JP2001266825A - 組電池 - Google Patents

組電池

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JP2001266825A JP2000071557A JP2000071557A JP2001266825A JP 2001266825 A JP2001266825 A JP 2001266825A JP 2000071557 A JP2000071557 A JP 2000071557A JP 2000071557 A JP2000071557 A JP 2000071557A JP 2001266825 A JP2001266825 A JP 2001266825A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 弱電系配線と強電系配線の物理的な干渉を防
止するとともに、配線作業性の良い組電池の提供。 【解決手段】 複数のバッテリセルが収納されるケース
11には、バッテリセルの端子に対向するようにサイド
カバー部材13が設けられる。このサイドカバー部材1
3の裏面であるバッテリセル端子側面には、バッテリセ
ルの端子同士を接合するバスバー23A,23Bが配設
される。一方、サイドカバー部材13の表側の面には、
弱電系配線16が配設される。サイドカバー部材13の
表面には、面から突出するようにリブ30a,30bが
形成されており、弱電系配線16はこのリブ30a,3
0bにより形成される溝内に配設され、この溝はバスバ
ー23A,23Bのセル接続部が対向する円形孔21を
避けるように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車やハイ
ブリッド車等の走行用電動機を駆動するための組電池に
関する。
【0002】
【従来の技術】電気自動車(EV)用の電池の一例とし
て、特開平9−86188号公報に開示されているもの
がある。電気自動車等に用いられる大容量の電池の場合
には、複数のバッテリセルを接続して用いるのが一般的
であり、特開平9−86188号公報に開示されている
例では、8個のバッテリセルをバッテリケースに収納し
て組電池としたものが用いられている。
【0003】バッテリケースに収納されたバッテリセル
間には、バッテリセルが出力する走行駆動用電流を流す
ためのバスバー(強電系配線)が設けられている。一
方、各バッテリセルは、セルコントローラによりそれら
の状態(充電状態等)が等しくなるように制御される。
そのため、バッテリセルとセルコントローラとの間に
は、セル電圧測定用配線や制御用配線、バッテリセルの
温度を検出するセンサの配線などの弱電系配線が設けら
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の組電池では、比較的少数のバッテリセルで組電池が
構成されているので、バッテリーケース内における強電
系配線および弱電系配線の配線方法(引き回し等)につ
いては、特に考慮されることが無かった。しかし、組電
池を構成するバッテリセルの数が増加すると、バッテリ
ケース内における配線の数が増加するとともに、配線の
長さ自体も増加する。その結果、バッテリケース内での
配線が複雑になるとともに、弱電系が強電系の影響を受
けやすくなるという問題があった。また、走行中の振動
により近接する配線同士が擦れあうという不都合があっ
た。
【0005】本発明の目的は、弱電系配線と強電系配線
の物理的な干渉を防止するとともに、配線作業性の良い
組電池を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明の実施の形態を示す
図3〜図5、図16に対応付けて説明する。 (1)請求項1の発明は、ケース11に収納された複数
のバッテリセルCと、バッテリセルCの端子間を接続す
るバスバー23A,23Bと、バッテリセルCを制御す
るための信号用弱電系配線材16とを備える組電池1A
に適用され、ケース11は、複数のバッテリセルCを保
持するホルダ12と、バッテリセルCの端子に対向する
ようにホルダ12に固定されるカバー13とを有し、カ
バー13の端子と対向するケース内面にバスバー23
A,23Bを配設し、カバー13のケース外面に弱電系
配線材16を配設したことにより上述の目的を達成す
る。 (2)請求項2の発明は、請求項1に記載の組電池にお
いて、カバー13のケース外面に、弱電系配線材16を
所定の経路に沿って導くガイド手段31を設けたもので
ある。
【0007】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
【0008】
【発明の効果】本発明によれば、バスバー(強電系配線
材)と信号用弱電系配線材とがカバーの表裏の各々に分
離して配線されため、従来のように弱電系配線と強電系
配線とが混在することがなく、強電系から弱電系への電
気的な影響を低減することができる。さらに、組電池に
振動等が加わっても、バスバーと弱電系配線材とが擦れ
あうことがない。特に、請求項2の発明では、弱電系配
線材を所定の経路に沿って導くガイド手段が設けられて
いるので、確実な配線を効率よく行うことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図17を参照して本
発明の実施の形態を説明する。図1は、電気自動車の走
行駆動機構の構成を示すブロック図である。電池1は9
6個のバッテリセルC1〜C96から構成されており、例
えば、48個のバッテリセルを有する2つの組電池1A
(図2参照)からなる。バッテリセルCには、例えば、
リチウムイオン電池等が用いられる。各バッテリセルC
の状態はセルコントローラ2により制御されており、各
バッテリセルCのセル電圧Vcのばらつき補正などが行
われる。セルコントローラ2にはセル電圧Vcや、バッ
テリセルCに設けられた温度センサ(サーミスタ等)7
からのセンサ信号が入力され、セルコントローラ2はこ
れらに基づいて上述したようなばらつき補正等を行って
いる。
【0010】電池1はインバータ3に直流電力を供給
し、インバータ3は直流電力を交流電力に変換してモー
タMへ電力を供給する。また、回生時には車両の走行エ
ネルギーがモータMおよびインバータ3を介して電気エ
ネルギーに逆変換され、電池1が充電されるとともに車
両に回生ブレーキがかかる。電池1の電圧Vおよび電流
Iはそれぞれ電圧センサ5および電流センサ6によって
計測され、バッテリコントローラ8は、これらの電圧
V,電流Iおよびセルコントローラ2からのセル情報
(セル電圧など)や記憶装置9に予め入力された制御デ
ータ等に基づいて、インバータ3の出力制御や回生制御
等を行なう。
【0011】図2に示すように、上述した電池1は、車
両の床下に設けられたトレーT上に設置される。電池1
は2つの組電池1Aから成り、各組電池1Aは防水用の
筐体Bに収納されている。筐体Bには、筐体B内と車室
内とを連通するダクトDが設けられており、このダクト
Dを介して供給される空気によって組電池1Aが冷却さ
れる。
【0012】図3〜図5は組電池1Aの組立状態を示す
図であり、図3は平面図、図4は右側面図、図5は左側
面図である。図3〜図5に示す上下、左右、前後は説明
しやすいように便宜的に定めたものであるが、実際に
は、上記の上下、前後は組電池1Aが搭載される車両の
上下、前後に対応している。組電池1Aは、バッテリセ
ルCが収納されるバッテリケース11と、その前後に配
設されるセルコントローラ2とから構成されている。バ
ッテリケース11およびセルコントローラ2は二点鎖線
で示す防水用筐体B内に収納されており、この筐体Bの
上面には冷却用のダクトDが形成されている。
【0013】図4,5に示すように、サイドカバー13
a,13bの外側の面には、信号用弱電系配線16が設
けられている。この弱電系配線16は、セルコントロー
ラ2で各バッテリセルCを制御するための配線であり、
セル電圧を検出するための配線、温度センサ用配線およ
びバッテリセル制御用配線などが含まれている。弱電系
配線16はコネクタ17を介してセルコントローラ2に
接続される。
【0014】図6はバッテリケース11の平面図であ
り、図7の(a)は図6のA1矢視図で、図7の(b)
は図6のE1−E1断面図である。図6に示すように、
バッテリケース11はバッテリセルCが収納されるセル
ホルダ12と、セルホルダ12の左右に固定され、弱電
系および強電系配線が配設されるサイドカバー部材13
とから構成されている。なお、本実施の形態では、図
4,5に示すように弱電系および強電系配線が配設され
たものをサイドカバー13a,13bと表記し、配線が
施されていないものをサイドカバー部材13と表記す
る。20はサイドカバー部材13をセルホルダ12に固
定するビスである。図7(a)に示すように、セルホル
ダ12は、上下に積層された4つのセルホルダ12a,
12b,12b,12aから構成されている。
【0015】セルホルダ12aは、セルホルダ12aの
前後方向に延在する4つのリブR1と、各リブR1間に
設けられてそれらを繋ぐ補強用リブR2とから成る。図
6のE1−E1断面図である図7(b)に示すように、
リブR2の断面はT字形状をしている。また、中間のセ
ルホルダ12bもセルホルダ12aと同様に4つのリブ
R1’と補強用リブR2’とから成り、リブR2’の断
面は十字形状をしている。円筒形状のバッテリセルC
は、二点鎖線で示すように、上下に重なったリブR1
(またはリブR1’)およびリブR1’の円弧部120
により保持され、図3に示すようにバッテリケース11
の左右方向に2個直列に収納される。バッテリーケース
11には、このように2個直列となったバッテリセルC
が8列×3段に収納されており、合計で48個のバッテ
リセルCが収納されることになる。
【0016】図8はサイドカバー部材13の詳細形状を
示す図であり、図8の(a)はサイドカバー部材13の
弱電系配線16が設けられる側(表側と呼ぶ)を示す図
であり、(b)は(a)のA2矢視図、(c)は(a)
のA3矢視図である。図9は図8(a)のA4矢視図で
あり、サイドカバー部材13の裏側を示す図である。な
お、図9では、サイドカバー13の上下を図8(a)の
上下と逆に示した。また、図10,11はサイドカバー
部材13の裏側に配設されるバスバー23A,23Bを
示す図であり、各図10,11の(a)は平面図、
(b)は正面図(セルホルダ12側から見た図)で、図
10の(c)はバスバー23Aと電池端子との溶接を説
明する図である。
【0017】まず、サイドカバー部材13から説明す
る。図8(a)に示すように、サイドカバー13には、
24個の円形孔21が3行8列に等間隔で形成されてい
る。また、サイドカバー部材13の表側の外周部には壁
状に突出するリブ30aが形成されている。一方、サイ
ドカバー部材13の表側のリブ30aで囲まれる領域に
は、円形孔21を避けるように壁状に突出するリブ30
bが多数形成されている。その結果、サイドカバー部材
13の表側には、リブ30a,30bにより溝31が形
成されることになる。
【0018】サイドカバー部材13には、T字形状のス
リット22および、円弧状のスリット24が形成されて
いる。スリット22にはバスバー23A,23Bが配設
され、スリット24はバッテリケース11内に配設され
る温度センサの配線をケース外に引き出す際に用いられ
る。上述した溝31は、これらのスリット22,24方
向に円形孔21を避けるように形成されている。131
は、ビス20(図6参照)用貫通孔が形成されるボスで
ある。
【0019】サイドカバー部材13の裏側には、図10
および図11に示すバスバー23A,23Bが図12,
13のように複数配設される。サイドカバー13aとサ
イドカバー13bとは、バスバー23A,23Bの配設
の仕方が異なっており、図12は図4に示すサイドカバ
ー13aの裏側を、図13は図5に示すサイドカバー1
3bの裏面をそれぞれ示している。バスバー23A,2
3Bは、上述したように、セルホルダ12内に隣接して
並列収納されたバッテリセルCの端子同士を接続する強
電系配線材である。
【0020】図12に示すサイドカバー13aと図13
に示すサイドカバー13bとでバスバー23A,23B
の配置がそれぞれ異なっているのは、バッテリケース1
1に収納された48個のバッテリセルCが直列に接続さ
れるように、各バスバー23A,23Bを配設したから
である。なお、図9では図示上方が車両下方を示してい
るが、図12,13では図9のサイドカバー部材13を
上下逆に図示し、図の上下と車両上下とを一致させた。
【0021】図10,11に示すように、バスバー23
A,23Bには、バッテリセルCの端子部に溶接される
円形状のセル接続部231が形成されており、それらの
中間位置には上下に沿った凸部232が形成されてい
る。220は凸部232の突出方向に延在する弱電系配
線用接続端子であり、バスバー23Aには一つ、バスバ
ー23Bには二つ形成されている。これらの接続端子2
20に、弱電系配線16が接続される。
【0022】バスバー23A,23Bを図12,13の
ように配設する際には、サイドカバー部材13のスリッ
ト22の符号S(図9参照)で示す部分に凸部232を
嵌挿させて固定する。このようにバスバー23A,23
Bをサイドカバー部材13に固定すると、図4,5に示
すようにバスバー23A,23Bのセル接続部231が
円形孔21に対向するとともに、弱電系配線用接続端子
220がスリット22を通してサイドカバー部材13の
表側に突出することになる。
【0023】バスバー23A,23Bの各セル接続部2
31の中心部分には、十字状のスリット232が形成さ
れており、さらに、このスリット232を挟むように4
つの溶接用プロジェクション233a,233b、23
3c、233dが形成されている。セル接続部231を
バッテリセルCの端子部に溶接する際には、図10
(c)に示すように、溶接用電極33a,33bを、サ
イドカバー部材13の円形孔21の部分からセル接続部
231のプロジェクション233a,233cに当接さ
せて溶接する。プロジェクション233a,233c間
にはスリット232が形成されているので、電流は破線
で示すようにプロジェクション233a→バッテリセル
Cの端子→プロジェクション233cと流れ、プロジェ
クション233a,233cの部分で溶接が行われる。
【0024】図14,15はサイドカバ−部材13の表
側に配設される弱電系配線16を示す図であり、図14
は図4に示すサイドカバー13aの表側を、図15は図
5に示すサイドカバー13bの表側をそれぞれ示す。図
16の(a),(b)は、それぞれ図14のE2−E2
断面図およびE3−E3断面図である。これらの図から
分かるように、弱電系配線16はリブ30a,30bに
より形成される溝31内にそれぞれ配設される。図1
4,15に示されているように、溝31内に配線された
弱電系配線16は、いくつかにまとめられてリブ30a
が途切れている部分からサイドカバー13a、13bの
前後方向に引き出され、コネクタ17a〜17dを介し
てセルコントローラ2(図3,4参照)に接続される。
溝31は、バスバー23A,23Bのセル接続部231
が対向する円形孔21を避けるように形成されているの
で、弱電系配線16とセル接続部231とが接触するこ
とはない。
【0025】図16(c)は、図14の符号A5で示す
部分の拡大図である。すなわち、バスバー23A,23
Bの弱電系配線用接続端子220と弱電系配線16との
接続部分の拡大図である。図16(c)に示すように、
スリット22を通してサイドカバー13a,13bの表
側に突出した接続端子220を、配線16に設けられた
鞘状の接続端子16aに差し込み、ハンダ付けにより接
続する。図14,15に示すように、溝31の上端には
押さえ具32が設けられており、溝31に配設された弱
電系配線16がサイドカバー側方に飛び出すのを、この
押さえ具32により防止している。
【0026】次にバッテリケース11の組立手順につい
て説明する。まず、サイドカバー13a、13bのサブ
アッセンブルを行う。すなわち、図12〜15に示すよ
うに、予めサイドカバー13a、13bの表側および裏
側にバスバー23A,23Bおよび弱電系配線16を配
設し、図16(c)のようにバスバー23A,23Bの
弱電系配線用接続端子220と弱電系配線16とを接続
する。
【0027】次いで、図7(a)に示した下側のセルホ
ルダ12aの各円弧部120上に、2個直列接続したバ
ッテリセルC(不図示)を8組載置し、セルホルダ12
aの上にセルホルダ12bを重ねて接着等により接合す
る。その結果、各バッテリセルは上下の円弧部120に
より保持される。さらに2段目のバッテリセルC(不図
示)をセルホルダ12bの各円弧部120上に載置し、
その上にセルホルダ12bを重ねて下側のセルホルダ1
2bと接合する。最後に、3段目のバッテリセルC(不
図示)を上側のセルホルダ12b上に載置し、その上に
上側のセルホルダ12bを重ねてセルホルダ12aと接
合する。
【0028】次に、図6に示すように、サイドカバー1
3a、13bをセルホルダ12の両側面にネジ止めす
る。このようにして、図3〜5に示すように、48個の
バッテリセルCが収納されたバッテリケース11が組み
上がる。この状態では、まだバスバー23A,23Bと
バッテリセルCの端子部との接続が成されていないの
で、サイドカバー13a、13bの円形孔21を通し
て、バッテリセルCの端子とバスバー23A,23Bの
セル接続部231とをスポット溶接する。
【0029】図10(c)に示すようにプロジェクショ
ン233a,233cの部分の溶接が終了したならば、
電極を33a,33bを90度回転させて、プロジェク
ション233b,233dの部分の溶接を行う。その
後、セルコントローラ2と弱電系配線16とをコネクタ
17a〜17dにより接続し、図3に示すように、バッ
テリケース11およびセルコントローラ2を一体で防水
用筐体Bに収納する。
【0030】上述したように、本実施の形態では、従来
の組電池と比較して以下のような利点を有している。 (1)バスバー23A,23B(強電系配線)と弱電系
配線16とがサイドカバー部材13の表裏に分離して配
線されているため、従来のように弱電系配線と強電系配
線とが混在することがなく、強電系から弱電系への電気
的な影響を低減することができる。特に、リブ30a,
30bにより、弱電系配線16がバスバー23A,23
Bが露出している円形孔21を避けるように引き回され
ているので、電池に振動等が加わっても、弱電系配線1
6とバスバー23A,23Bとが接触することがなく、
両者が擦れあうおそれがない。
【0031】(2)サイドカバー部材13の表側にはリ
ブ30a,30bによる溝31が形成されていて、この
溝31に沿って弱電系配線16を配線すれば、自動的に
適正な配線が行われるようになっている。そのため、弱
電系配線16の配線作業が非常に簡単になり、配線作業
を確実に行えるとともに、配線作業性の向上を図ること
ができる。また、サイドカバー13a,13bには、予
め弱電系配線16とバスバー23A,23Bとがサブア
ッセンブルされているので、電池組立時における配線作
業はほとんど無く、電池組み立て作業が簡素化されて組
立作業効率の向上を図ることができる。
【0032】(3)電池交換作業等の際に、電池のサイ
ドカバー部分を障害物等にぶつけてしまった場合でも、
リブ30a,30bによって弱電系配線16が保護さ
れ、配線16の被覆が破損するのを防止することができ
る。
【0033】(4)図17(a)に示すように、バッテ
リセルCが収められたバッテリケース11は防水用筐体
Bに収納され、各バッテリセルCはダクトDから供給さ
れる冷却風により冷却される。ダクトDから供給された
冷却風は、バッテリケース11内を前方から後方に流れ
るが、冷却風の一部は図17(b)のようにサイドカバ
ー13a,13bに沿って後方に流れる。しかし、弱電
系配線16はリブ30a,30bにより形成される溝3
1内に配設されているため、冷却風に対してリブ30
a,30bが遮蔽板の役割をし、弱電系配線16に塵埃
などが付着するのを防止することができる。
【0034】なお、上述したサイドカバー部材13で
は、リブ30a,30bを設けて、それらの間に溝31
を形成するようにしたが、サイドカバー部材13の部材
に凹部を形成して溝31を形成するようにしても良く、
同様の効果を得ることができる。
【0035】以上説明した実施の形態と特許請求の範囲
の要素との対応において、バッテリケース11はケース
を、サイドカバー部材13はカバーを、弱電系配線16
は弱電系配線材を、溝31はガイド手段をそれぞれ構成
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】電気自動車の走行駆動機構の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】車両に搭載された組電池1Aを示す図。
【図3】組電池1Aの平面図である。
【図4】図3に示す組電池1Aの右側面図である。
【図5】図3に示す組電池1Aの左側面図である。
【図6】バッテリケース11の平面図である。
【図7】バッテリケース11を説明する図であり、
(a)は図6のA1矢視図であり、(b)はE1−E1
断面図である。
【図8】サイドカバー部材13の詳細形状を示す図であ
り、(a)配線16が設けられる面を示す図、(b)は
(a)のA2矢視図、(c)はA3矢視図である。
【図9】図8(b)のA4矢視図である。
【図10】バスバー23Aを説明する図であり、(a)
はバスバー23Aの平面図、(b)は正面図、(c)は
バスバー23Aと電池端子との溶接を示す図である。
【図11】バスバー23Bを示す図であり、(a)は平
面図、(b)は正面図である。
【図12】サイドカバー13aに配設されたバスバー2
3A,23Bを示す図である。
【図13】サイドカバー13bに配設されたバスバー2
3A,23Bを示す図である。
【図14】サイドカバー13aに配設された弱電系配線
16を示す図である。
【図15】サイドカバー13bに配設された弱電系配線
16を示す図である。
【図16】弱電系配線16を説明する図であり、(a)
は図14のE2−E2断面図、(b)はE3−E3断面
図、(c)は接続端子220と配線16との接続部分の
拡大図である。
【図17】冷却風の流れを説明する図であり、(a)は
側方から見た図、(b)はサイドカバー13aの側方を
流れを示す斜視図である。
【符号の説明】
1A 組電池 2 セルコントローラ 11 バッテリケース 12,12a,12b セルホルダ 13 サイドカバー部材 13a,13b サイドカバー 16 弱電系配線 23A,23B バスバー 30a,30b,R1,R2,R1’,R2’ リブ 31 溝 231 セル接続部 C バッテリセル
フロントページの続き (72)発明者 堀場 達雄 東京都中央区日本橋本町2丁目8番7号 新神戸電機株式会社内 Fターム(参考) 5H022 AA09 CC12 CC22 KK03 5H040 AA35 AS07 AT01 AT06 AY05 CC33 DD08 DD10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケースに収納された複数のバッテリセル
    と、前記バッテリセルの端子間を接続するバスバーと、
    前記バッテリセルを制御するための信号用弱電系配線材
    とを備える組電池において、 前記ケースは、前記複数のバッテリセルを保持するホル
    ダと、前記バッテリセルの端子に対向するように前記ホ
    ルダに固定されるカバーとを有し、前記カバーの前記端
    子と対向するケース内面に前記バスバーを配設し、前記
    カバーのケース外面に前記弱電系配線材を配設したこと
    を特徴とする組電池。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の組電池において、 前記カバーのケース外面に、前記弱電系配線材を所定の
    経路に沿って導くガイド手段を設けたことを特徴とする
    組電池。
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