JP6144658B2

JP6144658B2 - 車載用電源装置

Info

Publication number: JP6144658B2
Application number: JP2014202904A
Authority: JP
Inventors: 大介村井; 一慶扇谷
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2034-10-01
Also published as: CN105489812B; US20160099451A1; US9941496B2; JP2016072171A; CN105489812A

Description

本発明は、電気的に接続された複数の蓄電素子を有する蓄電モジュールが複数接続された車載用電源装置に関する。

特許文献１には、円筒型電池の長手方向の一端側をホルダに複数埋め込んで円筒型電池を複数配列し、円筒型電池間をバスバーで接続した電池モジュールが開示されている。

国際公開第２０１４／０８３６００号

車載用の電源装置として、例えば、特許文献１に記載の電池モジュールを複数接続して構成することができる。この場合、車載スペースの効率化の観点から、上下に積層して複数の電池モジュールを配置することができる。

一方、円筒型電池には、電池異常に伴って内部から発生するガスを電池外部に排出するための排出弁が設けられており、電池モジュールは、排出弁から排出されるガスの排出口を備えている。

電池モジュールで発生したガスは、車外に排出する必要があり、複数の電池モジュールの各排出口に、車外と連通する排出ホースを各々接続しなければならない。このため、部品点数の増加と共に、複数の排出ホースを各排出口に接続する作業が増える。また、複数の排出ホースの配置スペースも確保しつつ、各排出ホースそれぞれを流通するガスを車外に排出するために、各排出ホースを一本に合流させる必要がある。

そこで、本発明は、複数の蓄電素子で構成された蓄電モジュールが上下に積層され、複数の蓄電モジュールを有する車載用電源装置において、各蓄電モジュールから排出されるガスを適切に車外に排出しつつ、部品点数の削減及びガスの排出構造におけるスペースの効率化を図ることができる車載用電源装置を提供することを目的とする。

本発明の車載用電源装置は、所定方向に延びる蓄電素子が所定方向と直交する平面内に複数並んで配置される蓄電モジュールが、所定方向に上下に積層された車載用電源装置である。蓄電モジュールは、所定方向における各蓄電素子の一端側に設けられた排出弁から排出される蓄電素子内で発生したガスを、蓄電モジュール外に排出するための排出経路と、複数の蓄電素子が並ぶ方向の蓄電モジュールの端部に設けられる排出経路の排出口と、を有している。車載用電源装置は、上下の蓄電モジュールの各排出口が配置される端部に沿って延び、上下の蓄電モジュールが固定されるフレーム部材と、排出口を覆うように端部に位置し、上側の蓄電モジュールをフレーム部材に固定するためのブラケットと、を備える。フレーム部材は、ガスを車外に排出するための排出スペースとして内部が中空に形成されており、ブラケットは、上側の蓄電モジュールの排出口とフレーム部材の排出スペースとを連通させるダクト部を備える。そして、ダクト部の一端が上側の蓄電モジュールの排出口に接続され、ダクト部の他端が上側の蓄電モジュールの下方に位置するフレーム部材の上面に形成された排出スペースの第１連通孔に接続されるように構成される。

本発明によれば、上下に積層される上側の蓄電モジュールをフレーム部材に固定するためのブラケットに、上側の蓄電モジュールのガスの排出を行うための排出口とフレーム部材の中空スペース（車外にガスを排出するための排出スペース）とを連通させるダクト部が設けられているので、積層配置される上側の蓄電モジュールの排出口に個別の排出ホース等を設ける必要がなく、かつブラケットを介して蓄電モジュールが固定されるフレーム部材の中空スペースを利用して車外にガスを排出するので、蓄電モジュールの固定構造とは別に排出口を車外と接続する必要がない。このため、部品点数の削減及びガスの排出構造におけるスペースの効率化を図ることができる。

上記車載用電源装置において、上下に積層された上側及び下側の各蓄電モジュールは、ブラケットを介してフレーム部材に固定されるように構成することができる。このとき、ダクト部は、上側の蓄電モジュールの排出口から下側の蓄電モジュールの排出口を介してフレーム部材に向かって下方に延びるように構成することができ、上側の蓄電モジュールの排出口と連通する第１連通部と、下側の蓄電モジュールの排出口と連通する第２連通部と、を有することができる。そして、第２連通部よりも下方のダクト部の一端が、フレーム部材に形成された排出スペースの前記連通孔に接続されるように構成することができる。このように構成することで、上下に積層された各蓄電モジュールの排出口それぞれに個別の排出ホース等を設ける必要がなく、かつブラケットを介して蓄電モジュールが固定されるフレーム部材の中空スペースを利用して車外にガスを排出するので、上下の各蓄電モジュールから排出されるガスをフレーム部材に集約して車外に排出することができ、蓄電モジュールの固定構造とは別に排出口を車外と接続する必要がない。このため、部品点数の削減及びガスの排出構造におけるスペースの効率化を図ることができる。

上記車載用電源装置において、下側の蓄電モジュールは、上面から下方に延びるフレーム部材の側面に排出口が位置するようにフレーム部材に固定されるとともに、排出口が側面に形成された排出スペースの第２連通孔に直接接続されるように構成することができる。このように構成することで、下側の蓄電モジュールの排出口に個別の排出ホース等を設ける必要がなく、かつ下側の蓄電モジュールの排出口がフレーム部材の上面から下方に延びる側面に位置するように設けられるため、フレーム部材に対して上下に積層された蓄電モジュール全体の重心を低くすることができる。上下に積層された蓄電モジュール全体の重心が低くなることで、例えば、フレーム部材から蓄電モジュール全体の重心までの距離（モーメントアーム）が短くなり、ブラケットの板厚を薄くするなど、軽量化を図ることができる。

上記車載用電源装置は、上下に積層された一組の蓄電モジュールユニットがフレーム部材の延びる方向に複数隣接して配置されるように構成することができる。このとき、ブラケットは、隣接する複数の蓄電モジュールユニットに対して１つ設けることができ、各蓄電モジュールユニットに対応して各ダクト部が複数設けられるように構成することができる。このように構成することで、より部品点数を削減することができる。

上記蓄電モジュールは、複数の蓄電素子それぞれが挿入される複数の開口部を有し、各蓄電素子の一端側を保持するホルダと、ホルダに挿入される蓄電素子の一端側において蓄電素子の一方の電極を構成するとともに排出弁が設けられる第１端部に接続され、平面内に延びる板状の基端部から第１端部に突出する第１接続部が、平面内に並ぶ各蓄電素子に対応して複数形成された第１バスバーと、蓄電素子の他端側であって蓄電素子の他方の電極を構成する第２端部に接続される第２接続部が、平面内に並ぶ各蓄電素子に対応して複数形成された第２バスバーと、第１バスバーを介して平面内に並ぶ各蓄電素子の第１端部側を覆い、ガスの排出経路を形成するためのカバー部材と、を有するように構成することができる。

実施例１における、車載用電源装置の側面図である。実施例１における、電池モジュールの断面図である。実施例１における、電池モジュールの底面図である。実施例１における、上下段に積層された電池モジュールの固定構造を説明するための図であり、フレーム部材、ブラケット及び上下段の各電池モジュールの構成斜視図である。実施例１における上下段に積層された電池モジュールの固定構造の断面図である。実施例１の車載用電源装置の上面図であり、各電池モジュールから排出されるガスが車外に排出される経路を説明するための図である。実施例２における、上下段に積層された電池モジュールの固定構造を説明するための図であり、フレーム部材、ブラケット及び上下段の各電池モジュールの構成斜視図である。実施例２における上下段に積層された電池モジュールの固定構造の断面図である。

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である車載用電源装置について説明する。本実施例の車載用電源装置１は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に搭載され、走行用モータに電力を供給する電源装置として使用される。

本実施例の車載用電源装置１は、例えば、後部座席の後方に位置するラゲッジスペースに搭載することができ、車両のフロアパネルＰに固定することができる。ラゲッジスペース以外にも、乗員が乗車するスペースである車室内において、運転席や助手席などのシート下や後部座席のシート下などに車載用電源装置１を配置することもできる。

図１は、本実施例の車載用電源装置１の側面図である。車載用電源装置１は、複数の電池モジュール１０を含んで構成されている。本実施例では、車載スペースの効率化を図るため、上下に２つの電池モジュール（蓄電モジュールに相当する）１０Ａ，１０Ｂが積層配置されている。なお、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸である。本実施例では、垂直方向に相当する軸をＺ軸としている。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の関係は、他の図面においても同様である。

Ｚ方向上下に配置される各電池モジュール１０Ａ，１０Ｂは、Ｌ字状のブラケット２０を介してフレーム部材３０に固定される。電池モジュール１０Ａ，１０Ｂは、Ｘ方向に延びており、電池モジュール１０Ａ，１０ＢのＸ方向端部（長手方向端部）の両側に、ブラケット２０及びフレーム部材３０がペアで配置されている。

ブラケット２０は、電池モジュール１０Ａ，１０ＢのＸ方向端部両側から電池モジュール１０Ａ，１０Ｂを挟み込むように配置される。ブラケット２０は、Ｚ方向に延びる固定部２１と、固定部２１の下端からＸ方向に延びる固定部２２とを備える。電池モジュール１０Ａ，１０Ｂは、固定部２２から垂直に延びる固定部２１に固定され、固定部２２がフレーム部材３０に固定される。

フレーム部材３０は、内部が中空に形成されており、車両のフロアパネルＰに固定される。フレーム部材３０は、Ｘ−Ｚ平面視における断面形状が矩形であり、固定部２２が上面３１に固定される。電池モジュール１０Ａ，１０Ｂとブラケット２０との間の固定、及びブラケット２０とフレーム部材３０との間の固定は、例えば、溶接やボルト等の締結部材を用いた締結よって行うことができる。

また、本実施例のブラケット２０は、上下２段に積層して配置される各電池モジュール１０Ａ，１０Ｂに対応して固定部２２から垂直に延びるダクト部２３を備えている。ダクト部２３は、上下の電池モジュール１０の各排出口１９と、ガスを車外に排出するためのフレーム部材３０の中空内部の排出スペースＳ２と、を連通させるためのダクトである。ダクト部２３は、内部が中空に形成され、中空内部がガスの排出スペースＳ１として構成されている。

ここで、図２を参照して、本実施例の電池モジュール１０について説明する。電池モジュール１０は、複数の単電池（蓄電素子に相当する）１１を有する。単電池１１は、いわゆる円筒型電池であり、円筒状に形成された電池ケースの内部に発電要素が収容されている。単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることができる。

図２に示すように、単電池１１は、Ｚ方向に延びており、単電池１１の長手方向（Ｚ方向）における両端には、正極端子１１ａおよび負極端子１１ｂが設けられている。単電池１１の外装である電池ケースは、ケース本体および蓋体によって構成することができ、円筒状に形成されたケース本体に発電要素を収容し、蓋体によって塞ぐことで単電池１１を構成することができる。

蓋およびケース本体の間には、絶縁材で形成されたガスケットが配置されている。蓋は、発電要素の正極板が電気的に接続されており、単電池１１の正極端子１１ａとして用いられる。ケース本体は、発電要素の負極板が電気的に接続されており、単電池１１の負極端子１１ｂとして用いられる。本実施例では、Ｚ方向において蓋（正極端子１１ａ）と対向するケース本体の端面を、負極端子１１ｂとして用い、Ｚ方向両端において正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが位置している。

電池モジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）を構成するすべての単電池１１は、図２に示すように、正極端子１１ａが上方に位置するように配置されている。すべての単電池１１の正極端子１１ａは、同一平面内（Ｘ−Ｙ平面内）において並んで配置されている。負極端子１１ｂについても同様である。

各単電池１１は、保持部材であるホルダ１２によって保持される。ホルダ１２は、各単電池１１が挿入される複数の開口部１２ａを有している。開口部１２ａは、単電池１１の外周面に沿った形状（具体的には、円形状）に形成されており、単電池１１の数だけ設けられている。ホルダ１２は、例えば、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属材や熱伝導性に優れた樹脂材で形成することができる。なお、ホルダ１２の開口部１２ａおよび単電池１１の間には、樹脂などの絶縁材によって形成された絶縁体を配置することができる。

モジュールケース１３は、Ｘ−Ｙ平面内において、ホルダ１２によって保持される複数の単電池１１を囲む形状に形成されており、モジュールケース１３の内側に複数の単電池１１が収容される。モジュールケース１３は、樹脂などの絶縁材で形成することができ、単電池１１の正極端子１１ａ側に位置する上面には、複数の開口部１３ａが形成されている。開口部１３ａは、単電池１１の正極端子１１ａ側の端部が挿入される。

なお、モジュールケース１３のＸ方向に沿う側面には、通風口としてスリットを複数設けることができる（不図示）。スリットは、所定の間隔を空けてモジュールケース１３の側面それぞれに形成することができる。例えば、冷却風を一側面側のスリットから流入させる。冷却風は、電池モジュール１０内をＹ方向に流れ、他側面のスリットから電池モジュール１０外に流出させて単電池１１を冷却することができる。

単電池１１の負極端子１１ｂ側の領域は、ホルダ１２の開口部１２ａによって、Ｘ−Ｙ平面内で位置決めされ、単電池１１の正極端子１１ａ側の領域は、モジュールケース１３の開口部１３ａによって、Ｘ−Ｙ平面で位置決めされる。単電池１１の長手方向（Ｚ方向）における両端が、ホルダ１２及びモジュールケース１３によってそれぞれ位置決めされており、Ｘ−Ｙ平面内で隣り合う２つの単電池１１が互いに接触してしまうことを防止している。

本実施例の電池モジュール１は、図２及び図３に示すように、ホルダ１２をベースに、単電池１１の負極端子１１ｂ側の端部が各開口部１２ａに挿入され、各単電池１１がホルダ１２から上方に直立した状態で設けられる。そして、ホルダ１２の開口部１２ａから露出した単電池１１の各負極端子１１ｂ側には、バスバー１４（第１バスバーに相当する）が設けられ、負極端子１１ｂが接続部１４ａ（第１接続部に相当する）と接続される。また、モジュールケース１３の開口部１３ａから上方に露出した単電池１１の正極端子１１ａには、バスバー１５（第２バスバーに相当する）が設けられ、正極端子１１ａが接続部１５ａ（第２接続部に相当する）と接続される。なお、図２は、図３のＡ−Ａ断面図である。

図２に示すように、接続部１４ａは、Ｚ方向において負極端子１１ｂと対向する位置に設けられており、負極端子１１ｂおよび接続部１４ａは、溶接などによって接続することができる。負極バスバーであるバスバー１４全体は、複数の各単電池１１の負極の電荷を帯びている。

複数の単電池１１における各負極端子１１ｂは、ホルダ１２の下側端面に位置しており、開口部１２ａから露出する負極端子１１ｂがバスバー１４と接続される。バスバー１４は、金属といった、導電性を有する材料で形成されている。バスバー１４は、単電池１１の各負極端子１１ｂと接続される接続部１４ａを複数有しており、接続部１４ａは、Ｘ−Ｙ平面において単電池１１（負極端子１１ｂ）の数だけ設けられている。

本実施例のバスバー１４は、Ｚ方向を厚み（板厚）方向とした平面状の板状部材をプレス打ち抜き加工することで形成することができ、単電池１１（負極端子１１ｂ）の配列位置に対応する各位置に、複数の接続部１４ａが所定間隔を空けて形成されている（図３参照）。バスバー１４は、Ｚ方向において複数の単電池１１（負極端子１１ｂ）に対して所定距離離間して配置され、板状部材（基端部１４ｂ）からＺ方向に突出した接続部１４ａが単電池１１の負極端子１１ｂに溶接接続される。

本実施例のバスバー１５の接続部１５ａは、Ｚ方向において正極端子１１ａと対向する位置に設けられており、正極端子１１ａおよび接続部１５ａは、溶接などによって接続することができる。正極バスバーであるバスバー１５全体は、複数の各単電池１１の正極の電荷を帯びている。

バスバー１５は、バスバー１４と同様に、平面状の板状部材をプレス加工することにより形成することができる。接続部１５ａは、板状部材（基端部１５ｂ）から単電池１１の正極端子１１ａに向かって突出した形状に形成され、Ｘ−Ｙ平面において単電池１１（正極端子１１ａ）の数だけ複数の接続部１５ａが所定間隔を空けて形成されている。

バスバー１５は、Ｚ方向において複数の単電池１１（正極端子１１ａ）に対して所定距離離間して配置され、板状部材からＺ方向に突出した接続部１５ａが単電池１１の正極端子１１ａに接続される。

本実施例の接続部１５ａは、単電池１１の正極端子１１ａと電気的に接続される接続部であるとともに、所定値以上の電流が流れた際に溶断して単電池１１（正極端子１１ａ）との電気的な接続を遮断するヒューズとして用いられる。接続部１５ａは、例えば、バスバー１４の接続部１４ａよりも幅が小さく形成され、溶断特性に対する上限電流値が低くなるように構成することができる。

本実施例の複数の単電池１１は、単電池１１の正極端子１１ａ（又は負極端子１１ｂ）の向きが、Ｚ方向において同じ向きとなるように並んで配置されている。そして、負極端子１１ｂそれぞれに対して１つのバスバー１４が接続され、単電池１１の正極端子１１ａそれぞれに対して１つのバスバー１５が接続されることにより、複数の単電池１１が電気的に並列に接続されている。なお、バスバー１４，１５の各接続部以外の領域は、絶縁フィルム等で覆うことができる。

図３に示すように、電池モジュール１０は、１５本の各単電池１１をバスバー１４，１５で並列に接続して１つの電池ブロックを構成し、各電池ブロックが直列に接続されている。Ｘ方向に並んで配置される一方の電池ブロックのバスバー１４のリード部が、隣り合う他方の電池ブロックのバスバー１５のリード部と接続されることで、各電池ブロックを直列に接続することができる。なお、すべての単電池１１が並列に接続された電池ブロックで電池モジュールを構成することもできる。

電池モジュール１０の上面には、バスバー１５を上方から覆うカバー部材１６が設けられている。カバー部材１６は、Ｘ−Ｙ平面に延び、単電池１１の正極端子１１ａ（第２端部に相当する）が露出するモジュールケース１３の上面全体を覆う形状に形成されている。カバー部材１６は、例えば、モジュールケース１３に固定することができ、モジュールケース１３と同様に、樹脂等で形成することができる。

一方、電池モジュール１０の下面には、バスバー１４を覆うカバー部材１７が設けられている。カバー部材１７も、Ｘ−Ｙ平面に延び、単電池１１の負極端子１１ｂが露出するホルダ１２の下面全体を覆う形状に形成されている。カバー部材１７は、Ｘ−Ｙ平面内に並ぶ単電池１１の負極端子１１ｂ（第１端部に相当する）側を覆い、ガスの排出経路（排出スペース）Ｓ３を形成するための金属製の部材である。カバー部材１７は、例えば、図３に示すように、ホルダ１２の側面に係止される係止部１７ａを備えることができる。係止部１７ａは、Ｘ−Ｙ平面においてバスバー１４を覆う蓋部１７ｂの端部の一部をＺ方向に延設して形成することができる。

カバー部材１７は、係止部１７ａによってホルダ１２に固定されるとともに、図３に示すように、Ｘ−Ｙ平面においてＺ方向を締結方向とする締結部１７ｃを備え、締結部１７ｃを介して締結部材によりホルダ１２に固定されるように構成することができる。

本実施例の単電池１１は、図２に示すように、単電池１１内部で発生するガスを外部に排出するための排出弁１１ｃが設けられている。排出弁１１ｃは、負極端子１１ｂを構成するケース本体の底部に設けることができる。排出弁１１ｃは、例えば、破断弁であり、図２に示すように、負極端子１１ｂを構成するケース本体の底部に形成される溝１１１，１１２で構成することができる。ガスの発生によって高くなる単電池１１の内圧に対して溝１１１，１１２からケース本体の底部が破断することで、内部のガスを単電池１１の外部に排出することができる。

電池モジュール１０の下面において、バスバー１４が配置される領域の周囲には、壁部１８が設けられている。壁部１８は、シール部であり、壁部１８の端部は、カバー部材１７の蓋部１７ｂの内側と接触し、ホルダ１２及びカバー部材１７で構成される排出経路Ｓ３を密閉している。

排出弁１１ｃを介して単電池１１内部から排出されたガスは、ホルダ１２とカバー部材１７の間の排出経路Ｓ３に流れ、Ｚ方向において蓋部１７ｂの内側に接触しながら、Ｘ方向に延びる排出経路Ｓ３の端部に設けられた排出口１９に導かれる。このとき、カバー部材１７を金属材で構成することで、排出口１９まで流れる間に、高温状態のガスがカバー部材１７と接触することで冷却され、排出口１９から排出されるガスの温度を低減させることができる。

排出口１９は、ホルダ１２の下面とカバー部材１７との間に形成される排出経路Ｓ３のＸ方向端部、言い換えれば、複数の単電池１１が並ぶ方向の電池モジュール１０のＸ方向端部に設けられる。ホルダ１２のＸ方向端部は、上方に凹んだ凹部１９ａが形成されている。凹部１９ａの下方がカバー部材１７で覆われており、排出口１９は、電池モジュール１０のＸ方向端部においてＹ−Ｚ平面内で開口し、排出経路Ｓ３と連通している。凹部１９ａは、図３に示すようにホルダ１２のＸ方向端部において略中央部位に形成されており、排出口１９が電池モジュール１０のＸ方向端部の略中央に位置している。

排出経路Ｓ３は、電池モジュール１０の長手方向（Ｘ方向）に延びており、排出口１９が設けられる端部において、凹部１９ａによってＺ方向の幅が広くなっている。１つの電池モジュール１０のＸ方向端部両側に、排出口１９がそれぞれ設けられている。

図４は、上下段に積層された電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの固定構造を説明するための図であり、上下段の各電池モジュール１０Ａ，１０Ｂ、ブラケット２０及びフレーム部材３０の構成斜視図である。図５は、上下段に積層された電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの固定構造のＢ−Ｂ断面図である。なお、図４及び図５の例では、上下段に積層された電池モジュール１０Ａ，１０ＢのＸ方向一端側の固定構造を示しており、Ｘ方向他端側の固定構造は、図１に示したように同じであるため、省略している。図７及び図８についても同様である。

図４に示すように、上下段に積層された２つの電池モジュール１０Ａ，１０Ｂが一組のモジュールユニット（蓄電モジュールユニットに相当する）として構成され、２つのモジュールユニットがＹ方向に並んで配置される。１つのモジュールユニットは、各電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの長手方向が一致するように、Ｚ方向上下に積層配置されている。このため、電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの各排出口１９は、Ｘ方向端部に位置し、かつ上下に並んで位置している。

また、隣り合うモジュールユニットにおいて、上側の各電池モジュール１０Ａ，１０Ａの各排出口１９は、Ｙ方向に並んで配置されている。下側の各電池モジュール１０Ｂ，１０Ｂの各排出口１９も同様である。

フレーム部材３０は、１つのモジュールユニットの各排出口１９が配置される端部に沿って延びており、ブラケット２０の固定部２２の下方に配置されている。フレーム部材３０は、Ｙ方向に長尺状に形成されており、電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの長手方向に対してフレーム部材３０の長手方向が直交するように配置されている。

図４及び図５に示すように、ブラケット２０は、固定部２１が排出口１９を覆うようにモジュールユニットのＸ方向端部に設けられる。固定部２１には、Ｚ方向に離間する開口部２１ａ，２１ｂ（第１連通部、第２連通部に相当する）が設けられている。開口部２１ａは、１つのモジュールユニットの上側の電池モジュール１０Ａの排出口１９に対応し、開口部２１ｂは、下側の電池モジュール１０Ｂの排出口１９に対応している。ダクト部２３は、排出口１９から排出されるガスをフレーム部材３０の排出スペースＳ２に導くための閉塞された排出スペースＳ１を形成する。排出スペースＳ１は、開口部２１ａ，２１ｂを介して上下の電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの各排出口１９と連通している。開口部２１ａ，２１ｂは、ダクト部２３と排出口１９とを連通させる連通部である。

ダクト部２３は、上側の電池モジュール１０Ａの排出口１９から下側の電池モジュール１０Ｂの排出口１９を介してフレーム部材３０の上面３１に向かって延びており、第２開口部２１ｂよりも下方のダクト部２３の一端が、固定部２２に接続されている。

固定部２２には、ダクト部２３の一端が接続される位置に、フレーム部材３０の排出スペースＳ２と連通させるための開口部２２ａが形成されている。そして、フレーム部材３０の上面３１において、開口部２２ａが形成される位置に連通孔３１ａが形成されている。ダクト部２３は、開口部２２ａを介して連通孔３１ａと接続され、排出スペースＳ１が開口部２２ａ及び連通孔３１ａを介して排出スペースＳ２と連通するように構成されている。開口部２２ａは、ダクト部２３とフレーム部材３０の排出スペースＳ２とを連通させる連通部である。

ダクト部２３は、１つのブラケット２０において、Ｙ方向に隣接して配置されるモジュールユニット毎に複数設けることができる。つまり、本実施例のブラケット２０は、隣接する２つのモジュールユニットに対して１つ設けられており、各モジュールユニットに対応する各ダクト部２３，２３が設けられている。１つのブラケット２０は、Ｙ方向に隣接する２つのモジュールユニットをフレーム部材３０に固定する。

１つのモジュールユニットの各電池モジュール１０Ａ，１０Ｂは、ブラケット２０の固定部２１に固定される。具体的には、排出口１９が設けられる領域を除くホルダ１２及びカバー部材１７の各端部が、ダクト部２３が設けられる面と反対側の面に固定される。このとき、開口部２１ａと上側の電池モジュールの排出口１９とがＹ−Ｚ平面において一致しており、開口部２１ａと排出口１９との接続箇所は、シール部材等でシールすることができる。開口部２１ｂと下側の電池モジュール１０Ｂの排出口１９も同様であり、また、隣接する他方のモジュールユニットについても同様である。

本実施例のダクト部２３は、図５に示すように、固定部２１及び固定部２２で構成されるＸ−Ｚ平面視Ｌ字状ブラケットに対して、固定部２１の開口部２１ａ、２１ｂ及び固定部２２の開口部２２ａと接続される閉じ断面（排出スペースＳ１）を形成する別体のブラケットを設けることで構成することができる。したがって、ダクト部２３は、Ｙ方向に幅広な板状の固定部２１に対してＺ方向に設けられる支柱となり、ブラケット２０の強度向上のための補強部材として機能しつつ、電池モジュール１０Ａ，１０Ｂから排出されるガスのチャンバとして機能する。

本実施例の車載用電源装置１は、上下に積層された各電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの排出口１９それぞれに個別の排出ホース等を設ける必要がなく、図５の太線で示すように、各排出口１９から電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの外に排出されたガスは、ブラケット２０のダクト部２３を通り、フレーム部材３０の中空内部に流れる。したがって、ブラケット２０を介して上下の各電池モジュール１０Ａ，１０Ｂから排出されるガスをフレーム部材３０の排出スペースＳ２に集約して車外に排出することができる。モジュールユニットの固定構造とは別にモジュールユニットの各排出口１９を車外と接続する必要がなく、部品点数の削減及びガスの排出構造におけるスペースの効率化を図ることができる。

また、本実施例の車載用電源装置１は、車載スペースの効率化を図るために、ブラケット２０を介してフレーム部材３０に上下２段の電池モジュールそれぞれを固定する固定構造を有しており、ブラケット２０に排出口１９と連通するダクト部２３を設けつつ、ダクト部２３を介してフレーム部材３０の中空内部にガスを挿通させる。このため、上下に積層される電池ユニット１０Ａ，１０Ｂにおいて、ダクト部２３が、上側の電池モジュール１０Ａの排出口１９のみと連通するように構成しても、上下に積層された電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの固定構造とは別に上側の電池モジュール１０Ａの排出口１９を車外と接続する必要がなく、部品点数の削減及びガスの排出構造に伴うスペースの効率化を図ることができる。なお、この場合、下側の電池モジュール１０Ｂは、ブラケット２０を介してフレーム部材３０に固定することができ、下側の電池モジュール１０Ｂの排出口１９には、ダクト部２３を経由せずに、排出ホースを接続してフレーム部材３０にガスを挿通させるように構成することができる。

また、図４に示すように、Ｙ方向に隣接する２つのモジュールユニットが、１つのブラケット２０を用いてフレーム部材３０に固定することができるため、モジュールユニット毎にブラケット２０を複数用いなくてもよい。このため、さらなる部品点数の削減及びガスの排出構造に伴うスペースの効率化を図ることができる。なお、本実施例では、１つのブラケット２０を用いて２つのモジュールユニットをフレーム部材３０に固定しているが、モジュールユニット毎にブラケット２０を設けてもよい。この場合においても、上下に積層された電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの固定構造とは別に各排出口１９を車外と接続する必要がないため、部品点数の削減及びガスの排出構造に伴うスペースの効率化を図ることができる。

図６は、複数のモジュールユニットを備えた車載用電源装置の上面図であり、各電池モジュール１０から排出されるガスが車外に排出される経路を説明するための図である。図６において、ＦＲ方向は車両前後方向を示し、他の図面においてＹ方向に対応する。また、ＲＨ方向は、車両左右方向を示し、他の図面においてＸ方向に対応しており、Ｚ方向は、車両の高さ方向に対応する。一点鎖線は、ガスの流れを示している。

図６の例では、ＦＲ方向に隣接する２つのモジュールユニットを１つの電池ユニットとして、１つの（一対の）ブラケット２０でフレーム部材３０に固定する態様を示している。図６に示すように、電池ユニット１００Ａ，１００Ｂと、電池ユニット１００Ｃ，１００Ｄとを、ＲＨ方向に２列に並べて配置することができる。１つの電池ユニットは、図４に示すように、上下２段の電池モジュール１０Ａ，１０Ｂで構成されるモジュールユニットがＦＲ方向に２つ並んだものであり、合計４つの電池モジュール１０で構成されている。

第１フレーム部材３０Ａは、電池ユニット１００Ａ，１００ＢのＲＨ方向左側の端部に沿って設けられ、第２フレーム部材３０Ｂは、電池ユニット１００Ｃ，１００ＣのＲＨ方向右側の端部に沿って設けられる。第３フレーム部材３０Ｃは、電池ユニット１００Ａ，１００Ｂと、電池ユニット１００Ｃ，１００Ｄとに共通して設けられるフレーム部材３０である。

第１フレーム部材３０Ｃには、電池ユニット１００Ａ，１００ＢのＲＨ方向右側の端部に設けられるブラケット２０と、電池ユニット１００Ｃ，１００ＤのＲＨ方向左側の端部に設けられるブラケット２０と、が固定される。このため、第１フレーム部材３０Ｃは、第１フレーム部材３０Ａ，３０Ｂに比べてＲＨ方向に幅広に形成されている。

各フレーム部材３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、ＦＲ方向前方側が閉塞され、ＦＲ方向後方側が開口している。各フレーム部材３０Ａ，３０Ｂ，３０ＣのＦＲ方向後方側には、ＦＲ方向に延びる各排出スペースＳ２と接続されるＲＨ方向に延びる排出ダクト４０が設けられている。排出ダクト４０の一端は、車外と連通しており、各電池ユニット１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄの各排出口１９からダクト部２３に流入したガスは、各フレーム部材３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの各排出スペースＳ２に集約され、さらに各排出スペースＳ２から排出ダクト４０に集約されて車外に排出される。

なお、図６の例において、排出ダクト４０で集約せずに、各フレーム部材３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの排出スペースＳ２それぞれを車外と連通させるように、排出ホース等を接続してもよい。また、各フレーム部材３０Ａ，３０Ｂ，３０ＣのＦＲ方向前方側を閉塞しているが、ＦＲ方向後方側と同様に排出ダクト４０を設け、各フレーム部材３０Ａ，３０Ｂ，３０ＣがＦＲ方向前後の各排出ダクト４０と接続されるように構成することもできる。さらに、図６の例とは逆に、ＦＲ方向前方側のみに排出ダクト４０を設けるように構成してもよい。

（実施例２）
図７及び図８は、実施例２を示す図である。図７は、本実施例の上下段に積層された電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの固定構造を説明するための図であり、上下段の各電池モジュール１０Ａ，１０Ｂ、ブラケット２０及びフレーム部材３０の構成斜視図である。図８は、上下段に積層された電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの固定構造のＣ−Ｃ断面図である。図７及び図８の例は、上記実施例１の図４及び図５と同様に、上下段に積層された電池モジュール１０Ａ，１０ＢのＸ方向一端側の固定構造を示している。

上記実施例１は、上下に積層された電池モジュール１０Ａ，１０Ｂそれぞれの排出口１９が、ダクト部２３と連通している態様を示したが、本実施例は、下側の電池モジュール１０Ｂの排出口１９をフレーム部材３０の排出スペースＳ２に直接接続する。

図７及び図８に示すように、本実施例のフレーム部材３０は、ブラケット２０が固定される上面３１に連通孔３１ａが形成されていると共に、上面３１からＺ方向下方に延びる側面３２に連通孔３２ａが形成されている。

図８に示すように、下側の電池モジュール１０Ｂは、フレーム部材３０の側面３２に排出口１９が位置するように、上記実施例１よりも全体がＸ方向下方に位置し、フレーム部材３０に固定される。下側の電池モジュール１０Ｂの排出口１９は、ブラケット２０を介さずに、側面３２に形成された排出スペースＳ２の連通孔３２ａと直接接続されている。

また、本実施例のブラケット２０は、上記実施例１で説明した開口部２１ｂを備えていない。ダクト部２３は、固定部２１の開口部２１ａ及び固定部２２の開口部２２ａと接続され、ダクト部２３の一端が、開口部２１ａを介して上側の電池モジュール１０Ａの排出口１９に接続され、ダクト部２３の他端が、フレーム部材３０の上面３１に形成された連通孔３１ａに接続されるように構成されている。

電池モジュール１０Ａの排出口１９から排出されたガスは、ブラケット２０のダクト部２３を通り、フレーム部材３０の中空内部の排出スペースＳ２に流れる。一方、電池モジュール１０Ｂの排出口１９から排出されたガスは、連通孔３２ａを介してフレーム部材３０内の排出スペースＳ２に直接流入する。

本実施例においても、ブラケット２０のダクト部２３を介して上側の電池モジュール１０Ａから排出されるガスがフレーム部材３０の排出スペースＳ２に流れるとともに、下側の電池モジュール１０Ｂから排出されるガスが排出スペースＳ２に直接流入するため、上下に積層された各電池モジュール１０Ａ，１０Ｂから排出されるガスを集約して車外に排出することができる。上下に積層された電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの固定構造とは別に各排出口１９を車外と接続する必要がなく、部品点数の削減及びガスの排出構造におけるスペースの効率化を図ることができる。

また、本実施例では、下側の電池モジュール１０Ｂの排出口１９が、フレーム部材３０の上面３１よりも下方の側面３２に位置するように設けられるため、フレーム部材３０に対して上下に積層された電池モジュール１０Ａ，１０Ｂ全体の重心を低くすることができる。図８に示すように、フレーム部材３０の上面３１から重心までの距離がＨ１となり、上記実施例１の図４に示した距離Ｈよりも短くなっている。上下に積層された電池モジュール１０Ａ，１０Ｂ全体の重心が低くなることで、例えば、フレーム部材３０から電池モジュール１０Ａ，１０Ｂ全体の重心までのモーメントアームが短くなり、ブラケット２０の板厚を薄くするなど、軽量化を図ることができる。なお、上下段の電池モジュール１０Ａ，１０Ｂ全体の重心位置は、例えば、図４及び図８に示すように、Ｚ方向における上側の電池モジュール１０Ａと下側の電池モジュール１０Ｂとの間とすることができる。

また、図４の例では、下側の電池モジュール１０Ｂの下方にデットスペースが生じるが、本実施例では、フレーム部材３０の上面３１よりも下方に、下側の電池モジュール１０Ｂの排出口１９が位置しており、フレーム部材３０が固定される車両のフロアパネルＰにより近い位置に下側の電池モジュール１０Ｂが固定される。このため、下側の電池モジュール１０Ｂの下方にデットスペースが生じることを抑制することができ、車載用電源装置１の高さを低くすることができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、上記実施例１、２において、排出口１９が電池モジュール１０のＸ方向端部両側に２つ設けられているが、これに限るものではない。例えば、一方のＸ方向端部のみに排出口１９を設け、一端部側からのみガスを電池モジュール外に排出するように構成することができる。この場合、ダクト部２３を備えるブラケット２０を、排出口１９が位置する電池モジュール１０の一端側に設け、他端側は、ダクト部２３を備えていないＬ字状のブラケットで、上下の各電池モジュール１０Ａ，１０Ｂをフレーム部材３０に固定するように構成することもできる。また、ダクト部２３を備えていないブラケットが固定されるフレーム部材３０は、内部が中空でなくてもよい。

また、上下２段の各電池モジュール１０Ａ，１０Ｂのモジュールユニットを一例に説明したが、例えば、３段、４段とさらに多くの電池モジュール１０を多段に積層したモジュールユニットであってもよい。この場合、Ｌ字状のブラケット２０の固定部２１は、各段の電池モジュール１０の各排出口１９に対応した複数の開口部が形成され、各排出口１９とダクト部２３とが接続されるように構成することができる。

また、電池モジュール１０の一例として、複数の円筒型電池がホルダ１２に保持された組電池を一例に説明したが、これに限るものではない。例えば、所謂角型電池をＸ方向に複数並べた組電池であってもよい。この場合、例えば、各角型電池の排出弁に対応したＸ方向に延びるダクトやホースなどが設けられ、Ｘ方向に延びるダクト等の端部を排出口１９とすることができる。そして、ダクト部２３を備えたブラケット２０により、上下に積層された各組電池をフレーム部材３０に固定することができる。

さらに、ホルダ１２が下側に配置され、かつ排出経路Ｓ３が下側に配置されている電池モジュール１０を一例に説明したが、これに限るものではない。例えば、ホルダ１２を上に設け、上側に設けられるホルダ１２に対応して排出経路Ｓ３及び排出口１９を、電池モジュール１０の上側に設けることができる。この場合においても、ブラケット２０を介して上下の各電池モジュール１０をフレーム部材３０に固定しつつ、ダクト部２３を介してフレーム部材３０の排出スペースＳ２にガスを導くことができる。

また、本発明の車載用電源装置１を構成するフレーム部材３０として、車両を構成するクロスメンバーやサイドメンバなどの車体フレームを利用することもできる。これら車体フレームも、内部を中空に形成して排出スペースＳ２を備えるように構成することができるとともに、ブラケット２０が固定される骨格フレームとして利用することができる。

１：車載用電源装置、１０：電池モジュール（蓄電モジュール）、１１：単電池（蓄電素子）、１１ａ：正極端子、１１ｂ：負極端子、１１ｃ：排出弁、１１１，１１２：溝、１２：ホルダ、１３：モジュールケース、１４：バスバー（第１バスバー）、１４ａ：接続部（第１接続部）、１４ｂ：基端部、１５：バスバー（第２バスバー）、１５ａ：接続部（第２接続部）、１５ｂ：基端部、１７：カバー部材、１９：排出口、２０：ブラケット、２１：固定部、２１ａ，２１ｂ：開口部、２２：固定部、２２ａ：開口部、２３：ダクト部、３０：フレーム部材、３１：上面、３１ａ：連通孔、３２：側面、３２ａ：挿通孔、Ｓ１，Ｓ２：排出スペース、Ｓ３：排出経路

Claims

所定方向に延びる蓄電素子が前記所定方向と直交する平面内に複数並んで配置される蓄電モジュールが、前記所定方向に上下に積層された車載用電源装置であって、
前記蓄電モジュールは、前記所定方向における前記蓄電素子の一端側に設けられた排出弁から排出される前記蓄電素子内で発生したガスを、前記蓄電モジュール外に排出するための排出経路と、複数の前記蓄電素子が並ぶ方向の前記蓄電モジュールの端部に設けられる前記排出経路の排出口と、を有し、
上下の前記蓄電モジュールの各排出口が配置される前記端部に沿って延び、上下の前記蓄電モジュールが固定されるフレーム部材と、
前記排出口を覆うように前記端部に位置し、上側の前記蓄電モジュールを前記フレーム部材に固定するためのブラケットと、を備え、
前記フレーム部材は、前記ガスを車外に排出するための排出スペースとして内部が中空に形成されており、
前記ブラケットは、上側の前記蓄電モジュールの前記排出口と前記フレーム部材の前記排出スペースとを連通させるダクト部を備え、
前記ダクト部の一端は、上側の前記蓄電モジュールの前記排出口に接続され、前記ダクト部の他端は、上側の前記蓄電モジュールの下方に位置する前記フレーム部材の上面に形成された前記排出スペースの連通孔に接続されていることを特徴とする車載用電源装置。
上下に積層された上側及び下側の前記各蓄電モジュールは、前記ブラケットを介して前記フレーム部材に固定されており、
前記ダクト部は、上側の前記蓄電モジュールの前記排出口から下側の前記蓄電モジュールの前記排出口を介して前記フレーム部材に向かって下方に延びており、上側の前記蓄電モジュールの前記排出口と連通する第１連通部と、下側の前記蓄電モジュールの前記排出口と連通する第２連通部と、を有し、
前記第２連通部よりも下方の前記ダクト部の一端が、前記フレーム部材に形成された前記排出スペースの前記連通孔に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の車載用電源装置。
下側の前記蓄電モジュールは、前記上面から下方に延びる前記フレーム部材の側面に前記排出口が位置するように前記フレーム部材に固定されるとともに、前記排出口が前記側面に形成された前記排出スペースの第２連通孔と直接接続されることを特徴とする請求項１に記載の車載用電源装置。
前記車載用電源装置は、上下に積層された一組の蓄電モジュールユニットが前記フレーム部材の延びる方向に複数隣接して配置されており、
前記ブラケットは、隣接する前記蓄電モジュールユニットに対して１つ設けられており、前記各蓄電モジュールユニットに対応する複数の前記ダクト部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の車載用電源装置。
前記蓄電モジュールは、
前記複数の蓄電素子それぞれが挿入される複数の開口部を有し、前記各蓄電素子の一端側を保持するホルダと、
前記ホルダに挿入される前記蓄電素子の一端側において前記蓄電素子の一方の電極を構成するとともに前記排出弁が設けられる第１端部に接続され、前記平面内に延びる板状の基端部から前記第１端部に突出する第１接続部が、前記平面内に並ぶ前記各蓄電素子に対応して複数形成された第１バスバーと、
前記蓄電素子の他端側であって前記蓄電素子の他方の電極を構成する第２端部に接続される第２接続部が、前記平面内に並ぶ前記各蓄電素子に対応して複数形成された第２バスバーと、
前記第１バスバーを介して前記平面内に並ぶ前記各蓄電素子の前記第１端部側を覆い、前記ガスの排出経路を形成するためのカバー部材と、
を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の車載用電源装置。