(57)【要約】【課題】蓄電モジュールの底面側に配置された冷却器およびヒータにそれぞれ別々の絶縁部材を設ける必要のない蓄電装置を得る。【解決手段】蓄電装置５は、第１方向に積層された複数の蓄電セル７ａを含む蓄電モジュール７と、蓄電モジュール７の底面７ｃ側に配置された冷却器１１と、蓄電モジュール７の底面７ｃ側に配置され、第１方向および鉛直方向の双方に対して直交する方向である第２方向ＤＲ２において冷却器１１に隣り合うヒータ１２と、固定部１３とを備え、冷却器１１とヒータ１２とは固定部１３を介して相互に一体化されており、蓄電装置５は、冷却器１１と固定部１３とヒータ１２との全体を一体的に被覆する、絶縁部材１４をさらに備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置であって、
第１方向に積層された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールの底面側に配置され、前記蓄電モジュールを冷却する冷却器と、
前記蓄電モジュールの前記底面側に配置され、前記第１方向および鉛直方向の双方に対して直交する方向である第２方向において前記冷却器に隣り合い、前記蓄電モジュールを昇温させるヒータと、
前記冷却器から見て前記第２方向において前記ヒータの側に位置する前記冷却器の側部、または、前記ヒータから見て前記第２方向において前記冷却器の側に位置する前記ヒータの側部に設けられた固定部と、を備え、
前記冷却器と前記ヒータとは、前記固定部を介して相互に一体化されており、
前記蓄電装置は、
前記冷却器と前記固定部と前記ヒータとの全体を一体的に被覆する、絶縁部材をさらに備える、
蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置は、蓄電モジュールをケース内に備える。複数の蓄電セルを所定方向に積層することによって蓄電モジュールが構成される。下記の特許文献１，２に開示されているように、蓄電モジュールの温度を最適化するために、すなわちより少ない積層数の蓄電セルを備えた蓄電モジュールがより高い効率で充放電することを可能とするために、蓄電装置には冷却器およびヒータが設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２９３９２号公報
【特許文献２】中国実用新案公告第２０６９４７４６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、蓄電セルの上面側には正極端子および負極端子が配置されるため、冷却器およびヒータは蓄電セル（蓄電モジュール）の底面側に配置される。特許文献１，２に開示された冷却器およびヒータは、鉛直方向に積層されており、蓄電セルの底面と冷却器との間にヒータが挟まれている。このような構成を採用した場合には、蓄電モジュールに発生した振動の影響をヒータが受けやすく、ヒータが損傷しやすい。
【０００５】
振動の影響を低減するために、冷却器の側方にヒータを配置することが考えられる。しかしながら、冷却器とヒータとを単に横方向に並べたという構成のみでは、冷却器に保護用の絶縁部材を設け、ヒータにも保護用の絶縁部材を別途設ける必要が生じる。
【０００６】
本開示は、蓄電モジュールの底面側に配置された冷却器およびヒータにそれぞれ別々の絶縁部材を設ける必要のない新規な構成を採用した蓄電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
蓄電装置は、第１方向に積層された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールと、上記蓄電モジュールの底面側に配置され、上記蓄電モジュールを冷却する冷却器と、上記蓄電モジュールの上記底面側に配置され、上記第１方向および鉛直方向の双方に対して直交する方向である第２方向において上記冷却器に隣り合い、上記蓄電モジュールを昇温させるヒータと、上記冷却器から見て上記第２方向において上記ヒータの側に位置する上記冷却器の側部、または、上記ヒータから見て上記第２方向において上記冷却器の側に位置する上記ヒータの側部に設けられた固定部と、を備え、上記冷却器と上記ヒータとは、上記固定部を介して相互に一体化されており、上記蓄電装置は、上記冷却器と上記固定部と上記ヒータとの全体を一体的に被覆する、絶縁部材をさらに備える。
【０００８】
上記蓄電装置によれば、冷却器およびヒータは絶縁部材によって適切に保護され、絶縁部材によって冷却器およびヒータが蓄電モジュールから絶縁されるため、蓄電モジュールからの短絡が生じる可能性が低減される。冷却器に一体型としてヒータを搭載した構成であり、当該構成によれば、冷却器とヒータとによって規定される高さを低くしやすく、省スペース化が図れる。蓄電モジュールの底面側に配置された冷却器およびヒータにそれぞれ別々の絶縁部材を設ける必要もない。部品点数や搭載工数の減少により、製造コストの低減も期待できる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の蓄電装置によれば、蓄電モジュールの底面側に配置された冷却器およびヒータにそれぞれ別々の絶縁部材を設ける必要のない新規な構成が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における蓄電装置５を搭載した車両１００を示す図である。
【図２】実施の形態１における蓄電装置５を示す断面図である。
【図３】実施の形態１における蓄電装置５を示す断面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面図である。
【図５】比較例１における蓄電装置５Ｙを示す断面図である。
【図６】比較例２における蓄電装置５Ｚを示す断面図である。
【図７】比較例２における蓄電装置５Ｚに備えられるシート型ヒータ１６の分解した状態を示す斜視図である。
【図８】実施の形態２における蓄電装置５Ａを示す断面図である。
【図９】実施の形態３における蓄電装置５Ｂを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。以下に示す実施の形態の説明においては、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場合がある。
【００１２】
［実施の形態１］
（車両１００）
図１は、蓄電装置５を搭載した車両１００を示す図である。車両１００は、車両本体１、回転電機２，３、ＰＣＵ４（ＰＣＵ：Power  Control  Unit）、蓄電装置５、および、図示しないエンジン等を含む。
【００１３】
蓄電装置５は、充放電可能な二次電池から構成される。蓄電装置５は電力をＰＣＵ４に供給し、ＰＣＵ４に供給された電力により回転電機２が駆動し、これにより車両１００が走行する。回転電機３は主に発電機として機能し、回転電機３によって発電された電力はＰＣＵ４を通して蓄電装置５に供給される。蓄電装置５はたとえば車両本体１内に搭載される。蓄電装置５は車両本体１の内部に限られず、車両本体１のフロアパネルの下面のような車両本体１の外部に配置してもよい。
【００１４】
本開示に係る蓄電装置５は、ハイブリッド車両のみならず、電気自動車や燃料電池車両にも適用することができる。ハイブリッド車両に適用される蓄電装置５は、シリーズ方式、パラレル方式およびシリーズ・パラレル方式のいずれにも適用することができる。蓄電装置５は、回転電機が２つ設けられたハイブリッド車両に限られず、回転電機が１つ設けられた、いわゆるワンモータハイブリッドにも適用することができる。
【００１５】
（蓄電装置５）
図２は、蓄電装置５を示す断面図であり、水平方向に対して平行な断面によって蓄電装置５を仮想的に切断した際に現れる様子を示している。図３は、蓄電装置５を示す断面図であり、鉛直方向に対して平行な断面によって蓄電装置５を仮想的に切断した際に現れる様子を示している。図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面図である。
【００１６】
図２〜図４に示すように、蓄電装置５は、ケース６、蓄電モジュール７、エンドプレート８ａ，８ｂ、拘束バンド９ａ，９ｂ（図２）、伝熱部材１０（図３，図４）、冷却器１１、ヒータ１２、固定部１３（図４）、および絶縁部材１４（図４）を備える。
【００１７】
蓄電モジュール７は、ケース６内に収容されている。蓄電モジュール７は、第１方向（矢印ＤＲ１方向）に積層された複数の蓄電セル７ａを含む。蓄電セル７ａは、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池などの二次電池から構成され、角型形状を有している。蓄電セル７ａ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。隣り合う蓄電セル７ａの間の絶縁を確保するために、隣り合う蓄電セル７ａの間には必要に応じて、絶縁用の隔壁７ｂが介装される。
【００１８】
エンドプレート８ａは、蓄電モジュール７の矢印ＤＲ１方向における一端に設けられており、エンドプレート８ｂは、蓄電モジュール７の矢印ＤＲ１方向における他端に設けられている。拘束バンド９ａ，９ｂによって、エンドプレート８ａとエンドプレート８ｂとが接続され、エンドプレート８ａとエンドプレート８ｂとの間に蓄電モジュール７が拘束（押圧固定）されている。
【００１９】
伝熱部材１０は、薄板状またはシート状の形状を有しており、複数の蓄電セル７ａの各々の底面７ｃ側において面状に延びるように配置されている。伝熱部材１０は主として、蓄電モジュール７と冷却器１１との間の熱伝導性（たとえば密着性）を向上させるとともに、蓄電モジュール７とヒータ１２との間の熱伝導性（たとえば密着性）を向上させるという機能を有し、伝熱部材１０の存在によりこれらの間の熱抵抗が低減される。伝熱部材１０は必須の構成ではなく、必要に応じて用いられるとよい。
【００２０】
冷却器１１は、蓄電モジュール７の底面７ｃ側に配置され、蓄電モジュール７（複数の蓄電セル７ａ）を冷却する。冷却器１１は、たとえばアルミ製の板状部材の内部に冷媒流路１１ａ（図４）を形成することで構成され、伝熱部材１０に対して蓄電モジュール７とは反対側に位置する。
【００２１】
冷媒流路１１ａに冷媒が供給され、アルミ製の上記板状部材を介して冷媒と複数の蓄電セル７ａとの間で熱交換（冷却）が行なわれる。冷媒流路１１ａは、矢印ＡＲ１方向に沿って直線状に延在する形状を有していてもよいし、矢印ＡＲ１方向に沿って蛇行しながら延在する湾曲管の形状を有していてもよい。
【００２２】
ヒータ１２も、蓄電モジュール７の底面７ｃ側に配置され、蓄電モジュール７（複数の蓄電セル７ａ）を昇温させる。第１方向（矢印ＡＲ１方向）および鉛直方向Ｈの双方に対して直交する方向である第２方向（矢印ＤＲ２方向）において冷却器１１に隣り合うように配置されている。ヒータ１２は、たとえば電熱線型のヒータである。ヒータ１２はたとえば、冷却器１１を構成しているアルミ製の上記板状部材を昇温させることで、間接的に蓄電モジュール７（複数の蓄電セル７ａ）を昇温させる。
【００２３】
固定部１３は、冷却器１１から見て第２方向（矢印ＤＲ２方向）においてヒータ１２の側に位置する冷却器１１の側部１１ｂ（図４）に設けられている。固定部１３は、たとえばブラケットであり、ヒータ１２を内側に収容するための凹部を有している。一例として、固定部１３は冷却器１１の側部１１ｂに、溶接等の手段により接合されている。固定部１３（凹部）の内側にヒータ１２を配置した状態で、ヒータ１２の上面側をアルミテープ等で覆うとよい。冷却器１１とヒータ１２とは、固定部１３を介して相互に一体化される。ヒータ１２の上面位置は、冷却器１１の上面位置よりも高くならないようにするとよい。
【００２４】
本実施の形態では、冷却器１１に比べてヒータ１２の方が十分に小さいため、固定部１３は、冷却器１１から見て第２方向（矢印ＤＲ２方向）においてヒータ１２の側に位置する冷却器１１の側部１１ｂ（図４）に設けられている。冷却器１１およびヒータ１２の大小関係はこれに限られない。たとえば冷却器１１およびヒータ１２の大きさによっては、固定部１３はヒータ１２の側部に設けられていてもよい。すなわち固定部１３は、ヒータ１２から見て第２方向（矢印ＤＲ２方向）において冷却器１１の側に位置するヒータ１２の側部に設けられていてもよく、この場合も、冷却器１１とヒータ１２とは、固定部１３を介して相互に一体化される。
【００２５】
本実施の形態の蓄電装置５は、冷却器１１と固定部１３とヒータ１２との全体を一体的に被覆する、絶縁部材１４をさらに備えている。絶縁部材１４は、たとえばフィルム形状（ラミネートフィルムの形状）を有しており、冷却器１１と固定部１３とヒータ１２との全体を保護する。
【００２６】
図３に示すように、冷却器１１の下方には押圧部材１５ａが配置されていてもよい。押圧部材１５ａは、板ばね等の、適度な弾性を発揮することが可能な部材から構成される。押圧部材１５ａは樹脂製であってもよいし金属製であってもよい。押圧部材１５ａは、冷却器１１に対して伝熱部材１０とは反対側に配置され、冷却器１１を伝熱部材１０の側に付勢する。冷却器１１は、絶縁部材１４と伝熱部材１０とを介して、複数の蓄電セル７ａの各々の底面７ｃに押し付けられる。伝熱部材１０の上面は、複数の蓄電セル７ａの各々の底面７ｃに密着する。以上のような構成を備えた押圧部材１５ａは必須の構成ではなく、必要に応じて用いられるとよい。
【００２７】
ヒータ１２も、必要に応じて、複数の蓄電セル７ａの各々の底面７ｃに、絶縁部材１４と伝熱部材１０とを介して押し付けられていてもよい。この場合、ヒータ１２の熱の一部は、冷却器１１を構成しているアルミ製の上記板状部材と、伝熱部材１０とを介して間接的に蓄電モジュール７に伝達される。これに加えて、ヒータ１２の熱の他の一部は、冷却器１１を介さずに伝熱部材１０を介して蓄電モジュール７に伝達されることも可能になる。ヒータ１２は、固定部１３を介して冷却器１１と一体化されている。押圧部材１５ａによる押圧力は、冷却器１１および固定部１３を介してヒータ１２に間接的に付与され得る。押圧部材１５ａによる押圧力は、直接的にヒータ１２に付与されてもよい。
【００２８】
以下、上述の実施の形態１における作用および効果について、図５，図６にそれぞれ示す比較例１，２を参照しながら説明する。
【００２９】
（比較例１，２）
図５は、比較例１における蓄電装置５Ｙを示す断面図であり、実施の形態１における図４に対応している。蓄電装置５Ｙにおいては、冷却器１１およびヒータ１２が鉛直方向Ｈに積層されている。冷却器１１の下方にヒータ１２が設けられている。このような構成を採用した場合、冷却器１１とヒータ１２とによって規定される高さＨ２が高くなりやすく、省スペース化という点で改善の余地がある。
【００３０】
図５に示すような構成とは異なり、ヒータ１２の下方に冷却器１１を設ける、すなわち、蓄電モジュール７（蓄電セル７ａ）の底面７ｃと冷却器１１との間にヒータ１２を挟むという構成も考えられる。当該構成においても、冷却器１１とヒータ１２とによって規定される高さＨ２が高くなりやすく、省スペース化という点で改善の余地がある。このような構成を採用した場合、蓄電モジュール７に発生した振動の影響をヒータ１２が受けやすく、ヒータ１２が損傷しやすいということも懸念される。
【００３１】
図６は、比較例２における蓄電装置５Ｚを示す断面図であり、実施の形態１における図４に対応している。蓄電装置５Ｚにおいては、比較例１におけるヒータ１２（図４）の代わりに、シート型ヒータ１６が用いられている。上方から下方に向かって、押当材１５ｂ、冷却器１１およびシート型ヒータ１６の順で配置されている。シート型ヒータ１６を用いる場合であっても、冷却器１１とシート型ヒータ１６とによって規定される高さＨ３が高くなりやすく、省スペース化という点で改善の余地がある。
【００３２】
図７は、シート型ヒータ１６の分解した状態を示す斜視図である。シート型ヒータ１６は、たとえば、シート１７上に電熱線型のヒータ１８を貼り付け（あるいは縫い付け）、これらの両側に樹脂カバー１９ａ，１９ｂを配置することで構成される。樹脂カバー１９ａ，１９ｂは、ヒータ１８付のシート１７を両側から挟み込む。
【００３３】
シート型ヒータ１６を蓄電モジュール７に対して固定したり、シート型ヒータ１６を冷却器１１と一体化したりする際、ズレや摺れが生じることでヒータ１８が傷ついてしまうことは、樹脂カバー１９ａ，１９ｂによって抑制される。樹脂カバー１９ａ，１９ｂは、ヒータ１８付のシート１７を振動の影響からも保護することができる。しかしながら、樹脂カバー１９ａ，１９ｂの存在は高さ方向における体格増を招くこととなる。
【００３４】
冒頭で述べたように、振動などの影響を低減するために冷却器１１の側方にヒータ１２を配置することが考えられる。冷却器１１とヒータ１２とを単に横方向に（矢印ＤＲ２方向）並べたという構成のみでは、高さ方向における体格増を招くことは抑制されるが、冷却器１１に保護用の絶縁部材を設け、ヒータ１２にも保護用の絶縁部材を別途設ける必要が生じる。
【００３５】
（実施の形態１の作用および効果）
実施の形態１においては、冷却器１１とヒータ１２とは固定部１３を介して相互に一体化されており、絶縁部材１４は、冷却器１１と固定部１３とヒータ１２との全体を一体的に被覆している。冷却器１１およびヒータ１２は絶縁部材１４によって適切に保護される。絶縁部材１４によって冷却器１１およびヒータ１２が蓄電モジュール７から絶縁されるため、蓄電モジュール７からの短絡が生じる可能性も低減される。
【００３６】
実施の形態１の蓄電装置５は、冷却器１１に一体型としてヒータ１２を搭載した構成であり、当該構成によれば、冷却器１１とヒータ１２とによって規定される高さＨ１（図４）を低くしやすく、省スペース化が図れる。たとえば、冷却器１１とヒータ１２とによって規定される高さＨ１は、冷却器１１の高さに略等しい。冷却器１１に一体型としてヒータ１２を搭載した構成によれば、搭載工程の省力化も可能である。蓄電モジュール７の底面７ｃ側に配置された冷却器１１およびヒータ１２にそれぞれ別々の絶縁部材を設ける必要もない。部品点数や搭載工数の減少により、製造コストの低減も期待できる。
【００３７】
電気自動車（ＥＶ、ＨＶ、ＰＨＶなど）においては、蓄電装置を車両の底面などに搭載される場合があり、走行安定性や車室内のスペースの確保に向けて蓄電装置の高さ方向の低減が大きな課題となっている。実施の形態１における蓄電装置５はこのような要望にも応え得るものである。
【００３８】
［実施の形態２］
図８は、実施の形態２における蓄電装置５Ａを示す断面図であり、実施の形態１における図４に対応している。蓄電装置５Ａは、固定部１１ｃを備えている。固定部１１ｃは、実施の形態１における固定部１３に対応している。
【００３９】
固定部１１ｃは、冷却器１１（冷媒流路１１ａ）を構成しているたとえばアルミ製の板状部材に一体的に設けられている。固定部１１ｃも、冷却器１１（冷媒流路１１ａ）から見て第２方向（矢印ＤＲ２方向）においてヒータ１２の側に位置する冷却器１１の側部１１ｂ（より具体的には側部１１ｂの内部）に設けられている。
【００４０】
固定部１１ｃ（凹部）の内側にヒータ１２を配置した状態で、ヒータ１２の上面側をアルミテープ等で覆うとよい。冷却器１１とヒータ１２とは、固定部１１ｃを介して相互に一体化される。ヒータ１２の上面位置は、冷却器１１の上面位置よりも高くならないようにするとよい。以上のような構成を備えた蓄電装置５Ａであっても、上述の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることが可能である。
【００４１】
［実施の形態３］
図９は、実施の形態３における蓄電装置５Ｂを示す断面図であり、実施の形態１における図４に対応している。蓄電装置５Ｂにおいては、冷却器１１が上部材１１ｍと下部材１１ｎとを有している。固定部１３は、冷却器１１（冷媒流路１１ａ）から見て第２方向（矢印ＤＲ２方向）においてヒータ１２の側に位置する冷却器１１の側部１１ｄに設けられている（より具体的には、固定部１３は側部１１ｄの下面に接合されている）。
【００４２】
すなわち本開示における「側部」の技術的意義は、側面（実施の形態１における側部１１ｂに相当）を含むだけでなく、側面から第２方向（矢印ＤＲ２方向）においてやや内側に位置する部位も「側部」の概念に含まれるものである。たとえば、第２方向（矢印ＤＲ２方向）において、冷媒流路１１ａよりも外側に位置する部分が、冷却器１１の側部として定義可能である。
【００４３】
本実施の形態においては、固定部１３およびヒータ１２の双方が、冷却器１１の側部１１ｄの底面側に位置している。固定部１３（凹部）の内側にヒータ１２を配置した状態で、ヒータ１２の上面側をアルミテープ等で覆う必要はない。製造コストのさらなる低減が期待できる。図９に示すような構成に限られず、側部１１ｄと固定部１３との上下関係は図９に示す構成の逆であってもよい。この場合、側部１１ｄの上面に固定部１３が下向きのＵ字形状となるように配置され、そのように配置された固定部１３の内側にヒータ１２が配置される。これらの構成を備えた蓄電装置５Ｂであっても、上述の実施の形態１，２と同様の作用および効果を得ることが可能である。
【００４４】
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】
【００４５】
１  車両本体、２，３  回転電機、４  ＰＣＵ、５，５Ａ，５Ｂ，５Ｙ，５Ｚ  蓄電装置、６  ケース、７  蓄電モジュール、７ａ  蓄電セル、７ｂ  隔壁、７ｃ  底面、８ａ，８ｂ  エンドプレート、９ａ，９ｂ  拘束バンド、１０  伝熱部材、１１  冷却器、１１ａ  冷媒流路、１１ｂ，１１ｄ  側部、１１ｃ，１３  固定部、１１ｍ  上部材、１１ｎ  下部材、１２，１８  ヒータ、１４  絶縁部材、１５ａ  押圧部材、１５ｂ  押当材、１６  シート型ヒータ、１７  シート、１９ａ，１９ｂ  樹脂カバー、１００  車両、Ｈ  鉛直方向、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３  高さ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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