取り付けられており、各コネクタ853a〜853dは、それぞれ、対応する蓄電モジュール100A〜100Cのコネクタ862a〜862dに接続される。
ハーネス集合体811Aの一端側にはコネクタ851cが取り付けられており、コネクタ851cはセル制御装置300のコネクタ301cに接続される。
ハーネス集合体811Aにおける、ハーネス押さえ部材150の押さえ部151により押付けられた一部に隣接する部分は、ハーネス押さえ部材150のガイド部152により屈曲されてハーネス押さえ部材150の外部側にガイドされる。ハーネス押さえ部材150のガイド部152からハーネス押さえ部材150の外部に延出されたハーネス集合体811Aは、さらに屈曲されたうえ、蓄電モジュール100Cの一端側に向けて引き回される。
ハーネス集合体811Aの各ワイヤハーネス823の他端にはコネクタ854が取り付けられており、コネクタ854は、蓄電モジュール100Cのコネクタ863に接続される。
上記において、セル制御装置300のコネクタ301a〜301cは、コネクタ301として一体化してもよいが、それぞれ、別体として形成されているものでもよい。
[ハーネス押さえ部材の構造]
次に、図7〜図14を参照して、ハーネス押さえ部材の構造の詳細とワイヤハーネスの固定方法について説明する。
図7は、図2における領域VIIの拡大斜視図であり、図8は、図2における領域VIIを図7とは異なる角度から観た拡大斜視図であり、図9は、図2における領域VIIの拡大図である。また、図10は、図9におけるX−X線断面図であり、図11は、図9におけるXI−XI線断面図であり、図12は、図9におけるXII−XII線断面図である。図13は、ハーネス押さえ部材を斜め上方から観た外観斜視図であり、図14は、ハーネス押さえ部材を斜め下方から観た外観斜視図である。
図13および図14に図示されるように、ハーネス押さえ部材150は、上部側に蓋部が形成され、底部側が開口された有頭無底のケースである。ハーネス押さえ部材150は、高さが低い押さえ部151と、押さえ部151よりも高さが高いガイド部152を有する。ガイド部152は、長手方向における長さが押さえ部151の長さよりも小さく、押さえ部151の一部の領域に連続して段状に形成されている。
別の表現をすれば、ハーネス押さえ部材150は、押さえ部151のみを有する幅狭部と、押さえ部151に連続する段状に高く形成されたガイド部152を有する幅広部とを備えた部材ということができる。ハーネス押さえ部材150は、例えば、モールド成形により形成される。
図14に図示されるように、押さえ部151とガイド部152の境界部は、ガイド部152の長手方向全体に亘り連通している。押さえ部151の前面には、開口部151aが形成されている。押さえ部151の開口部151aに対向するガイド部152には、側壁152aが設けられている。ガイド部152の長手方向の両端には、開口部152b、152cが形成されている。
ハーネス押さえ部材150は、4つの係止片153a〜153aおよび2つの位置決め部156を備える。位置決め部156および係止片153a〜153aは、モールド成形により、押さえ部151およびガイド部152と一体に形成されるものである。位置決め部156は、押さえ部151の長手方向の両端部に設けられ、先端部に先細部156aを有する。先細部156aは、ブラケット140に設けられた不図示の開口に嵌入して、ブラケット140との位置決めを行うためのものである。ブラケット140の開口は、先細部156aより少し大きい径に形成されており、先細部をブラケット140の開口に嵌入すると、周囲の傾斜部により位置決め部156が開口の中心に位置合せされる。
係止片153a〜153aは、それぞれ、係合用のフック154を有する。係止片153a、153aは、押さえ部151の長手方向の両端に1つずつ形成され、係止片153aは、ガイド部152の側壁152aの長手方向のほぼ中央に、係止片153aは、押さえ部151の開口部151aの長手方向の中央付近に設けられている。
係止片153a〜153aのフック154のそれぞれは、ブラケット140に形成された不図示の開口部に係止片153a〜153aを弾性変形して挿入され、開口部を貫通した位置でスプリンブバックによりフック154が開口部の周縁部に係止される。また、係止片153aのフック154は、ブラケット140の側縁部に係止片153aを弾性変形して挿入され、側縁部を通過した位置でスプリンブバックによりフック154が側縁部に係止される(図7参照)。これにより、ハーネス押さえ部材150は、ブラケット140に取り付けられる。
押さえ部151の開口部151aの長手方向の中央付近に設けられた係止片153aは、開口部151aを長手方向において2つの開口部151a、151aに分割しており、押さえ部151の強度を大きくする機能も有している。
上述したように、ハーネス押さえ部材150は、高さが低く全幅が長い押さえ部151と、高さが高く全幅が短い押さえ部152とを有している。押さえ部151の前面には一対の開口151aおよび151aが設けられている。開口151aが設けられた押さえ部151には押さえ部152が連続して設けられているが、開口151aが設けられた押さえ部151の後方には押さえ部152が存在しない。換言すると、押さえ部151のうち押さえ部152からオーバーハングする部分では、開口151aの奥方には押さえ部152の内部空間が広がることはないが、開口151aの奥方には押さえ部152の内部空間が広がる。そして、開口151aの対向面には壁152aが設けられている。
押さえ部151の開口部151aには、ハーネス集合体810Aが挿入され、押さえ部151の開口部151aには、ハーネス集合体810B、811Aが挿入される。
ハーネス集合体810Aは、ハーネス押さえ部材150の押さえ部151の開口部151aを貫通して押さえ部151の裏面側に引き出されている。これにより、上述した如く、ハーネス集合体810Aは、押さえ部151を貫通する部分がハーネス押さえ部材150の押さえ部151により押し付けられ、上方への浮き上がりが抑えられる。
ハーネス集合体810B、811Aは、ハーネス押さえ部材150の押さえ部151の開口部151aに挿通され、ガイド部152の側壁152aに当接する手前の位置で、蓄電モジュール100C側に屈曲される。屈曲された後、ハーネス集合体810B、811Aは、ガイド部152の側壁152aの内面に沿ってガイドされ、ガイド部152の開口部152bからハーネス押さえ部材150の外部に引き出される。これにより、上述した如く、ハーネス集合体810B、811Aは、押さえ部151に挿入された部分がハーネス押さえ部材150の押さえ部151により押し付けられ、上方への浮き上がりが抑えられる。ガイド部152の高さが押さえ部151の高さより高いため、ハーネス集合体810B、811Aは、ガイド部152内において、上方に浮き上がった状態で、ガイド部152により保持されている。
上述した通り、ハーネス集合体810A、810B、811Aのハーネス押さえ部材150の押さえ部151に押付けられた部分は、セル制御ユニット300Aのコネクタ301よりも低い位置となるように設定されている。
蓄電装置1の筐体101内で結露により発生した水滴がハーネス集合体810A、810B、811Aに付着すると、水滴はハーネス集合体810A、810B、811Aの表面を伝って、高い方から低い方に流れる。このため、コネクタ301がハーネス集合体810A、810B、811Aより低い位置に配置されていると、コネクタ301の端子が水滴により腐食される。これに対して、上記実施形態では、ハーネス集合体810A、810B、811Aにおける、ハーネス押さえ部材150の押さえ部151に押付けられた部分は、コネクタ301より下方の位置に保持されている。このため、水滴がコネクタ301に流れていくことはない。これにより、コネクタ301の腐食を防止することができる。
ハーネス集合体810Aは、ハーネス押さえ部材150から外部に延出された部分が、蓄電モジュール100Cの側面に沿って延出され、蓄電モジュール100Cの一端側で屈曲されて、ハーネスガイド181に保持され、案内される。そして、図6に図示されるように、ハーネス集合体810Aの各ワイヤハーネス821の他端に取り付けられたコネクタ852a〜852dが、それぞれ、対応する蓄電モジュール100A〜100Cのコネクタ861a〜861dに接続される。
ハーネス集合体810Bは、ハーネス押さえ部材150から外部に延出された部分が、蓄電モジュール100Cの手前で蓄電モジュール100Cの他端側に向けて屈曲され、蓄電モジュール100Cの側面に沿って延出される。ハーネス集合体810Bの各ワイヤハーネス822は、蓄電モジュール100Cの他端部付近において、ハーネスガイド182に保持され、案内される。そして、図6に図示されるように、ハーネス集合体810Bの各ワイヤハーネス822の他端に取り付けられたコネクタ853a〜853dが、それぞれ、対応する蓄電モジュール100A、100Bのコネクタ862a〜862dに接続される。
ワイヤハーネス821、822は、図1に図示された接続線810の機能を有する。
ハーネス集合体811Aは、ハーネス押さえ部材150から外部に延出された部分が、蓄電モジュール100Cの手前で蓄電モジュール100Cの一端側に向けて屈曲され、蓄電モジュール100Cの側面に沿って延出される。ハーネス集合体811Aは、蓄電モジュール100Cの一端部付近において、蓄電モジュール100C側に屈曲される。そして、図6に図示されるように、ハーネス集合体811Aの各ワイヤハーネス823のコネクタ854が、蓄電モジュール100Cのコネクタ863に接続される。
ワイヤハーネス823は、図1に図示された接続線811の機能を有する。
蓄電装置1の筐体101内では、セル制御ユニット収納用の収納室131D内におけるよりもセル制御ユニット収納用の収納室131D内において結露が発生し易い。その理由は、蓄電モジュール収納用の収納室131A〜131C内は、各蓄電モジュール100A〜100Cから発生される熱により高温になっている。これに対し、セル制御ユニット収納用の収納室131D内には、蓄電モジュール100A〜100Cと同じ程度の発熱量を有する電子部品が収納されていないため、収納室131D内の各種機器は外部の温度により冷却される。外部温度により冷却されることにより、セル制御ユニット収納用の収納室131D内は結露し易くなる。
蓄電装置1の筐体101内において、蓄電モジュール収納用の収納室131A〜131C内では結露する可能性が殆どないため、ワイヤハーネス821、822、823の一部を、コネクタ861a〜861d、862a〜862d、863よりも低い位置に押さえつける必要はない。しかし、ワイヤハーネス821、822、823に、コネクタ861a〜861d、862a〜862d、863よりも低い位置となる部分を設けるようにしても差し支えは無い。
[ワイヤハーネスの取付方法]
次に、ワイヤハーネス821、822、823を取り付ける方法を説明する。
ワイヤハーネス821はハーネス集合体810Aとして、ワイヤハーネス822はハーネス集合体810Bとして、ワイヤハーネス823はハーネス集合体811Aとして、予め、束ねておく。
また、ブラケット140は、セル制御ユニット300A、300Bと共に、締結部材により下部筐体101aに共締めにより固定しておく。
この状態で、ハーネス集合体810Aのコネクタ851aをコネクタ301aに、ハーネス集合体810Bのコネクタ851bをコネクタ301bに、ハーネス集合体811Aのコネクタ851aをコネクタ301cに、それぞれ、挿入する。コネクタ851a〜851cがコネクタ851として一体に形成され、コネクタ301a〜301cがコネクタ301として一体に形成されている場合には、コネクタ851とコネクタ301とを接続するだけでよく、作業性が向上する。
ハーネス集合体810A、810B、811Aを、セル制御ユニット収納用の収納室131D内において、図6に図示されるように配設する。すなわち、ハーネス集合体810Aは、ほぼ直線的に延出する。ハーネス集合体810B、811Aは、直線的に延出し、ハーネス押さえ部材150の側壁152aの手前で、蓄電モジュール100C側に向けて屈曲する。
ハーネス集合体810A、810B、811Aの上方から、ハーネス押さえ部材150を被せ、ハーネス押さえ部材150の位置決め部156をブラケット140の開口(図示せず)に嵌入することにより、ブラケット140に対するハーネス押さえ部材150の位置決めがなされる。
この状態では、ハーネス集合体810Aは押さえ部151の開口部151aに挿通される。また、ハーネス集合体810B、811Aは、押さえ部151の開口部151aに挿通され、かつ、これに隣接する部分がガイド部152の下方に配設される。
ハーネス押さえ部材150を下方に押し付けることで、ハーネス押さえ部材150の係止片153a〜153aのフック154が、それぞれ、ブラケット140の開口部(図示せず)または側縁部に形成される。このようにすることにより、ハーネス集合体810A、810B、811Aの一部は、それぞれ、ハーネス押さえ部材150の押さえ部151により押し付けられて、セル制御装置300のコネクタ301a〜301cよりも低い位置に保持される。
この後は、ハーネス集合体810Aを、蓄電モジュール100Cの一端側で屈曲し、ハーネスガイド181により保持し、各ワイヤハーネス821の他端に取り付けられたコネクタ852a〜852dを、それぞれ、対応する蓄電モジュール100A〜100Cのコネクタ861a〜861dに接続する。また、ハーネス集合体810Bを、蓄電モジュール100Cの手前で蓄電モジュール100Cの他端側に向けて屈曲し、ハーネス集合体810Bの各ワイヤハーネス822を、蓄電モジュール100Cの他端部付近において、ハーネスガイド182により保持する。そして、ハーネス集合体810Bの各ワイヤハーネス822の他端に取り付けられたコネクタ853a〜853dを、それぞれ、対応する蓄電モジュール100A、100Bのコネクタ862a〜862dに接続する。また、ハーネス集合体811Aを、蓄電モジュール100Cの手前で蓄電モジュール100Cの一端側に向けて屈曲し、蓄電モジュール100Cの一端部付近において、蓄電モジュール100C側に屈曲する。そして、ハーネス集合体811Aの各ワイヤハーネス823のコネクタ854を、蓄電モジュール100Cのコネクタ863に接続する。
このようにして、図6に図示されたように、セル制御装置300と蓄電モジュール100A〜100Cとがワイヤハーネス821〜823により接続される。
以上の実施形態によれば、下記の効果を奏する。
(1)セル制御装置300と蓄電モジュール100A〜100Cとを接続するワイヤハーネス821〜823を、その経路における一部において、セル制御装置300のコネクタ301よりも下方の位置に保持するようにした。このため、蓄電装置1の筐体101内部に結露が生じても、水滴がハーネス集合体810A、810B、811Aを伝ってコネクタ301まで流れてくるのを防止することができ、水滴によるコネクタ301の腐食を防止することができる。
(2)ハーネス集合体810A、810B、811Aの保持を、ハーネス押さえ部材150をブラケット140に取り付けることによりなされるようにした。一般的には、ハーネス集合体810A、810B、811Aをバインダにより固縛して保持する構造もあるが、このような構造では、筐体101の狭い領域内に行うには作業が困難となる。
従って、本実施形態によれば、蓄電装置1の小型化が可能となり、かつ、組付け作業の効率化をはかることができる。
(3)ハーネス集合体810A、810B、811Aを、セル制御装置300のコネクタ301よりも低い位置に保持する機構を、セル制御ユニット収納用の収納室131D内にのみ設けた。ハーネス集合体810A、810B、811Aを押さえつける機構を、殆ど結露が発生しない蓄電モジュール収納用の収納室131A〜131C内には設けないので、ハーネス集合体810A、810B、811Aの配設が容易となり、価格の低減、組付け作業の効率化を図ることができる。
(4)ハーネス押さえ部材150に弾性を有する複数の係止片153を設け、係止片153を下方に押し付けるだけで、ハーネス押さえ部材150がブラケット140に固定できる構造とした。このため、ハーネス押さえ部材150の組付け作業性がよい。
また、ハーネス押さえ部材150にブラケット140との位置合せを行うための位置決め部156を設けたので、位置合せも容易であり、この点でも、ハーネス押さえ部材150の組付け作業性がよい。
(5)ハーネス押さえ部材150は、押さえ部151に隣接して、押さえ部151より高さの高いガイド部152を連接した。このため、異なる方向に引き回す必要のあるハーネス集合体810A、810B、811Aを、適切な方向に向けてガイドすることが可能であり、レイアウトの自由度が大きい。
また、ガイド部152が押さえ部151よりも高さが高いので、ハーネス集合体810A、810B、811Aを押し付ける力を小さくすることができ、組付けが容易となる。
なお、上記一実施の形態では、筐体101内に、複数の蓄電モジュール100A〜100Cを収納した構造として提示したが、筐体101内に収納する蓄電モジュール100A〜100Cは、1つの場合にも適用することができる。
上記一実施の形態では、ワイヤハーネス821〜823を、ハーネス集合体810A、810B、811Aに束ねた構造として例示した。しかし、ワイヤハーネス821〜823を束ねずに、ハーネス押さえ部材150によりセル制御装置300のコネクタ301より下方の位置に押し付けるようにしてもよい。
上記一実施の形態では、電圧検出用のワイヤハーネス821、822および温度検出用のワイヤハーネス823として例示した。しかし、電流検出用等の他の物理量を検出するワイヤハーネスの場合にも適用が可能である。
上記一実施の形態では、セル制御装置300が筐体101内に収納されている構造として例示した。しかし、セル制御装置300の全体あるいは一部の回路が筐体101の外部に設けられ、筐体101内に設けられたコネクタ301に接続されている構造にも適用することができる。
上記一実施の形態に示されたワイヤハーネス821〜823およびハーネス集合体810A、810B、811Aの引き回しは、単なる一例であり、任意に変更することができるものである。
また、上記一実施の形態に示すハーネス押さえ部材150の構造および形状は、押付けるワイヤハーネス821〜823の引き回しに応じ、適宜、変形することができる。
上記一実施の形態では、ハーネス押さえ部材150を、セル制御装置300に固定したブラケット140に取り付ける構造として例示した。しかし、ハーネス押さえ部材150を、直接、セル制御装置300に取り付けるようにしてもよい。
上記一実施の形態では、ワイヤハーネス821〜823には、それぞれ、蓄電モジュール100A〜100Cに接続される側にコネクタ852a〜852d、853a〜853d、854が取り付けられている構造として例示した。しかし、コネクタ852a〜852d、853a〜853d、854は必ずしも必要とされるものではなく、直接、コネクタ852a〜852d、853a〜853d、854に接続するようにしてもよい。
以上説明した一実施の形態では、円筒形リチウムイオン二次電池セルを収納する蓄電装置1として例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。リチウムイオン二次電池以外に、ニッケル水素電池などの他の二次電池を収納する蓄電装置1に関しても適用される。
また、電池セルに限らず、円筒形のリチウムイオン等のキャパシタに適用することができる。
以上説明した一実施の形態による蓄電装置1を、他の電動車両、例えばハイブリッド電車などの鉄道車両、バスなどの乗合自動車、トラックなどの貨物自動車、バッテリ式フォークリフトトラックなどの産業車両などの車両用電源装置に利用することもできる。
また、一実施の形態による蓄電装置1を、コンピュータシステムやサーバシステムなどに用いられる無停電電源装置、自家用発電設備に用いられる電源装置など、電動車両以外の電源装置を構成する蓄電装置にも適用しても構わない。
その他、本発明は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して適用することが可能であり、要は、蓄電モジュールが収納された筐体内に、ワイヤハーネスの一部をセル制御装置に接続されたコネクタよりも低い位置に押さえつける押さえ部と、押さえ部に連続して設けられ、押さえ部より高い位置でワイヤハーネスの一部に隣接する部分を案内するガイド部とを有するハーネス押さえ部材を備えたものであればよい。
1 蓄電装置
11 蓄電素子
100、100A〜100C 蓄電モジュール
101 筐体
101a 下部筐体
131A〜131C 収納室(蓄電モジュール収納用)
131D 収納室(セル制御装置収納用)
140 ブラケット(取付け部材)
150 ハーネス押さえ部材
151 押さえ部
151a、151a、151a 開口部
152 ガイド部
152a 側壁
152b、152c 開口部
153a〜153a 係止片
154 フック
156 位置決め部
300 セル制御装置
301、301a〜301cコネクタ
810、811 接続線
810A、810B、811A ハーネス集合体
821〜823 ワイヤハーネス
851 コネクタ

Claims (9)

  1. ケース内に複数の蓄電素子が収納された少なくとも1つの蓄電モジュールと、
    制御装置に接続された第1のコネクタと、
    一端に前記第1のコネクタに接続される第2のコネクタが取り付けられ、他端が前記蓄電モジュールに接続されるワイヤハーネスと、
    前記ワイヤハーネスにおける前記一端と他端の間の中間部の一部を押さえつけるためのハーネス押さえ部材と、を備え
    前記ハーネス押さえ部材は、前記ワイヤハーネスを前記第2のコネクタよりも低い位置に押さえつける押さえ部と、前記押さえ部に連続して設けられ、前記押さえ部より高い位置で前記ワイヤハーネスの一部に隣接する部分を前記他端側に向けてガイドするガイド部とを備える、蓄電装置。
  2. 請求項1に記載の蓄電装置において、
    前記蓄電モジュール、前記第1のコネクタ、前記ワイヤハーネスおよび前記ハーネス押さえ部材を収納する筐体を備え、前記第1のコネクタが接続された前記制御装置は前記筐体内に収納されている、蓄電装置。
  3. 請求項2に記載の蓄電装置において、
    前記筐体内に複数の前記蓄電モジュールが収納され、前記各蓄電モジュールは、一端側に第3のコネクタが設けられ、他端側に第4のコネクタが設けられ、
    前記筐体内に、前記第1のコネクタと前記第3のコネクタを接続する第1のワイヤハーネスと、
    前記第1のコネクタと前記第4のコネクとを接続する第2のワイヤハーネスとを備え、
    前記ハーネス押さえ部材の前記押さえ部により、前記第1のワイヤハーネスにおける中間部の一部と前記第2のワイヤハーネスにおける中間部の一部とを前記第2のコネクタよりも低い位置に押さえつけ、前記ガイド部により、前記押さえ部より高い位置で前記第1のワイヤハーネスにおける中間部の前記一部に隣接する部分および前記第2のワイヤハーネスにおける中間部の前記一部に隣接する部分を前記蓄電モジュール側に向けてガイドする、蓄電装置。
  4. 請求項3に記載の蓄電装置において、
    前記第1のワイヤハーネスは、前記蓄電モジュールの前記ケース内に収納された前記蓄電素子の電圧を前記制御装置に伝送し、前記第2のワイヤハーネスは、前記蓄電モジュールの前記ケース内に収納された前記蓄電素子の温度検出信号を前記制御装置に伝送する、蓄電装置。
  5. 請求項1に記載の蓄電装置において、
    前記ハーネス押さえ部材は、前記押さえ部と前記ガイド部とが幅方向に並設して設けられた幅広部と、前記押さえ部のみが設けられた幅狭部とを有し、
    前記ハーネス押さえ部材の前記幅広部において、前記押さえ部により一部が前記第2のコネクタよりも低い位置に押さえつけられ、前記ガイド部により前記押さえ部より高い位置で前記一部に隣接する部分がガイドされる第1のワイヤハーネスと、
    前記ハーネス押さえ部材の前記幅狭部において、前記押さえ部により一部が前記第2のコネクタよりも低い位置に押さえつけられ、前記一部に隣接する部分が前記ハーネス押さえ部材の外部に延出される第3のワイヤハーネスと、を備える、蓄電装置。
  6. 請求項5に記載の蓄電装置において、
    前記第1のワイヤハーネスおよび前記第3のワイヤハーネスは、前記各蓄電モジュールの前記ケース内に収納された蓄電素子の電圧を前記制御装置に送信する、蓄電装置。
  7. 請求項1に記載の蓄電装置において、
    前記制御装置と前記ハーネス押さえ部材との間に、前記ハーネス押さえ部材が取り付けられる取付け部材をさらに備える、蓄電装置。
  8. 請求項7に記載の蓄電装置において、
    前記ハーネス押さえ部材は、複数の係止片を有し、前記取付け部材に前記係止片を係止する係止手段が設けられている、蓄電装置。
  9. 請求項2に記載の蓄電装置において、
    前記筐体は、前記蓄電モジュールが収納される蓄電モジュール収納室と、前記制御装置が収納される制御装置収納室とを仕切る仕切部を有し、前記ハーネス押さえ部材は前記制御装置収納室に収納されている、蓄電装置。


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