JP2007280898A - Terminal connection structure, power storage mechanism, and electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、端子接続構造および蓄電機構ならびに電動車両に関し、特に、過大な電流が流れた際に接続を解消して電気機器を保護する端子接続構造ならびに該構造を含む蓄電機構および電動車両に関する。 The present invention relates to a terminal connection structure, a power storage mechanism, and an electric vehicle, and more particularly, to a terminal connection structure that protects an electrical device by releasing connection when an excessive current flows, and a power storage mechanism and an electric vehicle including the structure.
複数の電池セルを組合わせて形成された組電池が従来から知られている。
たとえば、特開2005−183070号公報(特許文献1)においては、銅端子とアルミニウム端子とを部分的に重なり合わせて互いに接続する端子接続構造を有する組電池が開示されている。ここでは、銅端子とアルミニウム端子との重なり部分の中心部を超音波溶接により接合している。
Conventionally, an assembled battery formed by combining a plurality of battery cells is known.
For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2005-183070 (Patent Document 1) discloses an assembled battery having a terminal connection structure in which a copper terminal and an aluminum terminal are partially overlapped and connected to each other. Here, the central part of the overlapping part of the copper terminal and the aluminum terminal is joined by ultrasonic welding.
また、特開平10−188946号公報(特許文献2)においては、過大な電流が流れた際に溶断する可溶片を有する電池が開示されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 10-188946 (Patent Document 2) discloses a battery having a fusible piece that melts when an excessive current flows.
また、特開2001−338635号公報(特許文献3)においては、電極固定部と電線固定部とを係止ピンで固定し、過大な電流が流れた際に該係止ピンが溶断するバッテリターミナルの構造が開示されている。 In JP 2001-338635 A (patent document 3), an electrode fixing part and an electric wire fixing part are fixed with a locking pin, and when an excessive current flows, the locking pin is blown out. The structure of is disclosed.
また、特開2002−260630号公報(特許文献4)においては、アルミニウム製電極と銅製リード線との接合に加熱圧接法が用いられることが開示されている。
特許文献1に記載されたような組電池において、短絡などにより各端子間に大電流が流れた場合、電池に大電流が流れ電池機能が損なわれる場合がある。したがって、過大な電流が流れた際に、該電流を遮断することが可能な端子接続構造を設けることが望まれる。他方、電気機器の安定した動作を確保する観点からは、通常時には一定の強度および通電性が確保される端子接続構造が望まれる。特許文献2〜4に記載の接続構造によっても、必ずしも十分に上記2つの要請を満たすことができない。 In a battery pack as described in Patent Document 1, when a large current flows between the terminals due to a short circuit or the like, a large current flows through the battery, and the battery function may be impaired. Therefore, it is desirable to provide a terminal connection structure capable of interrupting an excessive current when it flows. On the other hand, from the viewpoint of ensuring stable operation of electrical equipment, a terminal connection structure that ensures a certain level of strength and conductivity is normally desired. Even with the connection structures described in Patent Documents 2 to 4, the above two requirements cannot be sufficiently satisfied.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、通常時には一定の強度および通電性を確保しながら過大な電流が流れた際には確実に該電流を遮断することが可能な端子接続構造ならびに該構造を含む蓄電機構および電動車両を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to ensure that when an excessive current flows while ensuring a certain level of strength and electrical conductivity during normal operation, the current is reliably supplied. It is an object to provide a terminal connection structure that can be cut off, a power storage mechanism including the structure, and an electric vehicle.
本発明に係る端子接続構造は、過大な電流が流れた際に接続を解消して電気機器を保護する端子接続構造であって、第1導電部材と、第1導電部材と電気的に接続される第2導電部材と、第1と第2導電部材の間に形成された溶断部とを備える。ここで、溶断部は、第1と第2導電部材の接合面に沿って並ぶように形成された第1と第2溶断部を含む。そして、第1溶断部は第2溶断部に対して相対的に接合強度が高く、第2溶断部は第1溶断部に対して相対的に融点が低い。 The terminal connection structure according to the present invention is a terminal connection structure that protects an electrical device by releasing the connection when an excessive current flows, and is electrically connected to the first conductive member and the first conductive member. A second conductive member, and a fusing part formed between the first and second conductive members. Here, the fusing part includes a first fusing part and a second fusing part formed so as to be aligned along the joint surface of the first and second conductive members. The first fusing part has a relatively high bonding strength with respect to the second fusing part, and the second fusing part has a relatively low melting point with respect to the first fusing part.
上記構成によれば、接合強度が高い第1溶断部が設けられることにより、第1と第2導電部材の接合強度を一定以上確保することができる。一方で、過大な電流が流れた際には、まず融点が低い第2溶断部が溶解し、電流が第1溶断部に集中する。そして、第1溶断部における発熱が大きくなり、第1溶断部も溶解する。この結果、第1と第2導電部材間を流れる電流が遮断される。以上のように、通常時には一定の強度および通電性を確保しながら過大な電流が流れた際には確実に該電流を遮断することが可能な端子接続構造が提供される。 According to the above configuration, by providing the first fusing part with high bonding strength, the bonding strength between the first and second conductive members can be ensured at a certain level or more. On the other hand, when an excessive current flows, the second fusing part having a low melting point is first melted, and the current is concentrated on the first fusing part. And heat_generation | fever in a 1st fusing part becomes large, and a 1st fusing part also melt | dissolves. As a result, the current flowing between the first and second conductive members is interrupted. As described above, it is possible to provide a terminal connection structure that can reliably cut off an electric current when an excessive current flows while ensuring a certain strength and energization in a normal state.
上記端子接続構造において、好ましくは、第1と第2導電部材の接合面上における第2溶断部の面積は第1溶断部の面積よりも広い。 In the terminal connection structure, preferably, the area of the second fusing part on the joint surface between the first and second conductive members is larger than the area of the first fusing part.
これにより、第2溶断部が溶解した後、より効果的に第1溶断部に電流を集中させることができる。この結果、第2溶断部が溶断した後の第1溶断部における発熱が大きくなり、第1溶断部をより確実に溶解させることができる。 Thereby, after a 2nd fusing part melt | dissolves, an electric current can be concentrated on a 1st fusing part more effectively. As a result, the heat generation in the first melted part after the second melted part is melted is increased, and the first melted part can be more reliably dissolved.
上記端子接続構造において、1つの例として、第2溶断部は第1溶断部よりも融点の低い導電性の接合材を含む。また、1つの例として、第1溶断部は第1と第2導電部材の母材どうしを互いに接触させて接合することで形成された部分を含む。 In the terminal connection structure, as one example, the second fusing part includes a conductive bonding material having a melting point lower than that of the first fusing part. As one example, the first fusing part includes a part formed by bringing the base materials of the first and second conductive members into contact with each other.
本発明に係る蓄電機構は、接続端子を有する蓄電セルを複数並列して形成される蓄電機構であって、複数の蓄電セルにおける接続端子間を電気的に接続するバスバーを備える。そして、バスバーは上述した端子接続構造を含む。また、本発明に係る電動車両は、上述した蓄電機構を備える。 The power storage mechanism according to the present invention is a power storage mechanism formed by paralleling a plurality of power storage cells having connection terminals, and includes a bus bar that electrically connects the connection terminals of the plurality of power storage cells. The bus bar includes the terminal connection structure described above. The electric vehicle according to the present invention includes the above-described power storage mechanism.
これにより、通常時には一定の強度および通電性が確保され、過大な電流が流れた際には確実に電流を遮断するバスバーを有する蓄電機構および該蓄電機構を備えた電動車両が得られる。 Thereby, a constant strength and energization are ensured in normal times, and an electric storage mechanism having a bus bar that reliably cuts off current when an excessive current flows and an electric vehicle equipped with the electric storage mechanism are obtained.
本発明によれば、通常時には一定の強度および通電性を確保しながら過大な電流が流れた際には確実に該電流を遮断する端子接続構造を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a terminal connection structure that reliably cuts off a current when an excessive current flows while ensuring a certain strength and energization in a normal state.
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below. Note that the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may not be repeated.
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。 Note that in the embodiments described below, when referring to the number, amount, and the like, the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified. In the following embodiments, each component is not necessarily essential for the present invention unless otherwise specified. In addition, when there are a plurality of embodiments below, it is planned from the beginning to appropriately combine the features of each embodiment unless otherwise specified.
図1は、本発明の1つの実施の形態に係る端子接続構造が適用される蓄電機構を含むハイブリッド車両(HV:hybrid vehicle)を示す図である。なお、本願明細書において、「電動車両」はハイブリッド車両に限定されず、たとえば燃料電池車や電気自動車も「電動車両」に含まれる。また、後述する「内燃機関」としてのエンジンは、ガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。そして、後述する「蓄電機構」としての二次電池に代えて、キャパシタが用いられてもよい。 FIG. 1 is a diagram showing a hybrid vehicle (HV) including a power storage mechanism to which a terminal connection structure according to one embodiment of the present invention is applied. In the present specification, the “electric vehicle” is not limited to the hybrid vehicle, and for example, a fuel cell vehicle and an electric vehicle are also included in the “electric vehicle”. An engine as an “internal combustion engine” to be described later may be a gasoline engine or a diesel engine. A capacitor may be used instead of a secondary battery as a “storage mechanism” described later.
図1を参照して、ハイブリッド車両1は、エンジン100と、モータジェネレータ200と、PCU(Power Control Unit)300と、充放電可能な二次電池であるバッテリ400と、動力分割機構500と、ディファレンシャル機構600と、ドライブシャフト700と、前輪である駆動輪800L,800Rとを含んで構成される。
Referring to FIG. 1, hybrid vehicle 1 includes an
図1に示すように、エンジン100と、モータジェネレータ200と、PCU300と、動力分割機構500とは、エンジンルーム内に配設される。モータジェネレータ200とPCU300とは、ケーブル300Aにより接続される。PCU300とバッテリ400とは、ケーブル400Aにより接続される。また、エンジン100およびモータジェネレータ200からなる動力出力装置は、動力分割機構500を介してディファレンシャル機構600に連結されている。ディファレンシャル機構600は、ドライブシャフト700を介して駆動輪800L,800Rに連結されている。
As shown in FIG. 1,
次に、図2を用いて、モータジェネレータ200およびその周辺の構成についてより詳細に説明する。
Next, the configuration of the
図2を参照して、モータジェネレータ200は、モータジェネレータ210,220を含む。モータジェネレータ210,220は、電動機および発電機の少なくとも一方の機能を有する回転電機である。動力分割機構500とディファレンシャル機構600との間には減速機構550が設けられる。また、ディファレンシャル機構600は、ドライブシャフト受け部650を介してドライブシャフト700と接続される。モータジェネレータ210,220、動力分割機構500、減速機構550およびディファレンシャル機構600は、ケーシング900内に設けられる。
Referring to FIG. 2,
モータジェネレータ210,220は、それぞれ、ハウジング900に設けられた端子台910,920を介してケーブル300A1,300A2と電気的に接続される。ケーブル300A1,300A2の他端は、PCU300に接続されている。PCU300は、ケーブル400Aを介してバッテリ400と電気的に接続される。これにより、バッテリ400とモータジェネレータ210,220とが電気的に接続される。
動力分割機構500は、たとえば、複数のプラネタリギヤにより構成され、動力分割機能と、減速機能とを有する。ここで、複数のプラネタリギヤにおけるリングギヤを、1つの筒状部材により構成してもよい。
ハイブリッド車両の走行時において、エンジン100から出力された動力は、シャフト150に伝達され、動力分割機構500により2経路に分割される。
When the hybrid vehicle travels, the power output from the
上記2経路のうちの一方は、減速機構550から、ディファレンシャル機構600を介してドライブシャフト受け部650に伝達される経路である。ドライブシャフト受け部650に伝達された駆動力は、ドライブシャフト700を介して駆動輪800L,800Rに回転力として伝達されて、車両を走行させる。
One of the two paths is a path that is transmitted from the
もう一方は、モータジェネレータ210を駆動させて発電する経路である。モータジェネレータ210は、動力分割機構500により分配されたエンジンの動力により発電する。モータジェネレータ210により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ400の状態に応じて使い分けられる。たとえば、車両の通常走行時および急加速時においては、モータジェネレータ210により発電された電力はそのままモータジェネレータ220を駆動させる電力となる。一方、バッテリ400において定められた条件の下では、モータジェネレータ210により発電された電力は、PCU300内に設けられたインバータおよびコンバータ(図示せず)を介してバッテリ400に蓄えられる。
The other is a path for driving the
モータジェネレータ220は、バッテリ400に蓄えられた電力およびモータジェネレータ210により発電された電力のうちの少なくとも一方の電力により駆動する。モータジェネレータ220の駆動力は、減速機構550からディファレンシャル機構600を介してドライブシャフト受け部650に伝達される。このようにすることで、モータジェネレータ220からの駆動力によりエンジン100の駆動力をアシストしたり、モータジェネレータ220からの駆動力のみによりハイブリッド車両1を走行させたりすることができる。
一方、ハイブリッド車両1の回生制動時には、駆動輪800L,800Rは車体の慣性力により回転させられる。駆動輪800L,800Rからの回転力によりドライブシャフト受け部650、ディファレンシャル機構600および減速機構550を介してモータジェネレータ220が駆動される。このとき、モータジェネレータ220が発電機として作動する。このように、モータジェネレータ220は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作用する。モータジェネレータ220により発電された電力は、PCU300内に設けられたインバータ(図示せず)を介してバッテリ400に蓄えられる。
On the other hand, during regenerative braking of hybrid vehicle 1, drive
図3は、バッテリ400に含まれる電池セル410を示した図である。図3を参照して、電池セル410は、電槽411と、正極端子412Cおよび負極端子412Aを含む接続端子412とを有する。電池セル410は、リチウムイオン電池から構成されている。電槽411の内部には、電池素子が形成されている。正極端子412Cおよび負極端子412Aは、電槽411の内部から外部に延出するように形成されている。正極端子412Cおよび負極端子412Aは、互いに離間した位置から電槽411の外側に突出している。
FIG. 3 is a diagram showing a
図4は、電池セル410を積層してバッテリ400を形成した状態を示す図である。図4を参照して、バッテリ400は、複数の電池セル410と、バスバー420とを含んで構成される。バスバー420は、隣接する電池セル410の正極端子412Cと負極端子412Aとを電気的に接続する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the
図5は、本実施の形態に係る端子接続構造を示した断面図である。図5を参照して、本実施の形態に係る端子接続構造は、バスバー420に適用される。なお、当該接続構造は、全てのバスバー420に適用されてもよいし、一部のバスバー420に適用されてもよい。図5の例では、バスバー420は、第1導電部材421と、第2導電部材422と、溶断部423とを含んで構成される。第1と第2導電部材421,422は、たとえば、銅やアルミニウムを含んで構成される。第1と第2導電部材421,422は、溶断部423を介して電気的に接続されている。これにより、端子間の接続構造が実現される。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the terminal connection structure according to the present embodiment. Referring to FIG. 5, the terminal connection structure according to the present embodiment is applied to
溶断部423は、「高強度部」としての第1溶断部423Aと、「低融点部」としての第2溶断部423Bとから構成される。第1と第2溶断部423A,423Bは、第1と第2導電部材421,422の接合面に沿って並ぶように形成されている。第1溶断部423Aは第2溶断部423Bに対して相対的に強度が高く、第1溶断部423Aにより端子接続構造の強度が一定以上に確保される。また、第2溶断部423Bは第1溶断部423Aに対して相対的に融点が低く、温度が上昇したときに溶断しやすい。第1溶断部423Aは、たとえば、溶接、超音波溶着、圧接などにより構成される。換言すると、図5の例では、第1溶断部423Aは、第1と第2導電部材421,422の母材どうしを互いに接触させて接合することで形成される。一方、第2溶断部423Bは、第1溶断部423Aよりも融点の低い導電性の接合材(たとえば、はんだ,導電性接着剤など)により構成される。なお、第1と第2導電部材421,422の接合面上において、第2溶断部423Bは第1溶断部423Aよりも面積が広くなるように形成されている。
The fusing
バッテリ400は、たとえば200V以上の高電圧の蓄電機構である。ここで、バッテリ400において短絡が生じるなどしてバスバー420に大電流が流れると、バッテリ400の機能が損なわれることが懸念される。これに対し、溶断部423を含むバスバー420は、以下の作用により大電流を遮断してバッテリ400を保護する。
バスバー420に大電流が流れると、第1と第2導電部材421,422および溶断部423は急速に発熱する。これにより、まず、比較的融点の低い第2溶断部423Bが溶解する。そして、短絡電流が、第1溶断部423Aに集中し、第1溶断部423Aはさらに発熱する。この結果、相対的に融点が高い第1溶断部423Aも溶断し、短絡電流が遮断される。このように、バスバー420は、通常時には一定の強度および通電性を確保しながら、大電流が流れた際には溶断して該電流を確実に遮断する。
When a large current flows through the
図6は、図5の変形例に係るバスバー420を示す図である。図6を参照して、本変形例においては、第1溶断部423Aは、第2溶断部423Bよりも融点の高い導電性の接合材により形成されている。このような構成によっても、上記と同様の作用効果を得ることができる。
FIG. 6 is a view showing a
本実施の形態に係る端子接続構造によれば、接合強度が高い第1溶断部423Aが設けられることにより、第1と第2導電部材421,422の接合強度を一定以上確保することができる。一方で、過大な電流が流れた際には、第1と第2溶断部423A,423Bが溶解し、第1と第2導電部材421,422間を流れる電流が遮断される。このように、本実施の形態に係る端子接続構造は、通常時には一定の強度および通電性を確保しながら過大な電流が流れた際には確実に該電流を遮断することが可能なものである。
According to the terminal connection structure according to the present embodiment, by providing the
また、上記端子接続構造において、第2溶断部423Bの面積を第1溶断部423Aの面積よりも広くすることにより、第2溶断部423Bが溶解した後、より効果的に第1溶断部423Aに電流を集中させることができる。この結果、第2溶断部423Bが溶断した後の第1溶断部423Aにおける発熱が大きくなり、第1溶断部423Aをより確実に溶解させることができる。
Further, in the terminal connection structure, by making the area of the
上述した構成について要約すると、以下の様になる。すなわち、本実施の形態に係る端子接続構造は、過大な電流が流れた際に接続を解消して「電気機器」としてのバッテリ400を保護する端子接続構造であって、第1導電部材421と、第1導電部材421と電気的に接続される第2導電部材422と、第1と第2導電部材421,422の間に形成された溶断部423とを備える。ここで、溶断部423は、第1と第2導電部材421,422の接合面に沿って並ぶように形成された第1と第2溶断部423A,423Bを含む。そして、第1溶断部423Aは第2溶断部423Bに対して相対的に接合強度が高く、第2溶断部423Bは第1溶断部423Aに対して相対的に融点が低い。
The above configuration is summarized as follows. That is, the terminal connection structure according to the present embodiment is a terminal connection structure that eliminates the connection when an excessive current flows and protects the
本実施の形態に係る「蓄電機構」としてのバッテリ400は、「接続端子」としての正極端子412Cおよび負極端子412Aを有する「蓄電セル」としての電池セル410を複数並列して形成されるものであって、複数の電池セル410における正極端子412Cおよび負極端子412A間を電気的に接続するバスバー420を備える。そして、バスバー420は上述した端子接続構造を含む。
The
なお、バッテリ400は「電気機器」の一例であって、「電気機器」はこれに限定されるものではない。車両に搭載される他の「電気機器」としては、たとえば、モータジェネレータ210,220や、PCU300などが考えられる。さらに、「電気機器」は、必ずしも車両に搭載されるものでなくてもよい。
The
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 ハイブリッド車両、100 エンジン、150 シャフト、200,210,220 モータジェネレータ、300 PCU、300A,300A1,300A2,400A ケーブル、400 バッテリ、410 電池セル、411 電槽、412 接続端子、412A 負極端子、412C 正極端子、420 バスバー、421 第1導電部材、422 第2導電部材、423 溶断部、423A 第1溶断部、423B 第2溶断部、500 動力分割機構、550 減速機構、600 ディファレンシャル機構、650 ドライブシャフト受け部、700 ドライブシャフト、800L,800R 駆動輪、900 ハウジング、910,920 端子台。 1 hybrid vehicle, 100 engine, 150 shaft, 200, 210, 220 motor generator, 300 PCU, 300A, 300A1, 300A2, 400A cable, 400 battery, 410 battery cell, 411 battery case, 412 connection terminal, 412A negative electrode terminal, 412C Positive electrode terminal, 420 bus bar, 421 first conductive member, 422 second conductive member, 423 fusing part, 423A first fusing part, 423B second fusing part, 500 power split mechanism, 550 reduction mechanism, 600 differential mechanism, 650 drive shaft Receiving part, 700 drive shaft, 800L, 800R driving wheel, 900 housing, 910, 920 terminal block.
Claims (6)
第1導電部材と、
前記第1導電部材と電気的に接続される第2導電部材と、
前記第1と第2導電部材の間に形成された溶断部とを備え、
前記溶断部は、前記第1と第2導電部材の接合面に沿って並ぶように形成された第1と第2溶断部を含み、
前記第1溶断部は前記第2溶断部に対して相対的に接合強度が高く、
前記第2溶断部は前記第1溶断部に対して相対的に融点が低い、端子接続構造。 It is a terminal connection structure that protects electrical equipment by removing the connection when an excessive current flows,
A first conductive member;
A second conductive member electrically connected to the first conductive member;
A fusing part formed between the first and second conductive members,
The fusing part includes a first fusing part and a second fusing part formed so as to be aligned along the joint surface of the first and second conductive members,
The first fusing part has a relatively high bonding strength with respect to the second fusing part,
The second fusing part is a terminal connection structure in which the melting point is relatively low with respect to the first fusing part.
複数の前記蓄電セルにおける前記接続端子間を電気的に接続するバスバーを備え、
前記バスバーは、請求項1から請求項4のいずれかに記載の端子接続構造を含む、蓄電機構。 A power storage mechanism formed in parallel with a plurality of power storage cells having connection terminals,
A bus bar for electrically connecting the connection terminals in the plurality of the storage cells,
The said bus-bar is an electrical storage mechanism containing the terminal connection structure in any one of Claims 1-4.
Priority Applications (1)
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JP2006109341A JP2007280898A (en) | 2006-04-12 | 2006-04-12 | Terminal connection structure, power storage mechanism, and electric vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
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