JP2006040819A - Power source module and vehicle loaded with power source module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の電源セルを組み合わせて電源ケース内に収納してなる電源モジュールに関する。 The present invention relates to a power supply module in which a plurality of power supply cells are combined and housed in a power supply case.
近年、環境保護のため二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用電源の開発が鋭意行われている。 In recent years, reduction of carbon dioxide emissions has been strongly desired for environmental protection. In the automobile industry, there is a great expectation for reducing carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV). ing.
開発されている電源には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどが挙げられる。通常、これらの電源装置は、単体でセルと呼ばれ、金属缶やラミネートパッケージの外装を有する。セルは、樹脂や金属等で成形された電源ケース内に、複数個配置および固定され、電源モジュールとして使用される。 Examples of power sources that have been developed include secondary batteries such as lithium ion batteries and nickel metal hydride batteries, and electric double layer capacitors. Usually, these power supply devices are called single cells and have a metal can or laminate package exterior. A plurality of cells are arranged and fixed in a power supply case formed of resin, metal or the like and used as a power supply module.
電源モジュールでは、電源ケース内において、セル同士がバスバー(集電用接続体)を介して接続される。バスバーには、電圧検出用導線が接続されており、各セルの電圧が監視されている。電圧検出用導線は、微小電流しか流れないので、比較的細い導線で構成されている。 In the power supply module, cells are connected to each other through a bus bar (collecting connector) in a power supply case. A voltage detection lead is connected to the bus bar, and the voltage of each cell is monitored. Since the voltage detection conductor only allows a minute current to flow, it is constituted by a relatively thin conductor.
以上のような電源モジュールは、車両等の振動の影響を低減するために、セルと電源ケースとの間にパッキンを設けている(たとえば、特許文献1参照)。また、バスバーとセルとは固定されている。
上述のような電源モジュールにおいては、パッキンが衝撃を吸収するので、セルは破損しない。しかし、セルまたはバスバーと、電源ケースとは、振動により相対運動する。ここで、電圧検出用導線は、バスバーと電源ケースとの両者に固定されているので、相対運動により、引っ張られたり、縮められたりする。 In the power supply module as described above, since the packing absorbs the impact, the cell is not damaged. However, the cell or bus bar and the power supply case are relatively moved by vibration. Here, since the voltage detecting lead is fixed to both the bus bar and the power supply case, the voltage detecting lead is pulled or shrunk by relative movement.
この結果、電圧検出用導線が断線したり、電圧検出用導線とバスバーとの結合部が外れたりする可能性があった。 As a result, there is a possibility that the voltage detection lead wire is disconnected, or the coupling portion between the voltage detection lead wire and the bus bar is disconnected.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、振動による電圧検出用導線の破損を防止できる電源モジュールおよび該電源モジュールを搭載した車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power supply module capable of preventing damage to a voltage detection lead wire due to vibration and a vehicle equipped with the power supply module.
本発明の電源モジュールは、複数の電源セルと、前記電源セルを収納する電源ケースと、前記電源セル同士を接続する集電用接続体と、前記集電用接続体に接続された電圧検出用導線と、前記電圧検出用導線を被覆および保持して、前記電源ケースおよび前記集電用接続体間に固定される保持部と、を有することを特徴とする。 The power supply module of the present invention includes a plurality of power cells, a power supply case that houses the power cells, a current collector connection that connects the power cells, and a voltage detection connector that is connected to the current collector connection. It has a conducting wire and a holding part which covers and holds the voltage detecting conducting wire and is fixed between the power supply case and the current collector connector.
本発明の電源モジュールによれば、電源ケースおよび集電用接続体間に固定される保持部によって、電圧検出用導線が被覆および保持されている。したがって、電圧検出用導線には、電源ケースおよび集電用接続体の相対運動による力が作用しない。この結果、電源ケースおよび集電用接続体の相対運度による電圧検出用導線の断線や、電圧検出用導線が集電用接続体から外れることを防止できる。 According to the power supply module of the present invention, the voltage detection lead is covered and held by the holding portion fixed between the power supply case and the current collector connection body. Therefore, the force due to the relative movement of the power supply case and the current collector connector does not act on the voltage detection lead. As a result, it is possible to prevent disconnection of the voltage detection lead wire due to the relative mobility of the power supply case and the current collector connection member and disconnection of the voltage detection lead wire from the current collector connection member.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は本発明の電源モジュールの概略斜視図、図2は本発明の電源モジュールの外観を示す概略斜視図である。なお、図1中の矢印は、電源モジュール内を通る空気の流れを示す。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic perspective view of a power supply module of the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective view showing an external appearance of the power supply module of the present invention. In addition, the arrow in FIG. 1 shows the flow of the air which passes through the inside of a power supply module.
図1および図2に示すように、電源モジュールは、電源ケース10内に、複数の電源セル20が配置されてなる。電源セル20同士は、バスバー(集電用接続体)30により電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the power supply module includes a plurality of
電源ケース10には、両側面に通風孔11が設けられている。図1中の矢印の方向に、通風孔11を空気が通り抜ける。通風孔11を通り抜ける風は、ファンなどの送風によるものであってもよく、または、走行する車両の自然吸気によるものであってもよい。電源ケース10は、両側面に、内部から電源端子31が突出しており、該電源端子31を通じて、電源ケース10内から電力を取り出せる。また、電源ケース10の上面からは、電圧検出用端子32が突出している。
The
電源ケース10は、たとえば、強化ポリプロピレンなどの硬質樹脂、あるいは絶縁のために表面を不導体でコーティングしたアルミニウムなどから形成される。ただし、電源ケース10の材料はこれらに限定されない。
The
電源セル20は、発電要素を含む電源であり、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどのキャパシタである。電源セル20自体は、単電池であってもよく、または、複数の単電池を組み合わせた組電池であってもよい。電源セル20は、外装に金属缶やラミネートパッケージが用いられる。
The
電源セル20は、外装から図示しない正極端子と負極端子とが延長している。該正極端子および負極端子は、バスバー30に接続され、他の電源セル20の負極端子および正極端子に接続される。これにより、電源セル20同士が直列接続される。
The
バスバー30は、異なる電源セル20間に亘って配置され、電源セル20の正極端子および負極端子を接続する。また、バスバー30には、電源端子31が設けられている。
The
電源端子31は、複数のバスバー30のうち、端部に配置されるバスバー30のみから延長され、電源ケース10の外部に引き出されている。電源端子31は、正極と負極として、接続された電源セル20の総電力を引き出す。
The
バスバー30には、後述する電圧検出用導線50が接続されており、該電圧検出用導線50には、さらに、電圧検出用端子32に接続されている。
The
電圧検出用端子32は、各電源セル20の電圧を検出するために、電圧検出用に電源ケース10内部から引き出されている。電圧検出用端子32は、電源ケース10に設けられた穴部に固定されている。
The
バスバー30上には、保持部40が取り付けられている。保持部40について図3〜図5を参照して、詳細に説明する。
A
図3は図1の3−3線に沿った断面図、図4は保持部の斜視図、図5は保持部の側面図である。 3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 1, FIG. 4 is a perspective view of the holding portion, and FIG. 5 is a side view of the holding portion.
保持部40は、図3〜図5に示すように、保持部本体41と、気流制御部42と、重量部43とを含む。
The holding |
保持部本体41は、図3に示すように、電源ケース10およびバスバー30の間に配置され、固定されている。保持部本体41は、電圧検出用導線50を被覆および保持する。電圧検出用導線50は、バスバー30に設けられた導線接続部33に、はんだ付けされて接続されている。電圧検出用導線50は、電源セル20の電圧を検出するために接続されている。
As shown in FIG. 3, the holding unit
保持部本体41は、上部に電圧検出用端子32、下部に導線接続部33が嵌合され、固定されている。すなわち、保持部本体41は、電圧検出用導線50と電圧検出用端子32および導線接続部33との接続部を含めて、電圧検出用導線50全体を被覆する。
The holding part
保持部本体41には、側方に気流制御部42が取り付けられている。気流制御部42は、本実施形態では、平板状に形成されている。気流制御部42は、図5に矢印で示す気流の方向に対して、若干傾いて、保持部本体41に取り付けられている。
An
気流制御部42は、他の部分よりも重い重量部43を有する。重量部43は、気流制御部42の先端に取り付けられている。
The
このように、保持部40は、保持部本体41と重量部43とを気流制御部42で接続した形状となり、動吸振器を構成する。動吸振器とは、減衰をもつ質量で主系との間に相対変位が生じ、主系の振動エネルギーを吸収するものである。ここで、減衰を持つ質量が、重量部43に相当し、主系が保持部本体41に相当する。
As described above, the holding
動吸振器は、一般的に機械や構造物の振動を減らす手段として有効である。保持部40の振動周波数をω(s−2)、重量部43の質量をm(kg)、気流制御部42のバネ定数をk(kg・s−2)として、ω2=k/mを満たすことが望ましい。ここで、気流制御部42を1自由度の梁ととらえると、梁と質点の振動の系の運動方程式に基づいて、kは近似的に、k=3・E・I/l3で表される。E・Iは梁の曲げ剛性、lは気流制御部42の長さである。
A dynamic vibration absorber is generally effective as a means for reducing vibrations of machines and structures. Assuming that the vibration frequency of the holding
車両の振動は、様々な条件によって異なるので一意に定められない。しかし、おおむね数Hzから数百Hzの間である。本発明で、減衰したい電圧検出用導線50の接続部は、高周波の影響が大きい。したがって、数百Hzの振動を減衰できるように、気流制御部42の弾性率、断面形状、および重量部43の質量を決定することが望ましい。
The vibration of the vehicle is not uniquely determined because it varies depending on various conditions. However, it is generally between a few Hz and a few hundred Hz. In the present invention, the connection portion of the voltage
(作用、効果)
次に、第1実施形態の電源モジュールの作用および効果について説明する。
(Function, effect)
Next, the operation and effect of the power supply module of the first embodiment will be described.
電源モジュールは、上述のように、バスバー30により、複数の電源セル20が直列接続されている。端部のバスバー30の電源端子31に、各種機器が接続されると、電源セル20に電流が流れる。
As described above, the power supply module includes a plurality of
電源セル20に電流が流れると、電源セル20の温度が上昇する。ここで、電源ケース10の両側に設けられた通風孔11を通じて、図1に矢印で示す方向に送風される。送風された風は、図5に矢印で示すように、気流制御部42により、一部が電源セル20側に方向が変えられる。したがって、送風された風が、直接電源セル20に当たる。これにより、電源セル20が効率良く、冷却される。
When a current flows through the
また、電源モジュールが車両に搭載されたときには、少なからず電源モジュールに振動が与えられる。ここで、電源ケース10およびバスバー30間に固定された保持部40は、バスバー30から延びる電圧検出用導線50を保護する。特に、保持部40は、電圧検出用導線50が電圧検出用端子32および導線接続部33と接続される接続部を含めて保護する。したがって、電圧検出用導線50には、電源ケース10およびバスバー30の相対運動による力が作用しない。この結果、電圧検出用導線50が中央で断線したり、電圧検出用端子32および導線接続部33との接続部が外れたりしない。
In addition, when the power supply module is mounted on the vehicle, vibration is given to the power supply module. Here, the holding
また、保持部40は、保持部本体41、気流制御部42および重量部43により動吸振器が構成されている。したがって、電源モジュールが振動しても、保持部40においては、振動が吸収される。したがって、振動による電圧検出用導線50への影響を確実に低減できる。
In the holding
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
第2実施形態では、保持部40を変形している。
In the second embodiment, the holding
図6は第2実施形態に係る保持部を示す斜視図である。図6に示す保持部40aは、第1実施形態の気流制御部42および重量部43の代わりに、気流制御部42aを有する。
FIG. 6 is a perspective view showing a holding portion according to the second embodiment. A holding
図6に示す保持部40aは、気流制御部42aが保持部本体41から離れるに従って厚くなる板状に形成されている。したがって、気流制御部42aは、保持部本体41から離れるほど重量が大きく、減衰を持つ質量となる。これにより、保持部本体41と気流制御部42aとによって、動吸振器が形成され、保持部本体41の振動が低減される。
The holding
また、気流制御部42aは、第1実施形態と同様に、気流の方向を電源セル20側に制御するように傾斜して、保持部本体41に取り付けられている。したがって、気流を電源セル20に当てて、該電源セル20の冷却効率を向上できる。
Moreover, the
(第3実施形態)
第3実施形態では、さらに、保持部40を変形している。
(Third embodiment)
In the third embodiment, the holding
図7は第3実施形態に係る保持部を示す斜視図、図8は第3実施形態に係る保持部の側面図である。なお、図8では、気流制御部42bの明確のために、重量部43を省略している。
FIG. 7 is a perspective view showing a holding unit according to the third embodiment, and FIG. 8 is a side view of the holding unit according to the third embodiment. In FIG. 8, the
図7および図8に示すように、第3実施形態では、第1実施形態の気流制御部42の代わりに、気流制御部42bを有する。気流制御部42bは、気流の上流側から電源セル20側に向かって湾曲した板状に形成されている。気流制御部42bには、重量部43が取り付けられている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the third embodiment has an air
図7および図8に示すように気流制御部42bを設けているので、気流は、図8に矢印で示すように、方向転換され、電源セル20側に向けられる。これにより、電源セル20の冷却効率を向上できる。
Since the air
また、重量部43が設けられているので、保持部40は動吸振器を構成し、振動を吸収できる。
Moreover, since the
(第4実施形態)
第4実施形態では、さらに、保持部40を変形している。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, the holding
図9は第4実施形態に係る保持部を示す斜視図、図10は第4実施形態に係る保持部の側面図である。なお、図10では、気流制御部42cの明確のために、重量部43を省略している。
FIG. 9 is a perspective view showing a holding unit according to the fourth embodiment, and FIG. 10 is a side view of the holding unit according to the fourth embodiment. In addition, in FIG. 10, the
図9および図10に示すように、第4実施形態では、保持部40cは、第1実施形態の気流制御部42の代わりに、複数の気流制御部42cを有する。各気流制御部42cは、気流の方向を電源セル20側に制御するように傾斜して、保持部本体41に取り付けられている。各気流制御部42cには、それぞれ重量部43cが取り付けられている。
As shown in FIGS. 9 and 10, in the fourth embodiment, the holding
気流制御部42cが設けられているので、気流は、図10に矢印で示すように、方向転換され、電源セル20側に向けられる。これにより、電源セル20の冷却効率を向上できる。
Since the
また、重量部43cが設けられているので、保持部40cは複数の動吸振器を構成し、振動を吸収できる。
Moreover, since the
(第5実施形態)
第5実施形態では、通気方向に並ぶ保持部40について、各気流制御部42の傾斜角度を変更している。
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, the inclination angle of each
図11は、通気方向に並ぶ保持部を示す側面図である。図11に矢印で示す方向に空気が流れる場合、気流の上流側に配置されるものの方が、下流側に配置されるものよりも、該気流の方向に対する傾斜角が小さい。気流が大きい上流側では相対的に少なめの空気を電源セル20側に送り、気流が小さくなっている下流側では相対的に多めの空気を送ることができる。
FIG. 11 is a side view showing holding parts arranged in the ventilation direction. When air flows in the direction indicated by the arrow in FIG. 11, the inclination angle with respect to the direction of the airflow is smaller in the one arranged on the upstream side of the airflow than in the one arranged on the downstream side. A relatively small amount of air can be sent to the
したがって、ケース内の障害物の影響で下流に行くほど気流が弱まるが、下流に行くほど気流制御部42の傾斜角を大きくすることによって、下流側の電源セル20にも気流を十分到達できる。
Therefore, although the airflow becomes weaker as it goes downstream due to the influence of the obstacle in the case, the airflow can sufficiently reach the
(第6実施形態)
第6実施形態では、電源ケース10に設けられる通風孔11の変形例について説明する。
(Sixth embodiment)
In the sixth embodiment, a modification of the
図12〜図14は通風窓の変形例を示す斜視図である。 12 to 14 are perspective views showing modifications of the ventilation window.
電源ケース10に開口される通風窓11の形状は、電源ケース内部の構成や、電源ケースが設定される場所の環境に応じて様々な形態をとることができる。
The shape of the
図12に示すように、メッシュ状の通風孔11aを設けることができる。通風孔11aは、通風孔11aは、電源ケース10の高さの全体に亘って設けられている。これにより、内部の電源セル20の広い部分に気流を当てて、その放熱を向上できる。
As shown in FIG. 12, a mesh-shaped
また、通風孔11aは、メッシュ状に形成されているので、電源ケース10外からの異物の侵入を低減できる。
Moreover, since the
図13に示すように、通風孔11bをルーバー状にすることもできる。この場合、通風孔11bから侵入する異物をより抑制できる。
As shown in FIG. 13, the
図14に示すように、通風孔11cを通気方向に垂直な面だけでなく、側面にも形成できる。さらに、電源ケース10の高さの全体に亘って通風孔11cを複数設けることができる。このように、複数の通風孔11cを設けることによって、電源セル20の放熱をより促進できる。
As shown in FIG. 14, the
(第7実施形態)
第7実施形態では、上記第1実施形態〜第6実施形態の電源モジュールを駆動用電源として搭載して、車両を構成する。電源モジュールをモータ用電源として用いる車両としては、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車など、車輪をモータによって駆動している自動車である。
(Seventh embodiment)
In the seventh embodiment, the power supply module of the first to sixth embodiments is mounted as a driving power supply to constitute a vehicle. As a vehicle using a power supply module as a power supply for a motor, for example, an automobile in which wheels are driven by a motor, such as an electric vehicle and a hybrid vehicle.
参考までに、図15に、電源モジュールを搭載する自動車60の概略図を示す。自動車に搭載される電源モジュールは、上記説明した特性を有する。すなわち本電源モジュールは電源セルを冷却する効果も併せ持つため、これを搭載してなる自動車は高い耐久性を有する。
For reference, FIG. 15 shows a schematic diagram of an
10…電源ケース、
11、11a〜c…通風孔、
20…電源セル、
30…バスバー、
31…電源端子、
32…電圧検出用端子、
33…導線接続部、
40、40a〜c…保持部、
41…保持部本体、
42、42a〜c…気流制御部、
43、43c…重量部、
50…電圧検出用導線、
60…自動車。
10 ... Power supply case,
11, 11a-c ... vent hole,
20 ... power cell,
30 ... Bus bar,
31 ... Power terminal,
32 ... Voltage detection terminal,
33 ... Conductor connection part,
40, 40a-c ... holding part,
41 ... holding unit body,
42, 42a-c ... airflow control unit,
43, 43c ... parts by weight,
50 ... Conductor for voltage detection,
60 ... car.
Claims (10)
前記電源セルを収納する電源ケースと、
前記電源セル同士を接続する集電用接続体と、
前記集電用接続体に接続された電圧検出用導線と、
前記電圧検出用導線を被覆および保持して、前記電源ケースおよび前記集電用接続体間に固定される保持部と、
を有することを特徴とする電源モジュール。 Multiple power cells;
A power case housing the power cell;
A current collector connector for connecting the power cells;
A voltage detection lead connected to the current collector, and
Covering and holding the voltage detection lead, and a holding part fixed between the power supply case and the current collector connection body,
A power supply module comprising:
前記保持部には、前記気流の方向を前記電源セル側に制御する気流制御部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電源モジュール。 An airflow is generated in the power supply case,
The power supply module according to claim 1, wherein the holding unit is provided with an airflow control unit that controls a direction of the airflow toward the power cell.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008251262A (en) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Sanyo Electric Co Ltd | Packed battery |
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