説明

電源装置

【課題】電池セルが増加しても部品点数や作業工数の増加を極力抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を図ることができる電源装置を提供する。
【解決手段】積層された複数の電池セル2,3を有し、隣り合う電池セル2,3の互いの電極2b,3b同士が対向して配置された電池集合体1と、電池集合体1の電極2b,3bが突出された側に配置され、突出された電極2b,3bを被う電池連結ブロック体10とを備え、電池連結ブロック体10は、対向配置された電極2b,3bが共に接続される電極用端子16を有すると共に電圧検出用の回路パターン部17が設けられた基板12を有し、電極用端子16と回路パターン部17が電線W1を介して接続された。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、積層された複数の電池セルを有する電源装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車には、電動モータの駆動源として電源装置が搭載される。この種の従来の電源装置として、特許文献1に開示されたものがある。この電源装置50は、図9及び図10に示すように、積層された複数の電池セル52が2列配列された電池集合体51を備えている。各電池セル52の上面には、一対の電極(プラス電極とマイナス電極)52a,52bが突設されている。隣接する電池セル52の一対の電極52a,52b間は、連結端子53と2つの挟持端子54,55によって接続されている。連結端子53は、バスバーより形成され、連結する電極52a,52bの向きに応じた一対の接触片部53a,53bを有する。2つの挟持端子54,55は、バスバーよりそれぞれ形成され、いずれか一方の電極52a,52bと連結端子53のいずれか一方の接触片部53a,53bをそれぞれ挟持する。一方の挟持端子54には、音叉端子54aが一体に設けられている。音叉端子54aには、電圧検出用電線Wが圧入によって接続される。連結端子53と2つの挟持端子54,55は、合成樹脂製の取付部材56によって一体に固定されている。
【0003】
上記従来例では、電池集合体51の各電池セル52は、連結端子53及び2つの挟持端子54,55を介して直列に接続される。そして、各電池セル52の電極位置における電圧情報が音叉端子54aに接続された電圧検出用電線Wを介して出力される。これにより、各電池セル52の出力状態を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−55885号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、前記従来例では、隣接する電池セル52の電極間接続とその電極位置の電圧情報を得るのに、電圧検出用電線Wと連結端子53と2つの挟持端子54,55と共に取付部材56が使用されている。電圧検出用電線Wと連結端子53と2つの挟持端子54,55と取付部材56は、各電極接続箇所毎に必要であるため、電池セル52の増加に従って部品点数、作業工数等が増加する。又、電極間の接続箇所毎に連結端子53と2つの挟持端子54,55の設置スペースが必要であるため、電源装置50の大型化、重量化になるという問題がある。
【0006】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、電池セルが増加しても部品点数や作業工数の増加を極力抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を図ることができる電源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】
本発明は、積層された複数の電池セルを有し、隣り合う前記電池セルの互いの電極同士が対向して配置された電池集合体と、前記電池集合体の前記電極が突出された側に配置され、突出された前記電極を被う電池連結ブロック体とを備え、前記電池連結ブロック体は、対向配置された前記電極が共に接続される電極接続部を有すると共に電圧検出用の回路パターン部が設けられた基板を有し、前記電極接続部と前記回路パターン部が導電性部材を介して接続されたことを特徴とする電源装置である。
【0008】
前記回路パターン部は、前記電極接続部の近くに電極用ランド部を有することが好ましい。前記電極接続部は、バスバーより形成された電極用端子であり、前記導電性部材は、電線であることが好ましい。
【0009】
前記電極接続部は、バスバーより形成された電極用端子であり、前記導電性部材は、前記バスバーの一部により一体に形成されたタブ部であることが好ましい。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、電極間の接続とその電極位置の電圧情報を得るのに、部品としては基板と電極接続部と導電性部材で良いため、従来例に較べて少ない部品点数で良い。そして、各電極接続箇所毎に必要な部品は、電極接続部と導電性部材であり、小さい設置スペースで配置できるため、電池セルが増加しても部品点数、作業工数の増加を極力抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の第1実施形態を示し、電源装置の全体斜視図である。
【図2】本発明の第1実施形態を示し、(a)は一部の絶縁カバーを外した電源装置の要部斜視図、(b)は一対の電極と電極用端子の接続状態を示す要部断面図である。
【図3】本発明の第1実施形態を示し、電池集合体の斜視図である。
【図4】本発明の第1実施形態を示し、(a)は第1電池セルの斜視図、(b)は第2電池セルの斜視図である。
【図5】本発明の第1実施形態を示し、一部の絶縁カバーを外した一方の電池連結ブロック体の斜視図である。
【図6】本発明の第1実施形態を示し、全ての絶縁カバーを外した一方の電池連結ブロック体の内面図である。
【図7】本発明の第2実施形態を示し、一部の絶縁カバーを外した一方の電池連結ブロック体の斜視図である。
【図8】本発明の2実施形態を示し、図7のC部拡大図である。
【図9】従来例の電源装置の分解斜視図である。
【図10】従来例の電源装置の要部拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0013】
(第1実施形態)
図1〜図6は本発明の第1実施形態を示す。図1及び図2(a)に示すように、電源装置Aは、積層された複数(12個)の電池セル2,3から成る電池集合体1と、この電池集合体1の両側に配置された一対の電池連結ブロック体10,20とを備えている。
【0014】
電池集合体1は、図3に詳しく示すように、12個の電池セル2,3より構成されている。電池セル2,3としては、その電極2b,3bの配置が異なる2種類のもの、つまり、第1電池セル2と第2電池セル3が使用されている。
【0015】
第1電池セル2は、図4(a)に示すように、扁平長方形のセル本体2aと、その左右の側面より突出された一対の電極(プラス電極とマイナス電極)2bを有する。一対の電極2bは、一方がセル本体2aの表面側に、他方がセル本体2aの裏面側にそれぞれ突出し、且つ、中心線に対して同じ側で偏った位置に配置されている。表裏逆転配置すると、一対の電極2bは、平面視で共に同じ左右逆位置に位置する。各電極2bは、薄膜形状(板状)である。
【0016】
第2電池セル3は、図4(b)に示すように、扁平長方形のセル本体3aと、その左右の側面より突出された一対の電極(プラス電極とマイナス電極)3bを有する。一対の電極3bは、一方がセル本体3aの表面側に、他方がセル本体3aの裏面側にそれぞれ突出し、且つ、中心線に対して異なる側で偏った位置に配置されている。表裏逆転配置すると、一対の電極3bは、平面視でそれぞれが左右逆転した位置にそれぞれ位置する。各電極3bは、薄膜形状(板状)である。
【0017】
このように構成された第1電池セル2と第2電池セル3は、図3に示すように、交互で、且つ、隣り合う第1電池セル2と第2電池セル3の互いに異なる極の電極2b,3b同士が密着状態で対向配置されて積層されている。これにより、電池集合体1は、12個の電池セル2,3が全て直列接続されている。
【0018】
一方の電池連結ブロック体10は、図2(a)、図5、図6に詳しく示すように、絶縁ケース本体11と、絶縁ケース本体11の枠内スペースに配置された基板12と、絶縁ケース本体11の枠内スペースを外面側より被う絶縁カバー13とを有する。
【0019】
絶縁ケース本体11には、電池集合体1の一方側より突出された電極2b、3b位置に対応する6つの位置に電極挿入孔11aが設けられている。電極挿入孔11aは、中間の電極固定壁11bを介して上下に分割されている。各電極固定壁11bの位置には、電極接続部である電極用端子16がそれぞれ固定されている。各電極用端子16は、バスバーより形成されている。
【0020】
基板12には、電池集合体1の一方側より突出された電極2b、3b位置に対応する各位置(つまり、絶縁ケース本体11の各電極挿入孔11aと同じ位置)に電極挿入孔14が設けられている。図2(a)、(b)に示すように、絶縁ケース本体11と基板12の各電極挿入孔11a,14を通って、電池集合体1の一方側より突出された電極2b、3bが挿入されている。この挿入された一対の電極2b,3bは、電極用端子16の上下面に密着状態で配置されている。各電極2b,3bと電極用端子16は、超音波接続、レーザー接続等によって接続されている。つまり、基板12は、電極2b、3bと電極用端子16の空きスペースに搭載されている。これにより、電池連結ブロック体10の小型化が図られている。
【0021】
基板12には、電圧検出用の回路パターン部17(図2(b)に示す)が形成されている。回路パターン部17は、各電極用端子16の近くに電極用ランド部17aをそれぞれ有する。基板12の各電極用ランド部17aの位置には、スルーホール14aが形成されている。各電極用ランド部17aと各電極用端子16は、導電性部材である電線W1を介して接続されている。電線W1と電極用端子16間は、例えばハンダ付けによって接続されている。電線W1と電極用ランド部17a間は、スルーホール14aを利用し、例えばハンダ付けによって接続されている。
【0022】
サーミスタ30は、一方の電池連結ブロック体10の1つの電極用端子16に固定されている。サーミスタ30は、電線W2を介して基板12の発熱検出用の回路パターン部(図示せず)に接続されている。
【0023】
基板12には、下記で説明するように他方の電池連結ブロック体20側も含めて、各電極2b,3b位置における電圧情報、発熱情報が各電線W1,W2より導かれる。基板12には、電池セル2、3の異常電圧検出回路等が構成されており、これら情報に基づいて各電池セル2,3の出力電圧等に関する異常の有無を判断する。
【0024】
絶縁カバー13は、4つの分割カバー部13a〜13dより構成されている。両端の分割カバー部13a,13dは、絶縁ケース本体11に装着されている。中央の2つの分割カバー部13b,13cは、両端の分割カバー部13a,13dにそれぞれ回転自在に支持されている。中央の2つの分割カバー部13b,13cを開位置にすると、図2(a)及び図6に示すように、6箇所の電極用端子16が露出される。中央の2つの分割カバー部13b,13cを閉位置とすると、基板12や電極用端子16の収容スペースを塞ぐ。閉位置では、中央の2つの分割カバー部13b,13cは、絶縁ケース本体11に装着される。これにより、一方の電池連結ブロック体10は、電池集合体1の一方側に突出する電極2b,3bの絶縁を行っている。
【0025】
他方の電池連結ブロック体20は、一方の電池連結ブロック体10とほぼ同様の構成であり、絶縁ケース本体21(図1に示す)と絶縁カバー22(図1に示す)を有する。他方の電池連結ブロック体20は、電池集合体1の他方側に突出する電極2b,3bの絶縁を行っている。他方の電池連結ブロック体20側より得られた各電極の電圧は、電圧検出用の電線(図示せず)を介して一方の電池連結ブロック体10の基板12に導かれる。
【0026】
又、絶縁ケース本体21には、一対の出力用端子(図示せず)が設けられている。一対の出力用端子より電源装置Aの出力が得られるようになっている。
【0027】
次に、電源装置Aの組み付け作業の概略を説明する。一方の電池連結ブロック体10を電池集合体1の一方側に正対する方向から近づけ、各一対の電極2b,3bを絶縁ケース本体11及び基板12の各電極挿入孔11a,14より挿入する。すると、各一対の電極2b,3bが各電極用端子16の上下面に配置される。次に、一対の電極2b,3bと電極用端子16間を超音波接続、レーザー接続等で接続する。中央の分割カバー部13b、13cを閉位置とし絶縁ケース本体11に装着する。
【0028】
他方の電池連結ブロック体20の組み付けも、一方の電池連結ブロック体10の組み付けと略同様の作業で行うことができ、これで完了する。
【0029】
以上説明したように、電池集合体1と、電池連結ブロック体10、20とを備え、一方の電池連結ブロック体10は、対向配置された一対の電極2b,3bが共に接続される電極用端子16を有すると共に電圧検出用の回路パターン部17が設けられた基板12を有し、電極用端子16と回路パターン部17が電線W1を介して接続されている。従って、複数箇所の一対の電極2b,3b間の接続とその電極位置の電圧情報を得るのに、部品としては基板12と電極用端子16と電線W1で良いため、従来例に較べて少ない部品点数で良い。そして、各電極接続箇所毎に必要な部品は、電極用端子16と電線Wであり、小さい設置スペースで配置できるため、電池セル2,3が増加しても部品点数、作業工数の増加を極力抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【0030】
基板12は、各電池セル2,3の異常電圧検出回路を構成するものが使用されている。従って、更なる部品点数の削減、装置の小型化、軽量化等を図ることができる。
【0031】
回路パターン部17は、各電極用端子16の近くに電極用ランド部17aを有する。従って、電極用ランド部17aと電極用端子16を短寸法の電線W1で接続でき、電線取り回しの作業や電線配策スペースの確保がほとんど必要ない。
【0032】
電極接続部は、バスバーより形成された電極用端子16であり、導電性部材は、電線W1である。従って、各電極接続箇所を低コストに作製できる。又、電極用端子16と基板12間が可撓性のある電線W1で接続されているため、電池セル2,3の充電・放電による基板接続箇所への応力を緩和できる。
【0033】
(第2実施形態)
図7及び図8は、本発明の第2実施形態を示す。この第2実施形態では、前記第1実施形態と比較して、電極接続部と導電性部材の構造のみが相違する。
【0034】
図7及び図8に示すように、電極接続部は、バスバーより形成された電極用端子18であり、導電性部材は、バスバーの一部を折曲することで電極用端子18に一体に形成されたタブ部19である。タブ部19は、途中に折曲部を有し、容易に弾性変形できる形状とされている。タブ部19の先端は、前記第1実施形態の電線W1と同様にして基板12の回路パターン部の電極用ランド部(図示せず)に接続されている。
【0035】
他の構成は、同一であるため、重複説明を回避するべく説明を省略する。図7及び図8にあって、第1実施形態と同一構成の箇所には、同一符号を付して明確化を図る。
【0036】
この第2実施形態においても、前記第1実施形態とほぼ同様に、複数箇所の各一対の電極2b、3b間の接続とその電極位置の電圧情報を得るのに、従来例に較べて少ない部品点数で良い。そして、各電極接続箇所毎に必要な部品は、電極用端子18とタブ部19であり、小さい設置スペースで配置できるため、電池セル2,3が増加しても部品点数、作業工数の増加を極力抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【0037】
その上、電極用端子18とタブ部19は、バスバーより一体に形成されているため、一対の電極2b、3b間の接続とその電極位置の電圧情報を、更に少ない部品点数で得ることができる。又、電極用端子16と基板12間が弾性変形できるタブ部19で接続されているため、電池セル2,3の充電・放電による基板接続箇所への応力を緩和できる。
【0038】

(変形例)
前記第1実施形態では、電極接続部が電極用端子16にて形成され、導電性部材が電線W1にて形成されているが、電線W1の導体自体を電極接続部としても良い。つまり、電線W1の先端箇所の導体を露出させ、この露出箇所を一対の電極2b,3bに挟持させた状態で接続する。このように構成すれば、更に部品点数の削減を図ることができる。
【符号の説明】
【0039】
A 電源装置
1 電池集合体
2 第1電池セル(電池セル)
3 第2電池セル(電池セル)
2b,3b 電極
10 電池連結ブロック体
12 基板
16,18 電極用端子(電極接続部)
17 回路パターン部
17a 電極用ランド部
19 タブ部(導電性部材)
W1 電線(導電性部材)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
積層された複数の電池セルを有し、隣り合う前記電池セルの互いの電極同士が対向して配置された電池集合体と、
前記電池集合体の前記電極が突出された側に配置され、突出された前記電極を被う電池連結ブロック体とを備え、
前記電池連結ブロック体は、対向配置された前記電極が共に接続される電極接続部を有すると共に電圧検出用の回路パターン部が設けられた基板を有し、
前記電極接続部と前記回路パターン部が導電性部材を介して接続されたことを特徴とする電源装置。
【請求項2】
請求項1記載の電源装置であって、
前記回路パターン部は、前記電極接続部の近くに電極用ランド部を有することを特徴とする電源装置。
【請求項3】
請求項1又は請求項2記載の電源装置であって、
前記電極接続部は、バスバーより形成された電極用端子であり、前記導電性部材は、電線であることを特徴とする電源装置。
【請求項4】
請求項1又は請求項2記載の電源装置であって、
前記電極接続部は、バスバーより形成された電極用端子であり、前記導電性部材は、前記バスバーの一部により一体に形成されたタブ部であることを特徴とする電源装置。
【請求項5】
請求項1〜請求項4のいずれかに記載の電源装置であって、
前記基板は、前記電池セルの異常電圧検出回路を構成するものであることを特徴とする電源装置。

【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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【図10】
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【公開番号】特開2013−105698(P2013−105698A)
【公開日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−250500(P2011−250500)
【出願日】平成23年11月16日(2011.11.16)
【出願人】(000006895)矢崎総業株式会社 (7,019)
【Fターム(参考)】