JP2007066653A - 電源装置の外部接続端子構造 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的・電気的な信頼性を確保すると共に、外部接続の仕様に応じて柔軟に対応して汎用性を向上させる。
【解決手段】電源装置１内の複数の蓄電体セル或いは発電体セルの終端端子を、円形状のバスバー２０或いは矩形状のバスバー２１としてターミナルボックス内に固設し、コネクタ本体１１，１２は、バスバー２０，２１の延長を摺動子として電気的な接続を確保しつつ、四角形で示す位置Ｓ＋，Ｓ−（Ｓ’＋，Ｓ’−）、三角形で示す位置Ｔ＋，Ｔ−（Ｔ’＋，Ｔ’−）にコネクタ本体１１，１２との接続位置を設定する。これにより、機械的・電気的な信頼性を確保しつつ、仕様に応じて接続ケーブルの抜き差し方向を、横方向、上下方向の向きとすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電源装置内の蓄電体或いは発電体に接続される終端端子と、この終端端子から外部に電力を供給する外部端子とを接続する外部接続端子構造に関する。

近年、リチウムイオン二次電池や電気二重層コンデンサ等の略平面矩形状をなす扁平な蓄電体セルや、燃料の持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する燃料電池、中でもイオン交換膜によってアノード極とカソード極とを分離する固体高分子型燃料電池等の発電体セルの開発が進み、エネルギー密度の高さ、コンパクト性等から、各種機器の電力源として期待されている。

このような蓄電体セルや発電体セルを、電圧仕様や容量仕様等に応じたセル数だけ筐体内に収納し、パッケージ化した組電池として用いる場合、外部負荷への電力供給、或いは外部から充電用電力を供給するためのコネクタには、機械的・電気的に高い信頼性が要求される。

例えば、特許文献１には、自動車用電池の電槽上部の蓋を貫通するターミナル電極に、不均一な断面形状を有する段付き部とネジ部とを設け、配線コードの環状コネクタをターミナル電極のネジ部に挿入させるようにして段付き部に嵌め込み、ナットをネジ部に螺合して締め付けることにより強固な接続として、機械的・電気的な接続の信頼性を向上する技術が開示されている。
特開平８−１１１２１７号公報

しかしながら、電源装置の外部接続用コネクタとしては、機械的・電気的な信頼性ばかりでなく、搭載条件や仕様に適合させる必要があり、特に、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電気車両に搭載する場合には、車両内の設置スペースやケーブル類の配線レイアウト等に合わせてコネクタの向きを個別に設定しなければならない。このため、従来では、電源装置全体が顧客向けの仕様に合わせたカスタム仕様となる場合が多く、汎用性に乏しい製品となってコスト上昇を招く原因となっていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、機械的・電気的な信頼性を確保すると共に、外部接続の仕様に応じて柔軟に対応することができ、汎用性に優れた電源装置の外部接続端子構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明による電源装置の外部接続端子構造は、電源装置内の蓄電体或いは発電体に接続される終端端子と、この終端端子から外部に電力を供給する外部端子とを接続する外部接続端子構造であって、上記終端端子を、円或いは多角形の中心と円周或いは多角形の辺とを描いて互いに異なる極性となる２つの端子で形成し、上記外部端子を、上記円或いは多角形の中心と上記円周或いは多角形の辺の所定の位置とで上記終端端子の２つの端子に同じ極性で接触可能な２つの端子で形成したことを特徴とする。

本発明による電源装置の外部接続端子構造は、機械的・電気的な信頼性を確保すると共に、外部接続の仕様に応じて柔軟に対応することができ、汎用性を向上してコスト低減に寄与することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図６は本発明の実施の第１形態に係わり、図１は電源装置の外部接続端子を示す全体図、図２は外部接続端子の向きを変更する場合の説明図、図３は終端バスバーの具体例を示す説明図、図４は外部接続端子の第１の取付け例を示す説明図、図５は外部接続端子の第２の取付け例を示す説明図、図６は外部接続端子の第３の取付け例を示す説明図である。

図１において、符号１は、リチウムイオン電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電体セル、或いは燃料電池セル等の発電体セルを複数個接続して筐体１ａ内に収納し、パッケージ化した電源装置であり、筐体１ａの前部に、ターミナルボックス１ｂが設けられている、ターミナルボックス１ｂには、内部に電源制御用の各種回路が配設され、電源装置１の電力を外部に給電或いは外部から充電用電力を供給する外部接続端子としての電源端子部１０が端面側に設けられている。

電源端子部１０は、給電用の接続ケーブルが抜き差しされる円筒型のコネクタ本体１１，１２、コネクタ本体１１，１２と複数の蓄電体セル或いは発電体セルの終端端子とを電気的に接続するための端子板１３，１４、コネクタ本体１１，１２が取付けられる絶縁材からなる端子台１５等を主として構成され、電源装置１の筐体仕様、設置レイアウト、配線レイアウト等に対応して、コネクタ本体１１，１２のケーブル接続口の向き（ケーブルの抜き差し方向）を柔軟に変更可能な汎用性を有する外部接続端子構造を有している。

尚、コネクタ本体１１，１２は、基本的に同様の構造であるが、以下では、便宜上、コネクタ本体１１，１２を、それぞれ、＋極，−極のプラグとして区別する。

本形態においては、コネクタの向きを上下・左右に変更可能な端子構造であり、例えば、図２に示すように、電源装置１内の複数の蓄電体セル或いは発電体セルの終端端子を、円形状のバスバー２０或いは矩形状のバスバー２１としてターミナルボックス１ｂ内に固設している。コネクタ本体１１，１２は、バスバー２０，２１の延長を摺動子として電気的な接続を確保しつつ、図２中に、四角形で示す位置Ｓ＋，Ｓ−（Ｓ’＋，Ｓ’−）、三角形で示す位置Ｔ＋，Ｔ−（Ｔ’＋，Ｔ’−）にコネクタ本体１１，１２との接続位置を設定することにより、機械的・電気的な信頼性を確保しつつ、接続ケーブルの抜き差し方向を、横方向、上下方向の向きとすることができる。

すなわち、円形状のバスバー２０を、中心Ｏに対して同心状に配置された２つのリング状のバスバー２０ａ，２０ｂで代表し、内側のバスバー２０ａを＋極、外側のバスバー２０ｂを−極とすると、＋極のバスバー２０ａの位置Ｓ＋に、コネクタ本体１１の端子板１３をボルト１６を介して締結すると共に、−極のバスバー２０ｂの位置Ｓ−に、コネクタ本体１２の端子板１４をボルト１７を介して締結する。これにより、コネクタ本体１１，１２を同じ横方向に向けて配置することができる。また、＋極のバスバー２０ａの位置Ｔ＋に、コネクタ本体１１の端子板１３をボルト１６を介して締結すると共に、−極のバスバー２０ｂの位置Ｔ−に、コネクタ本体１２の端子板１４をボルト１７を介して締結することにより、コネクタ本体１１，１２を同じ縦方向に向けて配置することができる。

更に、矩形状のバスバー２１を、中心Ｏに対して同心状に配置された２つの矩形枠状のバスバー２１ａ，２１ｂで代表し、内側のバスバー２１ａを＋極、外側のバスバー２１ｂを−極とすると、同様に、四角形で示す＋極側の位置Ｓ’＋と−極側の位置Ｓ’−とに対応して、コネクタ本体１１，１２を固定することにより、コネクタ本体１１，１２を同じ横方向に向けて配置することができ、また、三角形で示す＋極側の位置Ｔ’＋と−極側の位置Ｔ’−とに対応して、コネクタ本体１１，１２を固定することにより、コネクタ本体１１，１２を同じ縦方向に向けて配置することができる。

尚、電源端子部１０は、緊急時に端子台１５全体をターミナルボックス１ｂから取り外すことができるように取り付けられている。すなわち、ボルト１６，１７の締結力に対するバスバー２０,２１の強度を所定値以下に設定する、或いは、ボルト１６，１７による締結に代えてプラグ等の圧接によってコネクタ本体１１，１２の端子板１３，１４をバスバー２０,２１に固定する等して、緊急時に電源と負荷とを切り離す安全プラグとしての機能を持たせることができる。

図３は、具体的なバスバー２１の構成例を示すものであり、金属の板材からなる＋極のバスバー２５と−極のバスバー２６とを折り曲げ加工し、バスバー２５先端側の細長の取付部２５ａの両側に、バスバー２６の二股状の取付部２６ａ，２６ｂを配置している。バスバー２５の取付部２５ａには、ねじ孔２７が設けられ、バスバー２６の取付部２６ａ，２６ｂには、それぞれ、ねじ孔２７を中心として、矩形形状の対角位置にねじ孔２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄが設けられている。これにより、コネクタ本体１１，１２を端子板１３，１４を介して取付ける矩形状の取付け面が形成され、矩形状の取付け面上で端子台１５の向きを上下左右に変えて取付けることで、コネクタ本体１１，１２のケーブル接続口の向きを上下左右に柔軟に設定することができる。

図３に示す取付け例では、バスバー２５のねじ孔２７に、コネクタ本体１１の端子板１３をボルト１６を介して締結し、バスバー２６のねじ孔２８ａに、コネクタ本体１２の端子板１４をボルト１７を介して締結する。バスバー２６のねじ孔２８ａは、バスバー２５のねじ孔２７を中心とする対角上の左上に位置しており、コネクタ本体１１，１２のケーブル接続口を共に右方向に向けて配置することができる。

また、図４の取付け例は、図３に示す位置からコネクタ本体１１，１２を含む端子台１５全体をバスバー２５のねじ孔２７を中心として時計方向に９０度回転した状態を示している。コネクタ本体１１は、バスバー２５のねじ孔２７に締結され、コネクタ本体１２は、バスバー２６のねじ孔２８ａの右側に位置するねじ孔２８ｂに締結される。これにより、コネクタ本体１１，１２のケーブル接続口を下方に向けて配置することができる。

更に、図４の位置から端子台１５全体を時計方向に９０度回転すると、図５に示す取付け位置となる。この取付け位置では、コネクタ本体１１をバスバー２５のねじ孔２７に締結し、コネクタ本体１２をバスバー２６のねじ孔２８ｂの下側に位置するねじ孔２８ｃに締結することにより、コネクタ本体１１，１２のケーブル接続口を左方向に向けて配置することができる。

同様に、図５の位置から端子台１５全体を時計方向に９０度回転すると、図６に示す取付け位置となる。この取付け位置では、コネクタ本体１１をバスバー２５のねじ孔２７に締結し、コネクタ本体１２をバスバー２６のねじ孔２８ｃの右側に位置するねじ孔２８ｄに締結することにより、コネクタ本体１１，１２のケーブル接続口を上方向に向けて配置することができる。

以上のように、本実施の形態においては、電源装置の設置スペースや外部接続用ケーブルの配線レイアウト等に応じて、コネクタ本体１１，１２のケーブル接続口の向きを柔軟に変更することができ、機械的・電気的な信頼性を確保しつつ顧客の要求を満足することができ、汎用性を向上して製品コストの低減を図ることができる。

次に、本発明の実施の第２形態について説明する。図７は本発明の実施の第２形態に係り、外部接続端子の説明図である。

第２形態は、第１形態のコネクタ本体１１，１２と同様のコネクタ本体１１Ａ，１２Ａが回転軸の回りに首振り可能な端子構造とするものであり、図７に示すように、円筒状の軸体３０の両端部を、略Ｌ字上のターミナル板３１，３２で軸ねじ３３，３４を介して挟持するヒンジ構造を採用している。軸体３０は、略中央部が絶縁され、両端の各端面とターミナル板３１，３２との間に、コネクタ本体１１Ａ，１２Ａに固設された端子板３５，３６が共締めされる。

軸体３０の両端に締結されるターミナル板３１，３２は、前述の円形状のバスバー２０或いは矩形状のバスバー２１等に接続され、図７中に、四角形で示す位置Ｓ＋，Ｓ−（Ｓ’＋，Ｓ’−）や三角形で示す位置Ｔ＋，Ｔ−（Ｔ’＋，Ｔ’−）等にターミナル板３１，３２を固定し、軸体３０の回りにコネクタ本体１１Ａ，１２Ａを回転させて所定の位置で固定することにより、コネクタ本体１１Ａ，１２Ａのケーブル接続口の方向を三次元的に設定することができる。

第２形態では、第１形態に対して、より自由度高くコネクタ本体１１Ａ，１２Ａのケーブル接続口の向きを変更することができ、より汎用性を向上することができる。

本発明の実施の第１形態に係り、電源装置の外部接続端子を示す全体図 同上、外部接続端子の向きを変更する場合の説明図 同上、終端バスバーの具体例を示す説明図 同上、外部接続端子の第１の取付け例を示す説明図 同上、外部接続端子の第２の取付け例を示す説明図 同上、外部接続端子の第３の取付け例を示す説明図 本発明の実施の第２形態に係り、外部接続端子の説明図

符号の説明

１ 電源装置
１０ 電源端子部
１１，１２，１１Ａ，１２Ａ コネクタ本体
２０，２１ バスバー
３０ 軸体

Claims (4)

1. 電源装置内の蓄電体或いは発電体に接続される終端端子と、この終端端子から外部に電力を供給する外部端子とを接続する外部接続端子構造であって、
   上記終端端子を、円或いは多角形の中心と円周或いは多角形の辺とを描いて互いに異なる極性となる２つの端子で形成し、
   上記外部端子を、上記円或いは多角形の中心と上記円周或いは多角形の辺の所定の位置とで上記終端端子の２つの端子に同じ極性で接触可能な２つの端子で形成したことを特徴とする電源装置の外部接続端子構造。
2. 上記外部端子の上記２つの端子は、一方の端子を中心として他方の端子が回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の電源装置の外部接続端子構造。
3. 上記外部端子は、上記終端端子から切り離し可能に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置の外部接続端子構造。
4. 上記外部端子の上記２つの端子は、軸体の両端に首振り可能に取付けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一に記載の電源装置の外部接続端子構造。

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