JP5323645B2 - 蓄電デバイス、蓄電モジュールおよび自動車 - Google Patents
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Description
(自動車)
図1に示すように、本実施形態のハイブリッド電気自動車(以下、自動車と略称する。)300には、例えば、後部座席シートの下側に、自動車300をモータ走行させるときの電源となる電源モジュール200が搭載されている。
図2に示すように、電源モジュール200は、複数個(図2では模式的に2個を示しているがそれ以上となる場合もある。)の電池モジュール100を有するモジュールアセンブリ150と、モジュールアセンブリ150を制御する電源モジュールコントローラ180とで構成されている。
図3に示すように、電池モジュール100について一言すれば、複数個(図3では10個)のセルユニット(単電池)20を積層し、エンドプレート30、40をその両側に配置して4本のボルト50でこれらを固定し、側面に配設された制御基板60のバスバー61(図12参照)を、セルユニット20の両端まで導出された正極端子12および負極端子13にネジ締結したものであるが、詳しくは以下の通りである。
図4(A)〜(C)に示すように、セルユニット20は、金属製の(本例ではアルミニウム製の)電池ケース10と、電池ケース10を保持する樹脂製のホルダ25とで構成されている。なお、本実施形態ではセルユニット20にリチウムイオン二次電池を例示している。
上述したように、電池モジュール100の両端部にはエンドプレート30、40が配設される(図3参照)。
次に、本実施形態の電池モジュール100の組立て手順について説明する。
次に、通常時における電池モジュール100の冷却動作および電池異常時におけるガス排出動作について説明する。
図13に示すように、ブロアファン110(図2参照)から供給された冷却風は、エンドプレート40に形成された空洞41を介して各セルユニット20の給気ダクト17に供給され、整流ガイド18間を流通して、排気ダクト19に集結され、エンドプレート40に形成された空洞42を介して(車内側に)排気される。一方、電池モジュール100の反対側は、給気ダクト17、排気ダクト19ともにエンドプレート30の壁面33で塞がれている。
電池異常時(上述したように、例えば、過充電時、交通事故の際の異物の突き刺し時や圧壊時)には、セルユニット20が高温となるとともに非水電解液が分解することで、電池ケース10の内圧が上昇する。この内圧が上述した設定値以上となると、安全弁11aは開裂し、図9(C)の矢印に示すように、電池ケース10から解放されたガスは、安全弁11aに隣接してホルダ25に形成されたガス排出ダクト16に排出される。
次に、本実施形態の自動車300の作用効果について、セルユニット20および電池モジュール100の作用効果を中心に説明する。
本実施形態では、金属製の電池ケース10(電池缶11)と樹脂製のホルダ25とがインサート成形により一体に形成されており、ホルダ25の周部には、電池ケース10を冷却する冷却風を供給するための給気ダクト17と、電池ケース10(電池缶11の外底面)との熱交換により昇温した冷却風を排出するための排気ダクト19とが形成されている(図4)。本実施形態によれば、電池ケース10とホルダ25とが一体に形成されているので、ホルダ25により電池ケース10の強度が向上するとともに、ホルダ25に給気ダクト17および排気ダクト19を一体に形成したので、特許文献2に示されているような、セルユニット20を構成する部品とは別にこれらのダクトを構成するための部材が不要となるため、部品数を低減させるとともに組立性を向上させることができる。
本実施形態では、上記利点を有するセルユニット20を複数個積層して電池モジュール100を構成したので(図3)、以下に詳述するように、部品数の低減および組立性の向上(組立時間の短縮)を図ることができる。
本実施形態の自動車300では、複数個の電池モジュール100を有するモジュールアセンブリ150と電源モジュールコントローラ180とで構成された電源モジュール200を搭載している(図2)。このため、本実施形態の自動車300によれば、電池モジュール100を構成するセルユニット20は電池ケース10がホルダ25で覆われているので、強固で振動等による影響を受けづらい。また、ホルダ25に一体に上述した種々のダクトを形成したので、軽量化および部品数の低減による低コスト化を図ることができる。
11 電池缶
11a 安全弁
12 正極導電部材
12a 正極接合部
12b 正極端子
13 負極導電部材
13a 負極接合部
13b 負極端子
14 絶縁シール材
16 ガス排出ダクト
17 給気ダクト
18 整流ダクト(突起)
19 排気ダクト
20 セルユニット(蓄電デバイス)
22 捲回体(電極群)
25 ホルダ(保持部材)
50 ボルト(棒状部材)
60 制御基板
61 バスバー(金属板)
62 電圧検出線
64 セルコントローラ
100 電池モジュール(蓄電モジュール)
300 バイブリッド電気自動車(自動車)
Claims (15)
- 正負極をセパレータを介して配置した電極群と前記電極群を浸潤する電解液とを収容したケースと、
前記ケースを保持する樹脂製の保持部材と、
を備え、
前記ケースと前記保持部材とをインサート成形により一体に形成するとともに、前記保持部材の周部に、前記ケースを冷却する冷却風を供給するための給気ダクトと、前記ケースとの熱交換により昇温した冷却風を排出するための排気ダクトとを形成したことを特徴とする蓄電デバイス。 - 前記電極群の正負極が、それぞれ前記保持部材にインサートされた正負極導電部材を介して前記保持部材の端面まで導出されたことを特徴とする請求項1に記載の蓄電デバイス。
- 前記保持部材は断面矩形状を呈しており、前記正負極導電部材を前記保持部材の対向する二辺の端面までそれぞれ導出したことを特徴とする請求項2に記載の蓄電デバイス。
- 前記給気ダクトと前記排気ダクトとを、前記保持部材の前記二辺と交差する前記保持部材の対向する他の二辺に沿う端部に形成したことを特徴とする請求項3に記載の蓄電デバイス。
- 前記正負極導電部材、前記給気ダクトおよび前記排気ダクトが、前記ケースの平面と交差する中心軸に対して対称に設けられたことを特徴とする請求項2に記載の蓄電デバイス。
- 前記正負極導電部材は前記保持部材の端面とは反対側でそれぞれ前記電極群の正負極に接合され、該接合箇所の周囲には絶縁シール材が配されており、前記絶縁シール材が前記正負極導電部材とともにインサート成形により前記保持部材にインサートされたことを特徴とする請求項2に記載の蓄電デバイス。
- 前記ケースの一部を薄肉化することで形成され前記ケースの内圧を解放するための安全弁を備え、前記保持部材の前記安全弁に隣接する箇所に前記内圧の解放により放出されるガスを排出するためのガス排出ダクトをさらに形成したことを特徴とする請求項1に記載の蓄電デバイス。
- 前記電極群の正負極はそれぞれ前記保持部材にインサートされた正負極導電部材を介して前記保持部材の端面まで導出されており、前記正負極導電部材、前記給気ダクトおよび前記排気ダクト、並びに、前記安全弁および前記ガス排出ダクトが、前記ケースの平面と交差する中心軸に対して対称に設けられたことを特徴とする請求項7に記載の蓄電デバイス。
- 前記保持部材は、前記ケースの一面側に、前記給気ダクトと前記排気ダクトとの間を流通する前記冷却風を整流するための複数のリブ状の突起を有することを特徴とする請求項1に記載の蓄電デバイス。
- 請求項1に記載の蓄電デバイスを複数個積層したことを特徴とする蓄電モジュール。
- 前記保持部材には貫通孔が形成されており、前記貫通孔に棒状部材を貫通させることで前記複数個の蓄電デバイスが固定されたことを特徴とする請求項10に記載の蓄電モジュール。
- 前記蓄電デバイスの各々は、前記電極群の正負極がそれぞれ前記保持部材にインサートされた正負極導電部材を介して前記保持部材の端面まで導出され、前記正負極導電部材、前記給気ダクトおよび前記排気ダクトは、前記ケースの平面と交差する中心軸に対して対称に設けられており、前記複数個の蓄電デバイスは隣接する蓄電デバイス同士で前記正負極導電部材がそれぞれ反対側となるように配置されて積層されたことを特徴とする請求項10に記載の蓄電モジュール。
- 前記蓄電デバイスの各々は、前記ケースの一部を薄肉化することで形成され前記ケースの内圧を解放するための安全弁を備え、前記保持部材の前記安全弁に隣接する箇所に前記内圧の解放により放出されるガスを排出するためのガス排出ダクトがさらに形成されているとともに、前記正負極導電部材、前記給気ダクトおよび前記排気ダクト、並びに、前記安全弁および前記ガス排出ダクトが、前記ケースの平面と交差する中心軸に対して対称に設けられたことを特徴とする請求項12に記載の蓄電モジュール。
- 前記隣接する蓄電デバイスの正負極導電部材同士を接続するための金属板と、該金属板に予め接続された電圧検出線と、前記電圧検出線に予め接続され前記蓄電デバイスを制御するセルコントローラとを有する制御基板をさらに備えたことを特徴とする請求項12に記載の蓄電モジュール。
- 請求項10に記載の蓄電モジュールを備えた自動車。
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