(57)【要約】【課題】  蓄電セルを収納する蓄電セルケースを上下方向に複数段に積み重ねる際に、その蓄電セルケースの支持壁の撓みを簡単な構造で確実に防止する。【解決手段】  蓄電装置１１は、複数の蓄電セル１９を収納する蓄電セルケース１２を上下方向に複数段に積み重ねて構成される、上面に蓄電セル１９を支持する蓄電セルケース１２の支持壁１２ｆの下面と、その下方に位置する蓄電セルケース１２に支持された蓄電セルと１９の間に空間αを形成したので、蓄電セル１９の重量で支持壁１２ｆが下方に撓むと、その支持壁１９ｆの上面と蓄電セル１９の下面との間に隙間が発生してしまい、蓄電セル１９の熱を蓄電セルケース１２に逃がし難くなる可能性があるが、支持壁１２ｆの下面に空間α内に突出する補強部１２ｈが設けたので、補強部１２ｈで支持壁１２ｆを補強して撓みの発生を防止することができるだけでなく、補強部１２ｈで支持壁１２ｆの表面積を増加させて放熱性を高めることができる。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電セル（１９）を収納する蓄電セルケース（１２）を上下方向に複数段に積み重ね、上面に前記蓄電セル（１９）を支持する前記蓄電セルケース（１２）の支持壁（１２ｆ）の下面と、その下方に位置する前記蓄電セルケース（１２）に支持された前記蓄電セル（１９）との間に空間（α）を形成した蓄電装置であって、
前記支持壁（１２ｆ）の下面に前記空間（α）内に突出する補強部（１２ｈ）を設けたことを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記補強部（１２ｈ）を前記支持壁（１２ｆ）の下面の長手方向に沿って配置したことを特徴とする、請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記補強部（１２ｈ）を中空閉断面に形成し、その内部を冷媒が流れることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記補強部の内部にヒートパイプ（２４）を埋設したことを特徴とする、請求項３に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記ヒートパイプ（２４）の線膨張係数は前記蓄電セルケース（１２）の線膨張係数に略一致することを特徴とする、請求項４に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電セルを収納する蓄電セルケースを上下方向に複数段に積み重ね、上面に前記蓄電セルを支持する前記蓄電セルケースの支持壁の下面と、その下方に位置する前記蓄電セルケースに支持された前記蓄電セルとの間に空間を形成した蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の蓄電セルを金属製の外装ケースの内部に収納した蓄電モジュールを上下方向に複数段に積層する際に、上下の蓄電モジュールの外装ケースのフランジどうしを複数のスペーサを介して接続することで、上側の蓄電モジュールの重量が下側の蓄電モジュールの外装ケースの上壁に直接加わるのを防止するものが、下記特許文献１により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０２６６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで上記従来のものは、上側の蓄電モジュールの外装ケースの下壁と、下側の蓄電モジュールの外装ケースの上壁との間に空間が存在するため、上側の蓄電モジュールの外装ケースの下壁が蓄電セルの重量で下向きに撓んでしまう可能性があった。特に、蓄電セルが発生する熱を外装ケースの下壁に伝達して放熱する冷却構造を採用した場合には、外装ケースの下壁が撓むと蓄電セルと外装ケースとが密着しなくなり、蓄電セルの冷却効果が充分に発揮されなくなる問題がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、蓄電セルを収納する蓄電セルケースを上下方向に複数段に積み重ねる際に、その蓄電セルケースの支持壁の撓みを簡単な構造で確実に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、複数の蓄電セルを収納する蓄電セルケースを上下方向に複数段に積み重ね、上面に前記蓄電セルを支持する前記蓄電セルケースの支持壁の下面と、その下方に位置する前記蓄電セルケースに支持された前記蓄電セルとの間に空間を形成した蓄電装置であって、前記支持壁の下面に前記空間内に突出する補強部を設けたことを特徴とする蓄電装置が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記補強部を前記支持壁の下面の長手方向に沿って配置したことを特徴とする蓄電装置が提案される。
【０００８】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記補強部を中空閉断面に形成し、その内部を冷媒が流れることを特徴とする蓄電装置が提案される。
【０００９】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記補強部の内部にヒートパイプを埋設したことを特徴とする蓄電装置が提案される。
【００１０】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、前記ヒートパイプの線膨張係数は前記蓄電セルケースの線膨張係数に略一致することを特徴とする蓄電装置が提案される。
【００１１】
尚、実施の形態の補強リブ１２ｈは本発明の補強部に対応する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の構成によれば、蓄電装置は、複数の蓄電セルを収納する蓄電セルケースを上下方向に複数段に積み重ねて構成される、上面に蓄電セルを支持する蓄電セルケースの支持壁の下面と、その下方に位置する蓄電セルケースに支持された蓄電セルとの間に空間を形成したので、蓄電セルの重量で支持壁が下方に撓むと、その支持壁の上面と蓄電セルの下面との間に隙間が発生してしまい、蓄電セルの熱を蓄電セルケースに逃がし難くなる可能性があるが、支持壁の下面に空間内に突出する補強部を設けたので、補強部で支持壁を補強して撓みの発生を防止することができるだけでなく、補強部で支持壁の表面積を増加させて放熱性を高めることができる。
【００１３】
また請求項２の構成によれば、補強部を支持壁の下面の長手方向に沿って配置したので、蓄電セルの重量で長手方向中央部が下方に撓み易い蓄電セルケースの支持壁を補強部で効果的に補強し、支持壁の撓みを一層確実に防止することができる。
【００１４】
また請求項３の構成によれば、補強部を中空閉断面に形成し、その内部を冷媒が流れるので、蓄電セルが発生した熱を蓄電セルケースの支持壁から補強部の内部を流れる冷媒に放熱することで、蓄電セルを効率的に冷却することができる。
【００１５】
また請求項４の構成によれば、補強部の内部にヒートパイプを埋設したので、ヒートパイプにより蓄電セルを更に効率的に冷却することができる。
【００１６】
また請求項５の構成によれば、ヒートパイプの線膨張係数は蓄電セルケースの線膨張係数に略一致するので、温度変化によりヒートパイプおよび蓄電セルケース間に寸法差が生じるのを防止して耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】蓄電装置の斜視図。（第１の実施の形態）
【図２】蓄電セルケースおよび蓄電モジュールの斜視図。（第１の実施の形態）
【図３】図２の３（Ａ）方向および３（Ｂ）方向矢視図。（第１の実施の形態）
【図４】図３（Ａ）の４−４線断面図。（第１の実施の形態）
【図５】蓄電装置の一部分解斜視図。（第２の実施の形態）
【図６】図５の６方向矢視図。（第２の実施の形態）
【発明を実施するための形態】
【第１の実施の形態】
【００１８】
以下、図１〜図４に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１および図２に示すように、電気自動車の蓄電装置１１は、３個の蓄電セルケース１２…と、１個の上部カバー１３と、１個の下部カバー１４とを備えており、下部カバー１４の上面に３個の蓄電セルケース１２…が積層され、最上段の蓄電セルケース１２の上面に上部カバー１３が結合される。
【００２０】
アルミニウム等の軽金属で構成された下部カバー１４は上面が開放したトレー状の部材であり、その側壁１４ａ…の上縁を取り囲むフランジ１４ｂ…に沿って複数のボス部１４ｃ…が突設される。アルミニウム等の軽金属で構成された３個の蓄電セルケース１２…は互換可能な同一部材であり、その側壁１２ａ…の下縁および上縁を取り囲むフランジ１２ｂ…，１２ｃ…に沿ってそれぞれ複数のボス部１２ｄ…，１２ｅ…が突設される。アルミニウム等の軽金属で構成された上部カバー１３は下面が開放したトレー状の部材であり、その側壁１３ａ…の下縁を取り囲むフランジ１３ｂ…に沿って複数のボス部１３ｃ…が突設される。
【００２１】
下部カバー１４の上縁のフランジ１４ｂ…と下段の蓄電セルケース１２の下縁のフランジ１２ｂ…とを当接させ、両者のボス部１４ｃ…，１２ｄ…をボルト１５…で締結することで、下部カバー１４の上部に下段の蓄電セルケース１２が結合される。下段の蓄電セルケース１２の上縁のフランジ１２ｃ…と中段の蓄電セルケース１２の下縁のフランジ１２ｂ…とを当接させ、両者のボス部１２ｅ…，１２ｄ…をボルト１６…で締結することで、下段の蓄電セルケース１２の上部に中段の蓄電セルケース１２が結合される。同様にして中段の蓄電セルケース１２の上部に上段の蓄電セルケース１２が結合される。上段の蓄電セルケース１２の上縁のフランジ１２ｃ…と上部カバー１３の下縁のフランジ１３ｂ…とを当接させ、両者のボス部１２ｅ…，１３ｃ…をボルト１７…で締結することで、上段の蓄電セルケース１２の上部に上部カバー１３が結合される。
【００２２】
図２〜図４に示すように、各蓄電セルケース１２の側壁１２ａ…の高さ方向中間部を接続するように矩形状の支持壁１２ｆが形成されており、支持壁１２ｆの上面に６個の蓄電モジュール１８…が支持される。各蓄電モジュール１８は、積層された１２個のリチウムイオン電池よりなる蓄電セル１９…を備えており（図２参照）、両端の蓄電セル１９，１９の両側に更に一対のエンドプレート２０，２０を積層した状態で、それらのエンドプレート２０，２０に一対の拘束バンド２１，２１の両端をボルト４４…で締結することで、１２個の蓄電セル１９…が一体化される。蓄電モジュール１８の上面にはカバー２２が装着される。
【００２３】
各エンドプレート２０の外面には２個のブラケット２０ａ，２０ａが突設されており、これらのブラケット２０ａ，２０ａを支持壁１２ｆおよび側壁１２ａ，１２ａの接続部に設けた取付座１２ｇ…にボルト２３…で締結することで、蓄電セルケース１２に６個の蓄電モジュール１８…が固定される。この状態で、蓄電モジュール１８の各蓄電セル１９…の平坦な下面は、蓄電セルケース１２の支持壁１２ｆの平坦な上面に密着する。また蓄電セル１９…の上面と、その上方に対峙する支持壁１２ｆ…の下面との間には、空間αが形成される（図４参照）。
【００２４】
蓄電セルケース１２の支持壁１２ｆの下面には、略Ｓ字状に屈曲する１本の補強リブ１２ｈが突設される。補強リブ１２ｈは支持壁１２ｆの長手方向に沿って相互に平行に延びる３つの直線部ａ，ｂ，ｃと、それらの直線部ａ，ｂ，ｃの端部間をＵ字状に接続する２つの屈曲部ｄ，ｅと、直線部ｃの端部から支持壁１２ｆの短手方向に沿って延びる接続部ｆとを備える。中空閉断面の補強リブ１２ｈの内部には、その鋳造時にヒートパイプ２４がインサートされる。補強リブ１２ｈは、６個の蓄電モジュール１８…の下面に略均等な長さで対向するように配置される。
【００２５】
尚、支持壁１２ｆの対角位置には、そこに溜まった水を排出するための２個の水抜き孔１２ｋ，１２ｋが形成される（図３および図４参照）。
【００２６】
周知のヒートパイプ２４は、蓄電セルケース１２と同一材料であるアルミニウム等の軽金属で構成されたパイプ材の内部に冷媒である揮発性の作動液を封入したもので、その内壁面は毛細管構造のウイックで覆われる。ヒートパイプ２４の両端部は補強リブ１２ｈの直線部ａの端部および接続部ｆの端部から側壁１２ａの外部に引き出され、蓄電装置１１の外部に上下方向に配置された２本の熱交換器２５，２５に接続される。
【００２７】
尚、下部カバー１４の支持壁１４ｄ（図１参照）には２個の蓄電セル１９，１９だけが支持されており、蓄電セル１９，１９の数を減らしたことにより下部カバー１４の内部に形成された空間には、蓄電セル１９…の充放電の制御装置や、蓄電装置１１から給電されるモータ・ジェネレータの制御装置等が収納される。下部カバー１４の支持壁１４ｄの下面にも、蓄電セルケース１２の支持壁１２ｆの下面と同様に、ヒートパイプ２４をインサートした補強リブ（不図示）が設けられる。
【００２８】
次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。
【００２９】
蓄電セル１９…が充放電により発熱すると、その熱は蓄電セル１９…の下面から各蓄電セルケース１２…の支持壁１２ｆに伝達され、支持壁１２ｆからヒートパイプ２４に放熱される。このとき、蓄電セル１９…から支持壁１２ｆへの熱伝達を効率的に行うには、蓄電セル１９…の下面が蓄電セルケース１２…の支持壁１２ｆの上面に密着することが必要であるが、蓄電セル１９…の重量で支持壁１２ｆが空間αに向かって下方に撓むと、蓄電セル１９…の下面と蓄電セルケース１２…の支持壁１２ｆの上面との間に隙間が発生して熱伝達が妨げられる可能性がある。
【００３０】
しかしながら、本実施の形態によれば、支持壁１２ｆの下面に補強リブ１２ｈを突設したので、この補強リブ１２ｈで支持壁１２ｆの剛性を高めて撓みの発生を防止し、蓄電セル１９…の下面を蓄電セルケース１２…の支持壁１２ｆの上面に密着させることができる。しかも支持壁１２ｆの板厚を全体的に増加させる場合に比べて、重量の増加を最小限に抑えながら必要な剛性を確保することができる。また補強リブ１２ｈを形成したことで支持壁１２ｆの表面積が増加するので、支持壁１２ｆから空間αへの放熱を促進することができる。
【００３１】
蓄電セル１９…から支持壁１２ｆに伝達された熱は、補強リブ１２ｈの内部にインサートされたヒートパイプ２４に伝達される。ヒートパイプ２４が加熱されると、その内部に封入された冷媒が気化して低温部である熱交換器２５，２５に流入し、そこで低温の外気と熱交換して液化する。そして液化した冷媒はヒートパイプ２４の内周面のウイックに吸収され、毛細管現象によってウイックを伝わって再び高温部である支持壁１２ｆ側に戻され、支持壁１２ｆを繰り返し冷却する。
【００３２】
また補強リブ１２ｈの直線部ａ，ｂ，ｃを蓄電セルケース１２の支持壁１２ｆの下面の長手方向に沿って配置したので、蓄電セル１９…の重量で長手方向中央部が下方に撓み易い支持壁１２ｆを補強リブ１２ｈで効果的に補強し、支持壁１２ｆの撓みを一層確実に防止することができる。しかも蓄電セルケース１２およびヒートパイプ２４を同じ材質のアルミニウム合金で構成することで、蓄電セルケース１２およびヒートパイプ２４の線膨張係数を一致させたので、温度変化によりヒートパイプ２４および蓄電セルケース１２間に寸法差が生じるのを防止し、両者の当接部が剥離して耐久性が低下するのを防止することができる。
【第２の実施の形態】
【００３３】
次に、図５および図６に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００３４】
第２の実施の形態の蓄電装置１１は、上下方向に積層される３個の蓄電セルケース１２…と、上段の蓄電セルケース１２の上面に結合される１個の上部カバー１３とを備える。第１の実施の形態の蓄電セルケース１２は上下方向中間部に支持壁１２ｆを備えているが、第２の実施の形態の蓄電セルケース１２は下端に支持壁１２ｆを備えており、その支持壁１２ｆに各４個の蓄電モジュール１８…が支持される。３個の蓄電セルケース１２…および上部カバー１３は、第１の実施の形態と同様に、上下方向に積層されてボルト１６…，１７…で結合される。
【００３５】
蓄電セルケース１２の長手方向一端側の側壁１２ａから膨出部１２ｉが張り出しており、その膨出部１２ｉに形成された矩形状の開口部１２ｊが、ボルト２６…で着脱自在なリッド２７で閉鎖される。膨出部１２ｉの開口部１２ｊの内側の側壁１２ａには２個の総端子２８，２９が設けられる。総端子２８，２９は、蓄電セルケース１２の内部で電気的に直列に接続された４個の蓄電モジュール１８…の両端が接続される端子である。
【００３６】
膨出部１２ｉ内に挿入されるバスバープレート３０は、矩形板状の本体部３１と、本体部３１の表面を覆うようにボルト３２…で結合されるカバー部３３、本体部３１に固定された３本の第１〜第３バスバー３４，３５，３６とを備える。第１バスバー３４の両端には２個の端子３７，３８が設けられ、第２バスバー３５の両端には２個の端子３９，４０が設けられ、第３バスバー３６の両端には２個の端子４１，４２が設けられる。カバー部材３３には６個の端子３７〜４２に対向する６個のボルト挿入孔３３ａ…が形成され、またカバー部材３３の上端には把持部３３ｂが設けられる。
【００３７】
尚、蓄電セルケース１２の支持壁１２ｆの下面にヒートパイプ２４を内装した補強リブ１２ｈを形成する点は、第１の実施の形態と同様である。
【００３８】
次に、上記構成を備えた本発明の第２の実施の形態の作用を説明する。
【００３９】
蓄電装置１１の３個の蓄電セルケース１２…にそれぞれ設けられた総端子２８，２９間の結線を行うには、先ず上段の蓄電セルケース１２の上面から上部カバー１３を取り外し、かつ蓄電セルケース１２…のリッド２７…を取り外した状態で、把持部３３ｂを掴んで吊り下げたバスバープレート３０を積層した３個の蓄電セルケース１２…の膨出部１２ｉ…内に上方から挿入する。この状態で、バスバープレート３０の第１〜第３バスバー３４，３５，３６の６個の端子３７〜４２が３個の蓄電セルケース１２…の３対の総端子３９…，４０…に対向する。
【００４０】
続いて、３個の蓄電セルケース１２…の開口部１２ｊ…から挿入した６本のボルト４３…をバスバープレート３０のボルト挿入孔３３ａ…および第１〜第３バスバー３４，３５，３６の端子３７〜４２を貫通させ、蓄電セルケース１２…の３対の総端子３９…，４０…に締結する。その結果、３個の蓄電セルケース１２…の総端子２８…，２９…が第１〜第３バスバー３４，３５，３６を介して電気的に直列に接続され、下段の蓄電セルケース１２の総端子２８，２９から出力することが可能となる。そして、最後に上部カバー１３および３個のリッド２７…を取付けることで、蓄電装置１１の組立が完了する。
【００４１】
バスバープレート３０の接続状態のメンテナンスを行う場合には、リッド２７…を取り外して膨出部１２ｉ…の開口部１２ｊ…を露出させることで、この開口部１２ｊ…を通して行うことができる。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４３】
例えば、実施の形態の蓄電セル１９はリチウムイオン電池に限定されず、他種の電池やキャパシタであっても良い。
【００４４】
また本発明の補強部は実施の形態の補強リブ１２ｈに限定されるものではなく、その内部を冷媒が流通しないものも含まれる。
【００４５】
また補強リブ１２ｈの内部を流通する冷媒は実施の形態のヒートパイプ２４に封入した冷媒に限定されず、冷却空気や冷却水であっても良い。
【００４６】
またヒートパイプ２４の材質は実施の形態のアルミニウムに限定されず、真鍮等であっても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１２        蓄電セルケース
１２ｆ      支持壁
１２ｈ      補強リブ（補強部）
１９        蓄電セル
２４        ヒートパイプ
α          空間
【図１】
2014143124.tif 000003
【図２】
2014143124.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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