組電池
【課題】 組電池の正極端子と負極端子をハーネスの引き回しに支障が無い位置の単電池に設ける。
【解決手段】 正極端子12及び負極端子14を備えた複数の単電池20A〜20Lを複数列に配置すると共に電気的に接続し、接続された複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子11Aと最下流の単電池の負極端子11Bをそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池20であって、組電池の正極端子となる端子を備えた単電池10Aと組電池の負極端子となる端子を備えた単電池10Lとは組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池とする。
【解決手段】 正極端子12及び負極端子14を備えた複数の単電池20A〜20Lを複数列に配置すると共に電気的に接続し、接続された複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子11Aと最下流の単電池の負極端子11Bをそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池20であって、組電池の正極端子となる端子を備えた単電池10Aと組電池の負極端子となる端子を備えた単電池10Lとは組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、組電池の正極端子と負極端子とが組電池の最外側に配置されるように単電池を配列してなる組電池に関する。
【背景技術】
【0002】
大きな駆動力が要求される車両の電池は一般的に高電圧が要求されるため、正極端子と負極端子とを備えた単電池を電気的に直列接続して形成された下記特許文献1に示されているような組電池が用いられる。
【0003】
特許文献1に記載されている組電池は単電池を一列に配置しているが、さらに高電圧とするために一列に配置した単電池を複数積層しさらにこれらを直列に接続することが考えられる。
【特許文献1】特開2003−045385号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このように複数の単電池を三次元的に積み重ねて組電池を形成した場合、組電池としての正極端子と負極端子を設ける位置は、負荷に電力を供給するハーネスの取り回しを考慮して選定する必要がある。不用意に組電池としての正極端子と負極端子を設けると、正極端子と負極端子に接続されたハーネスが単電池同士を接続するバスバーなどに干渉する可能性があり、また、ハーネスを整列させて引き回すことができないという問題が生じるからである。
【0005】
また、このように高電圧化された組電池はメインテナンス時の作業性を考慮して組電池を等電圧の2つのサブ組電池に電気的に分割できるようにしておくことが好ましい。この場合には、等電圧の2つのサブ組電池のうちの一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれに接続した2本のハーネスを設け、これら2本のハーネスに電気的に接続及び切断可能なスイッチを接続し、メインテナンス時にはこのスイッチを切断することによって組電池を2つのサブ組電池に電気的に分割し、組電池の正極端子と負極端子との間に電圧が現れないようにする。
【0006】
このスイッチを接続する場合にも、サブ組電池のサブ正極端子とサブ組電池のサブ負極端子を設ける位置と、スイッチに接続される2本のハーネスの引き回しを考慮する必要がある。
【0007】
本発明は、組電池の正極端子と負極端子およびサブ正極端子とサブ負極端子が、ハーネスの引き回しに支障が無いように、組電池を構成する最外側の単電池に設定されるように単電池の電気的接続が工夫された組電池の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するための本発明に係る組電池は、正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、前記組電池の正極端子となる端子を備えた単電池と前記組電池の負極端子となる端子を備えた単電池とは前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする。
【0009】
また、上記目的を達成するための本発明に係る他の組電池は、正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、当該組電池を二つのサブ組電池に分割し、当該二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれにハーネス等の導電性の導電部材を接続し、当該導電部材を電気的に接続及び切断可能なスイッチを前記導電部材間に接続することにより、当該スイッチによって前記組電池を電気的に二つのサブ組電池に接続及び切断可能とし、前記二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子を備えた単電池は、前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする。
【0010】
さらに、上記目的を達成するための本発明に係る他の組電池は、正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、当該組電池を二つのサブ組電池に分割し、当該二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれにハーネス等の導電部材を接続し、当該導電部材を電気的に接続及び切断可能なスイッチを前記導電部材間に接続することにより、当該スイッチによって前記組電池を電気的に二つのサブ組電池に接続及び切断可能とし、前記組電池の正極端子となる端子を備えた単電池、前記組電池の負極端子となる端子を備えた単電池、前記二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子、他方のサブ組電池のサブ負極端子を備えた単電池は、全て前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
以上のような構成の組電池によれば、ハーネスを引き出す正極端子および負極端子が、組電池を構成する単電池のうち最も外側に配置されている単電池に備えられているので、組電池からのハーネスの引き回しが容易かつ整然と行なえるようになり、組電池を設置する場所の空き領域を効率的に使用したハーネスの引き回しが可能になる。このため、組電池の設置スペースを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
次に、本発明に係る組電池の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明に係る組電池を構成する単電池の概略構成図である。単電池10は、図示されていないがその内部に複数の発電要素が積層され、それらの発電要素を電気的に直列接続して成る電池積層体をたとえば金属性の缶に収納して成るものである。電池積層体の+端子は単電池10の正極端子12に、またその−端子は単電池10の負極端子14にそれぞれ接続される。なお、本実施形態では発電要素が積層されてなる電池積層体を備えた単電池10を用いた組電池を例示するが、もちろん、単電池10自体が1つの電池から構成されるものであっても本発明の適用は可能である。
【0013】
図2は、本発明に係る組電池の概略構成図である。この組電池20は、図1に示した単電池10を横に4列並べたものをさらに3段積層したものであり、合計12個の単電池10を3次元的に配置してなるものである。配置された各単電池は接続時の電気抵抗を小さくするために最短距離で、つまり隣り合う単電池同士でその正極端子と負極端子とが接続される。
【0014】
図2に示すように、単電池10Aの−端子とその上に積層されている単電池10Bの+端子とがバスバー16Aによって接続され、単電池10Bの−端子とその上に積層されている単電池10Cの+端子とがバスバー16Bによって接続され、単電池10Cの−端子とその横に位置する単電池10Dの+端子とがバスバー16Cによって接続され、単電池10Dの−端子とその横に位置する単電池10Eの+端子とがバスバー16Dによって接続され、単電池10Eの−端子とその横に位置する単電池10Fの+端子とがバスバー16Eによって接続される。
【0015】
単電池10Fの−端子は導電部材としてのハーネス18Aを介して、また、単電池10Gの+端子は導電部材としてのハーネス18Bを介してスイッチ15に接続される。このスイッチ15は組電池20のメインテナンス時にON、OFFされるスイッチである。
【0016】
さらに、単電池10Gの−端子とその横に位置する単電池10Hの+端子とがバスバー16Fによって接続され、単電池10Hの−端子とその横に位置する単電池10Iの+端子とがバスバー16Gによって接続され、単電池10Iの−端子とその下に積層されている単電池10Jの+端子とがバスバー16Hによって接続され、単電池10Jの−端子とその横に位置する単電池10Kの+端子とがバスバー16Iによって接続され、単電池10Kの−端子とその横に位置する単電池10Lの+端子とがバスバー16Jによって接続される。
【0017】
単電池10Aの+端子11Aは組電池20の正極端子として図示しない負荷に接続され、また、単電池10Lの−端子11Bは組電池20の負極端子として前記負荷に接続される。
【0018】
図3は、図2に示した組電池20において単電池の電気的な接続状態を示す等価回路図である。図に示すように、組電池20を構成するすべての単電池10A〜10Lはバスバー16A〜16J(図2参照)を介して電気的に直列に接続されている。電気的に最上流に位置する単電池10Aの+端子11Aと最下流に位置する単電池10Lの−端子11Bは組電池20の正極端子、負極端子となる。単電池10Aと単電池10Lは組電池20を構成する単電池10A〜10Lの内の最も外側に配置されている単電池である。また、組電池20の正極端子と負極端子は、単電池10Aと単電池10Lの最も外側に配置されている端子11A、11Bである。
【0019】
したがって、組電池20の正極端子と負極端子とは、図2に示すように組電池20の両端に位置する端子となり、高電圧が現れる正極端子と負極端子との離間距離が大きくなっている。
【0020】
このように、組電池20の正極端子と負極端子とを組電池20の両端に設けると、これら正極端子と負極端子に接続される太い強電ケーブルの引き回しがバスバーを跨ぐことなく容易に行え、また、組電池20の正極端子と負極端子との離間距離を大きくすれば、正極端子と負極端子間の絶縁性の面で有利となる。
【0021】
なお、本実施形態では、組電池20の両端に位置する単電池の端子を組電池20の正極端子と負極端子としているが、これに限らず、ある程度の離間距離が確保できれば、隣り合っていない二つの単電池の端子、好ましくはそれらの単電池の最も外側に配置されている端子を組電池20の正極端子と負極端子としても良い。
【0022】
また、図3に示したスイッチ15をOFFにすると、組電池20は、単電池10A〜10Fの6個の単電池から構成されるサブ組電池21と、単電池10G〜10Lの6個の単電池から構成されるサブ組電池22とに分割される。このスイッチ15は、組電池20のメインテナンス時にOFFすることによって、組電池20の正極端子と負極端子との間に電圧が現れないように安全のために設けられている。なお、スイッチ15は、本実施形態では図3に示すように中間電位部分(単電池10Fと10Gとの間)に設けたが、これに限られず、中間電位近傍部、たとえば単電池10Eと10Fとの間または単電池10Gと10Hとの間に設けても良い。
【0023】
スイッチ15がOFFされた場合には、図2に示した単電池10Fの−端子17Aがサブ組電池21のサブ負極端子となり、単電池10Gの+端子17Bがサブ組電池22のサブ正極端子となる。単電池10Fと単電池10Gは組電池20を構成する単電池10A〜10Lの内の最も外側に配置されている単電池である。また、サブ組電池21のサブ負極端子とサブ組電池22のサブ正極端子とは、単電池10Fと単電池10Gの最も外側に配置されている端子であるが、図2に示すように、サブ組電池21のサブ負極端子とサブ組電池22のサブ正極端子とは、隣り合って配置されている単電池に設けられていることが最も好ましい。サブ組電池21のサブ負極端子とサブ組電池22のサブ正極端子とを隣り合う単電池に配置すれば、サブ負極端子とサブ正極端子に接続されるハーネスの引き回しがバスバーを跨ぐことなく容易に行える。
【0024】
以上のように、本実施形態に係る組電池によれば、組電池の正極端子および負極端子を、組電池を構成する単電池のうち最も外側に配置されている単電池の外側に位置する端子に設定し、さらにサブ組電池のサブ正極端子およびサブ負極端子も、組電池を構成する単電池のうち最も外側に配置されている単電池の外側に位置する端子に設定しているので、組電池の正極端子および負極端子に接続される強電ケーブルやサブ組電池のサブ正極端子およびサブ負極端子に接続されるハーネスの引き回しが容易になり、その引き回しを体裁よく整然と行えるようになる。強電ケーブルやハーネスの引き回しが容易になる結果、これらの引き回しのためのスペースを必要以上に確保する必要が無くなり、組電池の必要設置スペースを小さくすることができる。さらに、組電池の正極端子および負極端子は組電池の両端に設けてあるので、組電池の電圧が高電圧であったとしても十分な絶縁距離を確保することができ、工具を使用するメインテナンス時にも端子間の絶縁を気にすることなく作業を行うことができ、作業性を確保することができる。
【0025】
なお、以上の実施形態では単電池を3行4列に配置した組電池を例示したが、これに限られず、単電池を任意の行と列に配置した組電池であっても本発明の適用は可能である。この場合も、組電池を構成する単電池のうち最外周部に位置する単電池に正極端子、負極端子、サブ正極端子およびサブ負極端子を設けるようにするのはもちろんである。
【0026】
次に、本発明に係る組電池の様々なパターンを図4から図14に渡って説明する。
【0027】
図4の組電池は図2の組電池において正極端子と負極端子との位置を上下逆にしたものである。この組電池20Aの等価回路は図3に示したものと全く同じであり、また、ハーネスなどの引き回しや安全面でも図2の組電池と全く同一の効果を得ることができる。
【0028】
図5の組電池は図4の組電池20Aに設けられているサブ正極端子とサブ負極端子の位置を正極端子と負極端子との間に設けたものであり、図6の組電池は図5の組電池の正極端子と負極端子との位置を下側に設けたものである。これらの組電池20B、20Cの等価回路も図3に示したものと全く同じであり、また、ハーネスなどの引き回しや正極端子と負極端子との間の絶縁性の面でも図2の組電池と全く同一の効果を得ることができる。
【0029】
図7の組電池は図6の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換したものであり、図8の組電池は図5の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換したものである。これらの組電池20D、20Eの等価回路も図3に示したものと全く同じである。ただし、この形態の組電池は正極端子と負極端子との距離が近いので、あまり電圧の高くない組電池に適した形態である。
【0030】
図9の組電池は図2の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換したものであり、図10の組電池は図4の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換したものである。これらの組電池20F、20Gの等価回路も図3に示したものと全く同じである。ただし、この形態の組電池も正極端子と負極端子との距離が近いので、あまり電圧の高くない組電池に適した形態である。
【0031】
図11の組電池は組電池を構成する最上列に配置された単電池にサブ負極端子、正極端子、サブ正極端子、負極端子の順に設けたものであり、図12の組電池は組電池を構成する最上列に配置された単電池に正極端子と負極端子を、その最下列に配置された単電池にサブ負極端子とサブ正極端子を設けたものである。これらの組電池20H、20Iの等価回路も図3に示したものと全く同じである。
【0032】
図13および図14の組電池は組電池を構成する左側の列の単電池に正極端子、負極端子、サブ正極端子を混在させ、最も右側の列の単電池にサブ負極端子を配置したものである。これらの組電池20J、20Kの等価回路も図3に示したものと全く同じである。
【0033】
これらの組電池においても、強電ケーブルが取り付けられる組電池の正極端子と負極端子、スイッチ15(図2参照)のハーネスが取り付けられるサブ正極端子とサブ負極端子のそれぞれが、組電池を構成する最も外周側に位置される単電池に設定されるので、強電ケーブルやハーネスの引き回しが組電池に邪魔されることなく容易に行える。
【0034】
なお、本発明では、その技術的思想の範囲内で、上記のような態様のほかに種々の態様の組電池の変形例が考えられる。組電池の正極端子、負極端子、サブ正極端子、サブ負極端子のそれぞれを組電池の外周部分に配置されているどの単電池のどの端子に設定するのかは、強電ケーブルやハーネスの引き回し位置を考慮し、最も都合の良い端子に設定することが好ましい。
【0035】
また、本実施例においては、すべての単電池を直列接続して組電池を形成しているが、たとえば、複数個の単電池を並列接続し、これを直列に接続するなど、単電池同士の接続形態は適宜変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0036】
本発明は、車両などに積載される動力用の組電池に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明に係る組電池を構成する単電池の概略構成図である。
【図2】本発明に係る組電池の概略構成図である。
【図3】図2に示した組電池において単電池の電気的な接続状態を示す等価回路図である
【図4】図2の組電池において正極端子と負極端子との位置を上下逆にした組電池の概略構成図である。
【図5】図4の組電池に設けられているサブ正極端子とサブ負極端子の位置を正極端子と負極端子との間に設けた組電池の概略構成図である。
【図6】図5の組電池の正極端子と負極端子との位置を下側に設けた組電池の概略構成図である。
【図7】図6の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換した形態の組電池の概略構成図である。
【図8】図5の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換した形態の組電池の概略構成図である。
【図9】図2の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換した形態の組電池の概略構成図である。
【図10】図4の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換した形態の組電池の概略構成図である。
【図11】組電池を構成する最上列に配置された単電池にサブ負極端子、正極端子、サブ正極端子、負極端子の順に設けた組電池の概略構成図である。
【図12】組電池を構成する最上列に配置された単電池に正極端子と負極端子を、その最下列に配置された単電池にサブ負極端子とサブ正極端子を設けた組電池の概略構成図である。
【図13】組電池を構成する左側の列の単電池に正極端子、負極端子、サブ正極端子を混在させ、最も右側の列の単電池にサブ負極端子を配置した形態の組電池である。
【図14】組電池を構成する左側の列の単電池に正極端子、負極端子、サブ正極端子を混在させ、最も右側の列の単電池にサブ負極端子を配置した形態の組電池である。
【符号の説明】
【0038】
10 単電池、
10A〜10L 単電池、
12 正極端子、
14 負極端子、
15 スイッチ、
16A〜16J バスバー、
18A、18B ハーネス、
20 組電池、
20A〜20K 組電池、
21、22 サブ組電池。
【技術分野】
【0001】
本発明は、組電池の正極端子と負極端子とが組電池の最外側に配置されるように単電池を配列してなる組電池に関する。
【背景技術】
【0002】
大きな駆動力が要求される車両の電池は一般的に高電圧が要求されるため、正極端子と負極端子とを備えた単電池を電気的に直列接続して形成された下記特許文献1に示されているような組電池が用いられる。
【0003】
特許文献1に記載されている組電池は単電池を一列に配置しているが、さらに高電圧とするために一列に配置した単電池を複数積層しさらにこれらを直列に接続することが考えられる。
【特許文献1】特開2003−045385号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このように複数の単電池を三次元的に積み重ねて組電池を形成した場合、組電池としての正極端子と負極端子を設ける位置は、負荷に電力を供給するハーネスの取り回しを考慮して選定する必要がある。不用意に組電池としての正極端子と負極端子を設けると、正極端子と負極端子に接続されたハーネスが単電池同士を接続するバスバーなどに干渉する可能性があり、また、ハーネスを整列させて引き回すことができないという問題が生じるからである。
【0005】
また、このように高電圧化された組電池はメインテナンス時の作業性を考慮して組電池を等電圧の2つのサブ組電池に電気的に分割できるようにしておくことが好ましい。この場合には、等電圧の2つのサブ組電池のうちの一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれに接続した2本のハーネスを設け、これら2本のハーネスに電気的に接続及び切断可能なスイッチを接続し、メインテナンス時にはこのスイッチを切断することによって組電池を2つのサブ組電池に電気的に分割し、組電池の正極端子と負極端子との間に電圧が現れないようにする。
【0006】
このスイッチを接続する場合にも、サブ組電池のサブ正極端子とサブ組電池のサブ負極端子を設ける位置と、スイッチに接続される2本のハーネスの引き回しを考慮する必要がある。
【0007】
本発明は、組電池の正極端子と負極端子およびサブ正極端子とサブ負極端子が、ハーネスの引き回しに支障が無いように、組電池を構成する最外側の単電池に設定されるように単電池の電気的接続が工夫された組電池の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するための本発明に係る組電池は、正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、前記組電池の正極端子となる端子を備えた単電池と前記組電池の負極端子となる端子を備えた単電池とは前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする。
【0009】
また、上記目的を達成するための本発明に係る他の組電池は、正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、当該組電池を二つのサブ組電池に分割し、当該二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれにハーネス等の導電性の導電部材を接続し、当該導電部材を電気的に接続及び切断可能なスイッチを前記導電部材間に接続することにより、当該スイッチによって前記組電池を電気的に二つのサブ組電池に接続及び切断可能とし、前記二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子を備えた単電池は、前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする。
【0010】
さらに、上記目的を達成するための本発明に係る他の組電池は、正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、当該組電池を二つのサブ組電池に分割し、当該二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれにハーネス等の導電部材を接続し、当該導電部材を電気的に接続及び切断可能なスイッチを前記導電部材間に接続することにより、当該スイッチによって前記組電池を電気的に二つのサブ組電池に接続及び切断可能とし、前記組電池の正極端子となる端子を備えた単電池、前記組電池の負極端子となる端子を備えた単電池、前記二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子、他方のサブ組電池のサブ負極端子を備えた単電池は、全て前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
以上のような構成の組電池によれば、ハーネスを引き出す正極端子および負極端子が、組電池を構成する単電池のうち最も外側に配置されている単電池に備えられているので、組電池からのハーネスの引き回しが容易かつ整然と行なえるようになり、組電池を設置する場所の空き領域を効率的に使用したハーネスの引き回しが可能になる。このため、組電池の設置スペースを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
次に、本発明に係る組電池の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明に係る組電池を構成する単電池の概略構成図である。単電池10は、図示されていないがその内部に複数の発電要素が積層され、それらの発電要素を電気的に直列接続して成る電池積層体をたとえば金属性の缶に収納して成るものである。電池積層体の+端子は単電池10の正極端子12に、またその−端子は単電池10の負極端子14にそれぞれ接続される。なお、本実施形態では発電要素が積層されてなる電池積層体を備えた単電池10を用いた組電池を例示するが、もちろん、単電池10自体が1つの電池から構成されるものであっても本発明の適用は可能である。
【0013】
図2は、本発明に係る組電池の概略構成図である。この組電池20は、図1に示した単電池10を横に4列並べたものをさらに3段積層したものであり、合計12個の単電池10を3次元的に配置してなるものである。配置された各単電池は接続時の電気抵抗を小さくするために最短距離で、つまり隣り合う単電池同士でその正極端子と負極端子とが接続される。
【0014】
図2に示すように、単電池10Aの−端子とその上に積層されている単電池10Bの+端子とがバスバー16Aによって接続され、単電池10Bの−端子とその上に積層されている単電池10Cの+端子とがバスバー16Bによって接続され、単電池10Cの−端子とその横に位置する単電池10Dの+端子とがバスバー16Cによって接続され、単電池10Dの−端子とその横に位置する単電池10Eの+端子とがバスバー16Dによって接続され、単電池10Eの−端子とその横に位置する単電池10Fの+端子とがバスバー16Eによって接続される。
【0015】
単電池10Fの−端子は導電部材としてのハーネス18Aを介して、また、単電池10Gの+端子は導電部材としてのハーネス18Bを介してスイッチ15に接続される。このスイッチ15は組電池20のメインテナンス時にON、OFFされるスイッチである。
【0016】
さらに、単電池10Gの−端子とその横に位置する単電池10Hの+端子とがバスバー16Fによって接続され、単電池10Hの−端子とその横に位置する単電池10Iの+端子とがバスバー16Gによって接続され、単電池10Iの−端子とその下に積層されている単電池10Jの+端子とがバスバー16Hによって接続され、単電池10Jの−端子とその横に位置する単電池10Kの+端子とがバスバー16Iによって接続され、単電池10Kの−端子とその横に位置する単電池10Lの+端子とがバスバー16Jによって接続される。
【0017】
単電池10Aの+端子11Aは組電池20の正極端子として図示しない負荷に接続され、また、単電池10Lの−端子11Bは組電池20の負極端子として前記負荷に接続される。
【0018】
図3は、図2に示した組電池20において単電池の電気的な接続状態を示す等価回路図である。図に示すように、組電池20を構成するすべての単電池10A〜10Lはバスバー16A〜16J(図2参照)を介して電気的に直列に接続されている。電気的に最上流に位置する単電池10Aの+端子11Aと最下流に位置する単電池10Lの−端子11Bは組電池20の正極端子、負極端子となる。単電池10Aと単電池10Lは組電池20を構成する単電池10A〜10Lの内の最も外側に配置されている単電池である。また、組電池20の正極端子と負極端子は、単電池10Aと単電池10Lの最も外側に配置されている端子11A、11Bである。
【0019】
したがって、組電池20の正極端子と負極端子とは、図2に示すように組電池20の両端に位置する端子となり、高電圧が現れる正極端子と負極端子との離間距離が大きくなっている。
【0020】
このように、組電池20の正極端子と負極端子とを組電池20の両端に設けると、これら正極端子と負極端子に接続される太い強電ケーブルの引き回しがバスバーを跨ぐことなく容易に行え、また、組電池20の正極端子と負極端子との離間距離を大きくすれば、正極端子と負極端子間の絶縁性の面で有利となる。
【0021】
なお、本実施形態では、組電池20の両端に位置する単電池の端子を組電池20の正極端子と負極端子としているが、これに限らず、ある程度の離間距離が確保できれば、隣り合っていない二つの単電池の端子、好ましくはそれらの単電池の最も外側に配置されている端子を組電池20の正極端子と負極端子としても良い。
【0022】
また、図3に示したスイッチ15をOFFにすると、組電池20は、単電池10A〜10Fの6個の単電池から構成されるサブ組電池21と、単電池10G〜10Lの6個の単電池から構成されるサブ組電池22とに分割される。このスイッチ15は、組電池20のメインテナンス時にOFFすることによって、組電池20の正極端子と負極端子との間に電圧が現れないように安全のために設けられている。なお、スイッチ15は、本実施形態では図3に示すように中間電位部分(単電池10Fと10Gとの間)に設けたが、これに限られず、中間電位近傍部、たとえば単電池10Eと10Fとの間または単電池10Gと10Hとの間に設けても良い。
【0023】
スイッチ15がOFFされた場合には、図2に示した単電池10Fの−端子17Aがサブ組電池21のサブ負極端子となり、単電池10Gの+端子17Bがサブ組電池22のサブ正極端子となる。単電池10Fと単電池10Gは組電池20を構成する単電池10A〜10Lの内の最も外側に配置されている単電池である。また、サブ組電池21のサブ負極端子とサブ組電池22のサブ正極端子とは、単電池10Fと単電池10Gの最も外側に配置されている端子であるが、図2に示すように、サブ組電池21のサブ負極端子とサブ組電池22のサブ正極端子とは、隣り合って配置されている単電池に設けられていることが最も好ましい。サブ組電池21のサブ負極端子とサブ組電池22のサブ正極端子とを隣り合う単電池に配置すれば、サブ負極端子とサブ正極端子に接続されるハーネスの引き回しがバスバーを跨ぐことなく容易に行える。
【0024】
以上のように、本実施形態に係る組電池によれば、組電池の正極端子および負極端子を、組電池を構成する単電池のうち最も外側に配置されている単電池の外側に位置する端子に設定し、さらにサブ組電池のサブ正極端子およびサブ負極端子も、組電池を構成する単電池のうち最も外側に配置されている単電池の外側に位置する端子に設定しているので、組電池の正極端子および負極端子に接続される強電ケーブルやサブ組電池のサブ正極端子およびサブ負極端子に接続されるハーネスの引き回しが容易になり、その引き回しを体裁よく整然と行えるようになる。強電ケーブルやハーネスの引き回しが容易になる結果、これらの引き回しのためのスペースを必要以上に確保する必要が無くなり、組電池の必要設置スペースを小さくすることができる。さらに、組電池の正極端子および負極端子は組電池の両端に設けてあるので、組電池の電圧が高電圧であったとしても十分な絶縁距離を確保することができ、工具を使用するメインテナンス時にも端子間の絶縁を気にすることなく作業を行うことができ、作業性を確保することができる。
【0025】
なお、以上の実施形態では単電池を3行4列に配置した組電池を例示したが、これに限られず、単電池を任意の行と列に配置した組電池であっても本発明の適用は可能である。この場合も、組電池を構成する単電池のうち最外周部に位置する単電池に正極端子、負極端子、サブ正極端子およびサブ負極端子を設けるようにするのはもちろんである。
【0026】
次に、本発明に係る組電池の様々なパターンを図4から図14に渡って説明する。
【0027】
図4の組電池は図2の組電池において正極端子と負極端子との位置を上下逆にしたものである。この組電池20Aの等価回路は図3に示したものと全く同じであり、また、ハーネスなどの引き回しや安全面でも図2の組電池と全く同一の効果を得ることができる。
【0028】
図5の組電池は図4の組電池20Aに設けられているサブ正極端子とサブ負極端子の位置を正極端子と負極端子との間に設けたものであり、図6の組電池は図5の組電池の正極端子と負極端子との位置を下側に設けたものである。これらの組電池20B、20Cの等価回路も図3に示したものと全く同じであり、また、ハーネスなどの引き回しや正極端子と負極端子との間の絶縁性の面でも図2の組電池と全く同一の効果を得ることができる。
【0029】
図7の組電池は図6の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換したものであり、図8の組電池は図5の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換したものである。これらの組電池20D、20Eの等価回路も図3に示したものと全く同じである。ただし、この形態の組電池は正極端子と負極端子との距離が近いので、あまり電圧の高くない組電池に適した形態である。
【0030】
図9の組電池は図2の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換したものであり、図10の組電池は図4の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換したものである。これらの組電池20F、20Gの等価回路も図3に示したものと全く同じである。ただし、この形態の組電池も正極端子と負極端子との距離が近いので、あまり電圧の高くない組電池に適した形態である。
【0031】
図11の組電池は組電池を構成する最上列に配置された単電池にサブ負極端子、正極端子、サブ正極端子、負極端子の順に設けたものであり、図12の組電池は組電池を構成する最上列に配置された単電池に正極端子と負極端子を、その最下列に配置された単電池にサブ負極端子とサブ正極端子を設けたものである。これらの組電池20H、20Iの等価回路も図3に示したものと全く同じである。
【0032】
図13および図14の組電池は組電池を構成する左側の列の単電池に正極端子、負極端子、サブ正極端子を混在させ、最も右側の列の単電池にサブ負極端子を配置したものである。これらの組電池20J、20Kの等価回路も図3に示したものと全く同じである。
【0033】
これらの組電池においても、強電ケーブルが取り付けられる組電池の正極端子と負極端子、スイッチ15(図2参照)のハーネスが取り付けられるサブ正極端子とサブ負極端子のそれぞれが、組電池を構成する最も外周側に位置される単電池に設定されるので、強電ケーブルやハーネスの引き回しが組電池に邪魔されることなく容易に行える。
【0034】
なお、本発明では、その技術的思想の範囲内で、上記のような態様のほかに種々の態様の組電池の変形例が考えられる。組電池の正極端子、負極端子、サブ正極端子、サブ負極端子のそれぞれを組電池の外周部分に配置されているどの単電池のどの端子に設定するのかは、強電ケーブルやハーネスの引き回し位置を考慮し、最も都合の良い端子に設定することが好ましい。
【0035】
また、本実施例においては、すべての単電池を直列接続して組電池を形成しているが、たとえば、複数個の単電池を並列接続し、これを直列に接続するなど、単電池同士の接続形態は適宜変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0036】
本発明は、車両などに積載される動力用の組電池に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明に係る組電池を構成する単電池の概略構成図である。
【図2】本発明に係る組電池の概略構成図である。
【図3】図2に示した組電池において単電池の電気的な接続状態を示す等価回路図である
【図4】図2の組電池において正極端子と負極端子との位置を上下逆にした組電池の概略構成図である。
【図5】図4の組電池に設けられているサブ正極端子とサブ負極端子の位置を正極端子と負極端子との間に設けた組電池の概略構成図である。
【図6】図5の組電池の正極端子と負極端子との位置を下側に設けた組電池の概略構成図である。
【図7】図6の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換した形態の組電池の概略構成図である。
【図8】図5の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換した形態の組電池の概略構成図である。
【図9】図2の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換した形態の組電池の概略構成図である。
【図10】図4の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換した形態の組電池の概略構成図である。
【図11】組電池を構成する最上列に配置された単電池にサブ負極端子、正極端子、サブ正極端子、負極端子の順に設けた組電池の概略構成図である。
【図12】組電池を構成する最上列に配置された単電池に正極端子と負極端子を、その最下列に配置された単電池にサブ負極端子とサブ正極端子を設けた組電池の概略構成図である。
【図13】組電池を構成する左側の列の単電池に正極端子、負極端子、サブ正極端子を混在させ、最も右側の列の単電池にサブ負極端子を配置した形態の組電池である。
【図14】組電池を構成する左側の列の単電池に正極端子、負極端子、サブ正極端子を混在させ、最も右側の列の単電池にサブ負極端子を配置した形態の組電池である。
【符号の説明】
【0038】
10 単電池、
10A〜10L 単電池、
12 正極端子、
14 負極端子、
15 スイッチ、
16A〜16J バスバー、
18A、18B ハーネス、
20 組電池、
20A〜20K 組電池、
21、22 サブ組電池。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、
前記組電池の正極端子となる端子を備えた単電池と前記組電池の負極端子となる端子を備えた単電池とは前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする組電池。
【請求項2】
正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、
当該組電池を二つのサブ組電池に分割し、当該二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれにハーネスを接続し、当該ハーネスを電気的に接続及び切断可能なスイッチを前記ハーネス間に接続することにより、当該スイッチによって前記組電池を電気的に二つのサブ組電池に接続及び切断可能とし、
前記二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子を備えた単電池は、前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする組電池。
【請求項3】
正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、
当該組電池を二つのサブ組電池に分割し、当該二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれに導電性の導電部材を接続し、当該導電部材を電気的に接続及び切断可能なスイッチを前記導電部材間に接続することにより、当該スイッチによって前記組電池を電気的に二つのサブ組電池に接続及び切断可能とし、
前記組電池の正極端子となる端子を備えた単電池、前記組電池の負極端子となる端子を備えた単電池、前記二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子、他方のサブ組電池のサブ負極端子を備えた単電池は、全て前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする組電池。
【請求項4】
前記組電池の正極端子と負極端子は、前記組電池の最外側に配置されている単電池の最外側に配置されている端子であることを特徴とする請求項1または3に記載の組電池。
【請求項5】
前記サブ組電池のサブ正極端子とサブ負極端子は、前記組電池の最外側に配置されている単電池の最外側に配置されている端子であることを特徴とする請求項2または3に記載の組電池。
【請求項6】
前記組電池の正極端子と負極端子は、前記組電池の最外側に配置されている、隣り合っていない単電池の最外側に配置されている端子であることを特徴とする請求項1または3に記載の組電池。
【請求項7】
前記サブ組電池のサブ正極端子とサブ負極端子は、前記組電池の最外側に配置されている、隣り合っている単電池の最外側に配置されている端子であることを特徴とする請求項2または3に記載の組電池。
【請求項1】
正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、
前記組電池の正極端子となる端子を備えた単電池と前記組電池の負極端子となる端子を備えた単電池とは前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする組電池。
【請求項2】
正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、
当該組電池を二つのサブ組電池に分割し、当該二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれにハーネスを接続し、当該ハーネスを電気的に接続及び切断可能なスイッチを前記ハーネス間に接続することにより、当該スイッチによって前記組電池を電気的に二つのサブ組電池に接続及び切断可能とし、
前記二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子を備えた単電池は、前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする組電池。
【請求項3】
正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、
当該組電池を二つのサブ組電池に分割し、当該二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれに導電性の導電部材を接続し、当該導電部材を電気的に接続及び切断可能なスイッチを前記導電部材間に接続することにより、当該スイッチによって前記組電池を電気的に二つのサブ組電池に接続及び切断可能とし、
前記組電池の正極端子となる端子を備えた単電池、前記組電池の負極端子となる端子を備えた単電池、前記二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子、他方のサブ組電池のサブ負極端子を備えた単電池は、全て前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする組電池。
【請求項4】
前記組電池の正極端子と負極端子は、前記組電池の最外側に配置されている単電池の最外側に配置されている端子であることを特徴とする請求項1または3に記載の組電池。
【請求項5】
前記サブ組電池のサブ正極端子とサブ負極端子は、前記組電池の最外側に配置されている単電池の最外側に配置されている端子であることを特徴とする請求項2または3に記載の組電池。
【請求項6】
前記組電池の正極端子と負極端子は、前記組電池の最外側に配置されている、隣り合っていない単電池の最外側に配置されている端子であることを特徴とする請求項1または3に記載の組電池。
【請求項7】
前記サブ組電池のサブ正極端子とサブ負極端子は、前記組電池の最外側に配置されている、隣り合っている単電池の最外側に配置されている端子であることを特徴とする請求項2または3に記載の組電池。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2006−185843(P2006−185843A)
【公開日】平成18年7月13日(2006.7.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−380610(P2004−380610)
【出願日】平成16年12月28日(2004.12.28)
【出願人】(000003997)日産自動車株式会社 (16,386)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年7月13日(2006.7.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年12月28日(2004.12.28)
【出願人】(000003997)日産自動車株式会社 (16,386)
【Fターム(参考)】
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