CN102544427B - 电源装置及具备该电源装置的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电源装置及具备该电源装置的车辆，该电源装置的结构简单，能够有效地阻止辅助插头和与其连接的插座的连接部分的过热所引起的弊病增大的情况，从而显著地提高可靠性。所述电源装置具备：将多个电池单元(1)连接而成的电池块(2)；收纳该电池块(2)或与该电池块(2)连接的电气部件(10)的外装壳体(3)；设置在该外装壳体(3)上且与电池块(2)串联连接的插座(4)；与该插座(4)拆装自如地连接的辅助插头(5)，其中，辅助插头与插座(4)连接，辅助插头经由插座与电池串联连接。外装壳体(3)通过隔热板(7)划分出配置插座及辅助插头的隔热隔离区域(8)，在该隔热隔离区域中配置插座及辅助插头。

Description

电源装置及具备该电源装置的车辆

技术领域

本发明涉及主要在驱动混合动力机动车或电动机动车等机动车的电动机的电源用等中使用的电源装置及具备该电源装置的车辆。

背景技术

在电动机的作用下行驶的电动机动车或在电动机和发动机这两方的作用下行驶的混合动力机动车等机动车中搭载有向行驶电动机供给电力的大容量的电源装置。该电源装置通过将多个电池单元串联连接来提高输出电压，从而获得用于通过电动机使机动车行驶的输出。该电源装置在未搭载于车辆的状态下或在保养检修等进行维护的状态下，若高电压的输出端子等高电压部分向外部露出，则存在无法安全操作的弊病。为了避免该弊病，开发了将辅助插头(serviceplug)与电池串联连接的蓄电池系统。该蓄电池系统能够通过拔出辅助插头来切断输出电压。由于该蓄电池系统能够在维护等时拔出辅助插头来切断输出电压，因此能够安全作业。

辅助插头与设置在电源装置的壳体上的插座可拆装地连结。该辅助插头与电池串联连接而流过大电流，因此若在流过大电流的状态下从插座拔出，则会因电流的能量而产生火花放电。为了防止辅助插头的火焰传播，开发了在辅助插头内内置有喷射不燃气体的充气机的装置(参照专利文献1)。

【专利文献1】日本特开2004-7920号公报

以上的辅助插头在内部设有产生不燃气体的充气机，并利用控制装置判定气体导入条件是否成立。控制装置检测到气体导入条件成立时，从充气机向插座内导入不燃气体。在从加速度传感器输入预先设定的值以上的冲击值(例如，气囊等动作这样的冲击值)这样的车辆事故等紧急情况下，在通过车速传感器检测到车辆停止且电池处于通电状态，并且检测出对辅助插头的拆装进行检测的杠杆开关处于断开状态而辅助插头被拔出的状态下，该控制装置判定气体导入条件成立，使充气机动作而向插座内导入氮气等不燃气体。

以上的辅助插头除结构极其复杂外，还需要通过检测到特定的条件来推定气体导入条件，因此根据条件不同而存在无法有效地阻止火焰的情况。尤其是由于辅助插头被插入到插座内，一对连接端子与设置在插座内的被连接端子连接，且经由连接端子和被连接端子与电池连接，因此当连接部分的接触电阻变大时，存在因流过其的大电流而被加热至异常的高温的情况。连接部分的接触电阻存在因时效变化等而增加的情况。接触电阻会在和电池连接的引线与被连接端子的连接部分、或连接端子与被连接端子的连接部分变大。与电池连接的引线紧固或压接于金属制的被连接端子，或在引线的前端连接压接端子，将压接端子与被连接端子螺纹紧固连接。被连接端子被弹性按压而与连接端子连接。该结构的连接部分无法完全避免因振动或时效变化而接触电阻变大的情况。当接触电阻增大时，在焦耳热的作用下产生与电流的平方和接触电阻的积成比例的热量，从而可能会导致连接部分过热、冒烟、起火等，存在火势传播而使其它部分继续燃烧的弊病。尤其是由于在车辆用的电源装置等中流过100A以上的大电流，因此即使接触电阻稍微增加，与电流的平方成比例的大的焦耳热也会导致发热量变得极大，存而存在引起起火等弊病。

发明内容

本发明鉴于上述的背景而提出，其主要目的在于提供一种电源装置及具备该电源装置的车辆，该电源装置的结构极其简单，且能够有效地阻止辅助插头和与其连接的插座的连接部分的过热所引起的弊病增大的情况，从而显著地提高可靠性。

本发明的电源装置具备：将多个电池单元1连接而成的电池块2；收纳该电池块2或与该电池块2连接的电气部件10的外装壳体3；设置在该外装壳体3上且与电池块2串联连接的插座4；与该插座4拆装自如地连接的辅助插头5，辅助插头5与插座4连接，辅助插头5经由插座4与电池串联连接。外装壳体3通过隔热板7划分出配置插座4及辅助插头5的隔热隔离区域8，在该隔热隔离区域8中配置有插座4及辅助插头5。

以上的电池组构成为极其简单的结构，且能够有效地阻止辅助插头和与其连接的插座的连接部分的过热所引起的弊病的增大，从而显著地提高可靠性。这是由于以上的电池组在通过隔热板划分出的隔热隔离区域中配置插座和辅助插头。该电源装置中，即使插座与辅助插头的连接部分的接触电阻变大，且因大电流发热而成为过热至异常的温度或起火的状态，也由于利用隔热板与其它部位热隔离开，因此能够阻止发热或火焰向其它部位传播或扩散，从而提高安全性。另外，由于通过隔热板划分出插座与辅助插头的连接部，因此即使插座或辅助插头的树脂因热熔融，也能够避免熔融了的树脂向其它部位流出的弊病。

本发明的电源装置可以构成为，隔热板7设置出向外装壳体3的外侧开口的形状的隔热隔离区域8，在该隔热隔离区域8中固定插座4。

以上的电源装置中，能够将辅助插头向外装壳体的外侧简单地拆装，且能够有效地防止因辅助插头或插座的过热引起的弊病的扩散。

本发明的电源装置中，隔热板7可以为金属制。

以上的电源装置中，即使插座与辅助插头的连接部分成为异常的高温，隔热板也不会因热而变形，从而能够稳定地阻止因插座或辅助插头的过热而引起的弊病的扩散，且能够以高强度牢固地固定插座并对其进行保护。

本发明的电源装置可以构成为，划分出隔热隔离区域8的隔热板7具有供引线13穿过的引出孔24，将引线13插入到该引出孔24中，并以绝缘状态将引出孔24气密地闭塞。

以上的电源装置中，由于利用引线将供引线穿过的引出孔气密地闭塞，因此能够阻止空气从该引出孔向隔热隔离区域的侵入。因此，具有如下特征：即使在位于引出孔的内侧的隔热隔离区域配置的插座与辅助插头的连接部分过热，也能够切断来自外部的氧的供给，从而能够限制燃烧并抑制起火。

本发明的电源装置中，可以沿着引出孔24的内周设置周壁25。

以上的电源装置中，通过设置在引出孔的内周的周壁，能够扩大引出孔的内周面与引线的接线面。以较宽的面积接触的引线能够有效地避免绝缘覆层因引出孔的开口端缘的缘部而发生破损的情况，且利用周壁以较宽的面积按压输出线的侧面，从而能够稳定地保持输出线。

本发明的电源装置可以构成为，隔热隔离区域8通过分割成多个的隔热板7构成，且在多个隔热板7的边界处设有引出孔24。

以上的电源装置具有如下特征：通过分割出隔热隔离区域，能够将引线简单地向引出孔引导。

本发明的电源装置可以构成为，固定插座4的外装壳体3中收纳有与电池块2串联连接的输出断路器11、检测电池单元1的电流的电流检测部、安装与电池单元1连接的电路的电路基板中的至少任一方。

以上的电源装置具有如下特征：即使插座与辅助插头的连接部分过热或起火，也能够保护收纳在外装壳体中的输出断路器、检测电池单元的电流的电流检测部、与电池单元连接的电路等。

具备本发明的电源装置的车辆可以具备以上的电源装置。

附图说明

图1是本发明的一实施例涉及的电源装置的简要结构图。

图2是在外装壳体上固定插座的部分的放大剖视图。

图3是辅助插头、插座和隔热板的分解立体图。

图4是从下侧观察图3所示的辅助插头、插座和隔热板而得到的分解立体图。

图5是图4所示的隔热板的分解立体图。

图6是被连接端子的放大立体图。

图7是表示利用隔热片覆盖引线与连接端子的连接部分的状态的立体图。

图8是表示将引线的连接端部与电源装置的输出端子连接的状态的局部放大立体图。

图9是表示将引线的连接端子与电源装置的电气部件连接的状态的分解立体图。

图10是表示本发明的一实施例涉及的车辆即在发动机和电动机的作用下行驶的混合动力车的框图。

图11是表示本发明的另一实施例涉及的车辆即仅在电动机的作用下行驶的电动机动车的框图。

符号说明：

1…电池单元

2…电池块

3…外装壳体

4…插座

5…辅助插头

6…电池壳体

7…隔热板

7A…隔热板

7B隔热板

8…隔热隔离区域

10…电气部件

11…输出断路器

11A…连接器

12…被连接端子

12A…弹性片

12B…固定部

12C…连结部

12a…筒部

12b…紧固部

13…引线

13A…导电部

13B…覆层

14…连接端子

15…绝缘材料

16…绝缘壳体

17…插头主体

18…把手

21…底板

22…侧壁

23…凸缘部

24…引出孔

24A…长孔

25…周壁

30…连接端子

31…圆端子

31A…贯通孔

31B…紧固部

32…隔热片

33…止动螺钉

35…输出端子

36…电流检测电阻

90…电源装置

93…电动机

94…发电机

95…逆变器

96…发动机

HV…车辆

HV…车辆

具体实施方式

以下，基于附图，对本发明的实施例进行说明。其中，以下所示的实施例例示了用于将本发明的技术思想具体化的电源装置及具备该电源装置的车辆，但本发明没有将电源装置及具备该电源装置的车辆特定为以下的结构。并且，在该说明书中，为了易于理解权利要求书，对权利要求书及发明内容所示的构件标注与实施例所示的构件对应的符号。然而，权利要求书所示的构件决对没有特定为实施例的构件。

本发明的电源装置主要适合作为搭载于混合动力车或电动机动车等车辆中，而向使车辆行驶的电动机供给电力的电源。然而，本发明的电源装置并不限定于电动车辆的电源，还可以作为要求大功率的输出的各种设备的电源使用。

图1的简要结构图所示的电源装置具备通过将多个电池单元1串联连接而成的电池块2、收纳与该电池块2连接的电气部件10的外装壳体3、设置在该外装壳体3上且与电池块2串联连接的插座4、与该插座4拆装自如地连接的辅助插头5。辅助插头5经由插座4串联连接在两组电池块2之间。该电源装置中，插头5与插座4连接，经由辅助插头5与插座4来将电池块2串联连接，由此该电源装置输出高电压。

图1的电源装置中，电池单元1收纳在电池壳体6中，与电池单元1连接的输出断路器11的连接器11A等电气部件10收纳在连结辅助插头5的外装壳体3中。本发明的电源装置也可以在连结辅助插头的外装壳体中收纳电池单元。另外，还可以在外装壳体中安装除作为输出断路器的接触器以外的电气部件，例如电池单元的保护电路或检测电池的电流的电路基板、以及检测电池单元的电流的电流检测部等。另外，本发明的电源装置还可以在连结辅助插头的外装壳体中收纳电池块，而在其它壳体中收纳电气部件。

图1的电源装置中，电池块2收纳在电池壳体6中，与电池连接的输出断路器11等电气部件10内置在外装壳体3中。电源装置在连接辅助插头5的状态下，向电池的输出侧供给高电压。在输出高电压的状态下，在电源装置的维护或搬运等时无法保障安全的作业。为了防止该弊病，在搬运或维护等时，将辅助插头5从插座4拔出，从而使电源装置成为不向电池的输出侧供给高电压的状态。

如图1的简图所示，辅助插头5在多个电池单元1串联连接而成的电池块2的中间与两组电池块2串联连接。当除去辅助插头5时，正极侧与负极侧的电池块2被断开，向电池的输出侧输出的电压被切断。辅助插头5从插座4除去时切断高电压的输出。

插座4固定在外装壳体3上，被连接端子12经由引线13与电池连接。图2是在外装壳体3上固定插座4的部分的剖视图。在该图的外装壳体3上固定有隔热板7，通过隔热板7划分出配置插座4及辅助插头5的隔热隔离区域8。隔热板7通过对铁板、不锈钢板或铝板等金属板进行折弯加工来制作。如图2至图4所示，隔热板7加工成箱形，从而隔热隔离区域8设置成向外装壳体3的外侧开口的形状。在向外装壳体3的外侧开口的隔热隔离区域8中固定插座4，从而辅助插头5能够在外装壳体3的外侧装拆。

图3至图5示出设有向图中上方开口的隔热隔离区域8的隔热板7。上述图所示的隔热板7通过连结两片金属板而形成为开口部呈四方形且底部闭塞的箱形，从而成为能够在内侧固定插座4的形状。在底板21上设有供与插座4的被连接端子12连接的引线13穿过的多个引出孔24。沿着引出孔24的内周而设有周壁25。周壁25通过对金属板进行冲压加工而与隔热板7设置成一体结构。具有周壁25的引出孔24扩大了内周面与引线13的接触面，从而能够防止绝缘覆层因开口端缘的缘部而发生破损的情况。如图2所示，利用绝缘材料15将插入到该引出孔24中的引线13与引出孔24之间气密地密封。绝缘材料15可以使用硅树脂等非固化且膏剂状的隔热材料或耐热管等。将供引线13穿过的引出孔24气密地闭塞的结构能够阻止空气从引出孔24向隔热隔离区域8的侵入，从而限制插座4和辅助插头5的燃烧，抑制起火。

进而，图3至图5所示的隔热板7利用分割成多个的金属板来形成隔热隔离区域8。图中的隔热板7通过连结两片金属板来设置隔热隔离区域8。由两片金属板构成的隔热板7在连结的边界处设有引出孔24。一方的隔热板7A具有底板21和三边的侧壁22，另一方的隔热板7B具有一边的侧壁22和底板21。各隔热板7A、7B通过使底板21重合来设置引出孔24。在隔热板7A的底板21上设置沿连结方向延伸的长孔24A来作为引出孔24。长孔24A形成为如下形状：延伸至边界处而开口，在底板21重合的状态下形成能够供引线13穿过的引出孔24。在将引线13引导到长孔24A中的状态下，使该隔热板7彼此的底板21以层叠的方式接近，并将彼此的凸缘部23连结，从而能够设置用于固定插座4的隔热隔离区域8。

插座4中，在塑料制的绝缘壳体16上固定被连接端子12。被连接端子12为能够弹性变形的金属板，与辅助插头5的连接端子14电连接。被连接端子12的立体图如图6所示。该被连接端子12在图中的上部具有被辅助插头5的连接端子14弹性按压的弹性片12A，在下端设有将引线13紧固连结的引线13的固定部12B。并且，图中的被连接端子12在中间部设有连结部12C，从而安置到插座4的绝缘壳体16内的规定位置。弹性片12A通过对金属板进行折弯加工来设置，如图2所示，该弹性片12A被插入到绝缘壳体16中的连接端子14弹性按压而进行电连接。固定部12B在下端具有供引线13穿过而将其夹着固定的筒部12a，在该筒部12a的上方具有与引线13的导电部13A压接的紧固部12b。该被连接端子12在如下状态下固定，即，紧压筒部12a，使筒部12a从覆层13B的上方压接引线13而将其固定，并且将从覆层13B突出而露出的引线13的导电部13A插入到紧固部12b中，将紧固部12b压瘪使其与导电部13A电连接。

插座4的绝缘壳体16与利用隔热板7从外装壳体3划分出的隔热隔离区域8嵌合而被固定在规定位置上。因此，插座4的绝缘壳体16的外部形状与隔热隔离区域8的内部形状大致相同。固定在外装壳体3上的插座4中，与被连接端子12连接的引线13被插入到设置在隔热板7的底板21上的引出孔24中，从而使该引线13与电池连接。

辅助插头5中，在塑料制的插头主体17上固定有由金属板构成的连接端子14。插头主体17通过绝缘材料的塑料而成形为外形呈四方形的形状。在插头主体17的内部固定一对连接端子14，从而金属制的连接端子14由插头主体17覆盖而绝缘。并且，插头主体17在外侧连结有把手18，从而能够简单地拆装。把手18通过塑料而成形为コ形状，以两端能够倾斜动作的方式与插头主体17连结。该辅助插头5通过拉拽把手18而能够容易地拔出。

一对连接端子14插入到设置在插座4中的一对被连接端子12中而与其连接。一对连接端子14在插头主体17的内部彼此连接。在辅助插头5安装于在外装壳体3上固定的插座4的状态下，一对连接端子14与被连接端子12连接。在该状态下，一对被连接端子12彼此连接，从而将正极侧与负极侧的电池块2串联连接。当除去辅助插头5时，一对被连接端子12未经由辅助插头5连接，输出电压被切断。

并且，电源装置还能够防止作为输出线的引线和与其连接的连接端子的连接部分处的起火或冒烟等情况。如图7所示，作为输出线的引线13在前端连结连接端子30。图中的连接端子30为具有贯通孔31A的金属板、即圆端子31，其与电池的输出端子或电气部件连接而使电源装置的输出电流导通。如图7所示，作为圆端子31的连接端子30与引线13的导电部13A压接连结。图中的连接端子30的与引线13的导电部13A的连结部形成为环状的紧固部31B，在将引线的导电部13A插入到紧固部31B中的状态下紧压紧固部31B，从而使连接端子30与引线13电连接。在该结构的连接端子30与引线13的连接部分处接触电阻会变大。若接触电阻增大，则会因焦耳热而产生与电流的平方和接触电阻的积成比例的热量，从而可能会出现连接部分过热、冒烟、起火等弊病。

图示的连接端子30与引线13的连接部分的接触电阻尤其容易变大，为了防止出现上述那样的弊病，利用隔热片32来覆盖导电部13A与紧固部31B的压接部分，从而防止因该部分的过热所引起的冒烟或起火等情况。作为该隔热片32，使用铝等的金属片。作为金属片的隔热片32在耐热性和散热性上优良，能够有效地防止因连接部的过热而引起的弊病。如图7所示，该隔热片32卷绕在连接端子30的紧固部31B的周边部，从而将连接部气密密封。与引线13的连接部被隔热片32气密地覆盖的连接端子30能够阻止空气的侵入，从而有效地防止连接部的起火或冒烟。并且，通过利用散热性优良的金属片来覆盖连接部，由此还具有能够提高散热特性从而有效地散热的特征。作为金属片的隔热片32能够扩大整体的面积，从而提高散热特性。其中，由于金属片具有导电性，因此根据连接端子30的连接部位来调整整体的面积。因此，优选隔热片32形成为能够覆盖最容易过热的连接端子30与导电部13A的连接部的形状和大小，且根据连接端子30的连接部位来调整整体的面积。进而，作为金属片的隔热片32还可以在内表面设置粘接层而形成为金属带，从而能够简单且容易地覆盖并附着在连接部分上，以免脱落。

以上的连接端子30如图8所示与电池块2的输出侧连接，或如图9所示与收纳在外装壳体3中的电气部件10连接。图9表示在电流检测电阻36的两端连接连接端子30的状态。作为圆端子31的连接端子30经由插入到贯通孔31A中的止动螺钉33与输出端子35或电气部件10连接。这样，在与电源装置的输出线连接的连接端子30中流过大电流，因此可能会因接触电阻而使发热量变大，但由于图示的连接端子30的连接部分被隔热片32覆盖，因此切断氧向该部分的供给而防止起火或冒烟，且通过利用散热性优良的隔热片来覆盖连接部分，由此能够有效地使发热部分散热而理想地抑制发热。

图10和图11表示将以上的电源装置搭载于车辆的状态。图10表示在发动机和电动机这两方的作用下行驶的混合动力车上搭载电源装置90的例子。该图所示的搭载有电源装置90的车辆HV具备使车辆HV行驶的发动机96及行驶用的电动机93、向电动机93供给电力的电源装置90、对电源装置90的电池进行充电的发电机94。电源装置90经由DC/AC逆变器95与电动机93和发电机94连接。车辆HV在电源装置90的电池充放电的同时在电动机93和发动机96这两方的作用下行驶。电动机93在发动机效率差的区域、例如加速时或低速行驶时被驱动而使车辆行驶。电动机93由电源装置90供给的电力而进行驱动。发电机94由发动机96驱动，或者由对车辆实施制动时的再生制动驱动，而对电源装置90的电池进行充电。

另外，图11表示在仅通过电动机行驶的电动机动车上搭载电源装置90的例子。该图所示的搭载有电源装置90的车辆EV具备使车辆EV行驶的行驶用的电动机93、向该电动机93供给电力的电源装置90、对该电源装置90的电池进行充电的发电机94。电源装置90经由DC/AC逆变器95与电动机93和发电机94连接。电动机93由电源装置90供给的电力而进行驱动。发电机94由对车辆EV进行再生制动时的能量驱动，从而对电源装置90的电池进行充电。

Claims (8)

1.一种电源装置，其具备：

将多个电池单元(1)连接而成的电池块(2)；

收纳该电池块(2)或与电池块(2)连接的电气部件(10)的外装壳体(3)；

设置在该外装壳体(3)上且与所述电池块(2)串联连接的插座(4)；

与该插座(4)拆装自如地连接的辅助插头(5)，

所述辅助插头(5)与插座(4)连接，所述辅助插头(5)经由插座(4)与所述电池块(2)串联连接，拔出所述辅助插头(5)能够切断所述电源装置的输出电压，

所述电源装置的特征在于，

所述外装壳体(3)通过隔热板(7)划分出配置所述插座(4)及辅助插头(5)的隔热隔离区域(8)，在该隔热隔离区域(8)中配置有插座(4)及辅助插头(5)。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，

所述隔热板(7)设置出向外装壳体(3)的外侧开口的形状的隔热隔离区域(8)，在该隔热隔离区域(8)中固定插座(4)。

3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，

所述隔热板(7)为金属制，并且所述隔热板(7)配置在所述外装壳体(3)与所述插座(4)之间。

4.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，

划分出所述隔热隔离区域(8)的隔热板(7)具有供引线(13)穿过的引出孔(24)，将引线(13)插入到该引出孔(24)中，并以绝缘状态将引出孔(24)气密地闭塞。

5.根据权利要求4所述的电源装置，其特征在于，

沿着所述引出孔(24)的内周设置周壁(25)。

6.根据权利要求4所述的电源装置，其特征在于，

所述隔热隔离区域(8)通过分割成多个的隔热板(7A、7B)构成，在多个隔热板(7A、7B)的边界处设置引出孔(24)。

7.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，

固定所述插座(4)的外装壳体(3)中收纳有与电池块(2)串联连接的输出断路器、检测电池单元(1)的电流的电流检测部、安装与电池单元(1)连接的电路的电路基板中的至少任一方。

8.一种车辆，其具备权利要求1～7中任一项所述的电源装置。