JP2009289428A - Power source control device of battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の電池モジュールを直列に接続して構成される組電池の電源制御装置に関する。 The present invention relates to a battery pack power supply control device configured by connecting a plurality of battery modules in series.
モータのみで走行する電気自動車、又はエンジンとモータで走行するハイブリッド自動車における駆動用モータの電源として用いられるニッケル・水素蓄電池、リチウムイオン蓄電池等は、一般に、単位電池(セル)を複数個直列に接続して電池モジュールを構成し、この電池モジュールを電池収納箱内に複数個収納し、これらを直列に接続して組電池とする構成をとっている。 Nickel-hydrogen storage batteries, lithium ion storage batteries, etc. used as power sources for drive motors in electric vehicles that run only with motors or hybrid vehicles that run with engines and motors are generally connected in series. Thus, a battery module is configured, and a plurality of the battery modules are stored in a battery storage box, and these are connected in series to form a battery pack.
例えば、電気自動車、又はハイブリッド自動車用の駆動モータのための電源としては、エネルギー密度、出力密度、サイクル寿命等の基本特性に優れている密閉型ニッケル・水素蓄電池が主に使用されているが、近年エネルギー密度等の基本性能がより高いリチウムイオン電池が注目され、実用化すべく盛んに研究開発が行われている。 For example, as a power source for a drive motor for an electric vehicle or a hybrid vehicle, a sealed nickel-hydrogen storage battery that is excellent in basic characteristics such as energy density, output density, and cycle life is mainly used. In recent years, lithium ion batteries having higher basic performances such as energy density have attracted attention, and research and development has been actively conducted for practical use.
高圧バッテリとしての組電池は、コンタクタ、ヒューズ、ブレーカ(遮断器)を介し、更にパワー駆動ユニット(PDU)を介して走行用のモータに接続されている。ここで、コンタクタ、ヒューズ、ブレーカ等、高圧バッテリの保護機能を有する部品が車両の各所に分散して配置されていると、メインテナンス性の低下を招くため、従来から様々な配置が提案されている。 The assembled battery as a high-voltage battery is connected to a traveling motor via a contactor, a fuse, and a breaker (breaker), and further via a power drive unit (PDU). Here, when parts having a high voltage battery protection function such as contactors, fuses, breakers, etc. are dispersed and arranged in various parts of the vehicle, the maintenance performance is deteriorated, so various arrangements have been proposed conventionally. .
例えば、特開平11−162445号公報では、電池収納箱内に電池モジュールを複数個収納するとともに、2個の電池モジュール分の空きスペースを設け、この空きスペースに電気接続箱を収納して、電気接続箱内にメインコンタクタリレー及び安全プラグ(ブレーカ)を収納した構成が提案されている。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-162445, a plurality of battery modules are stored in a battery storage box, and an empty space for two battery modules is provided. A configuration in which a main contactor relay and a safety plug (breaker) are housed in a connection box has been proposed.
また、特開平8−162171号公報では、組電池の各電池モジュールについて、その両端間に接続された電圧検出回路と、この電圧検出回路の出力をデジタル信号に変換してシリアル伝送出力する信号変換・伝送回路等を備えた電圧計測ユニットを、それぞれ対応する電池モジュールに近接して設けた組電池の監視装置が提案されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 8-162171 discloses a voltage detection circuit connected between both ends of each battery module of an assembled battery, and a signal converter that converts the output of the voltage detection circuit into a digital signal and outputs it serially. A battery pack monitoring device has been proposed in which a voltage measurement unit including a transmission circuit or the like is provided in the vicinity of a corresponding battery module.
電池モジュール内の隣接する単位電池は正極と負極とが隣接するように配列され、複数のバスバーを有するバスバーモジュールを電池モジュール上に搭載し、バスバーモジュールを介して各電池モジュールを電池制御ユニット(バッテリECU)に接続している。隣接する単位電池の電極へのバスバーの取り付けは、従来は例えば特開2003−45409号公報に示すように、ねじ固定するのが一般的である。
特許文献3に記載されたように、従来は隣接する単位電池へのバスバーの固定はねじ止めで行っていたため、組立て工数が掛かるという問題があった。 As described in Patent Document 3, conventionally, since the bus bar is fixed to the adjacent unit battery by screwing, there is a problem that the number of assembling steps is increased.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、組付け容易且つ簡単な構成で、隣接する単位電池間の接続及び単位電池と電池制御ユニットとの接続を実現可能なバスバーモジュールを有する組電池の電源制御装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to easily connect and connect between adjacent unit cells and between the unit cells and the battery control unit. It is an object of the present invention to provide an assembled battery power control device having a realizable bus bar module.
請求項1記載の発明によると、複数の単位電池を直列に接続して構成される電池モジュールを電池収納箱内に複数並列配置し、各電池モジュールを直列接続した組電池の電源制御装置であって、前記組電池及び各電池モジュールの電圧を制御する電池制御ユニットと、各電池モジュールと前記電池制御ユニットの間に設けられ、隣接する単位電池の正極と負極とを弾性接続する複数のバスバーを有する複数のバスバーモジュールと、を具備したことを特徴とする組電池の電源制御装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an assembled battery power control device in which a plurality of battery modules configured by connecting a plurality of unit cells in series are arranged in parallel in a battery storage box, and the battery modules are connected in series. A battery control unit for controlling the voltage of the assembled battery and each battery module, and a plurality of bus bars provided between each battery module and the battery control unit and elastically connecting the positive electrode and the negative electrode of the adjacent unit cells. A battery pack power supply control device comprising: a plurality of bus bar modules.
請求項2記載の発明によると、請求項1記載の発明において、前記各バスバーは中継基板接続用のリードピンを一体的に形成したリードピン一体型バスバーから構成されることを特徴とする組電池の電源制御装置が提供される。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, each bus bar is composed of a lead pin integrated bus bar in which lead pins for connecting to a relay board are integrally formed. A control device is provided.
請求項1記載の発明によると、バスバーモジュールを電池モジュールに取り付けると、バスバーが単位電池の電極に弾性接続されるため、従来のねじ固定を廃止でき、組付け工数を削減できる。更に、ねじ固定に比較して、各単位電池へ与える応力を抑えることが可能である。 According to the first aspect of the present invention, when the bus bar module is attached to the battery module, the bus bar is elastically connected to the electrode of the unit battery, so that the conventional screw fixing can be eliminated and the number of assembling steps can be reduced. Furthermore, it is possible to suppress the stress applied to each unit battery as compared with screw fixing.
請求項2記載の発明によると、リードピン一体型バスバーを使用することにより、単位電池と中継基板との接続を簡単な構成で実現でき、組付け工数を削減することができる。 According to the second aspect of the invention, by using the lead pin integrated bus bar, the connection between the unit battery and the relay substrate can be realized with a simple configuration, and the number of assembling steps can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1を参照すると、本発明実施形態に係る組電池2の分解斜視図が示されている。4は組電池2の電池収納箱であり、例えば樹脂のモールド成型体から形成される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, an exploded perspective view of an assembled battery 2 according to an embodiment of the present invention is shown. Reference numeral 4 denotes a battery storage box of the assembled battery 2, which is formed of, for example, a resin molded product.
電池収納箱4は、横方向に延びる仕切り板6により二つの収納スペースに区画されており、各収納スペース内に三つの電池モジュール10が収納されており、電池収納箱4内には合計6個の電池モジュール10が収納されている。仕切り板6には縦方向に延びる複数の係合溝8が形成されている。
The battery storage box 4 is divided into two storage spaces by a partition plate 6 extending in the lateral direction, and three
電池モジュール10は、例えば8個の単位電池(セル)12を直列接続して構成されている。単位電池12は例えばリチウムイオン電池から構成され、単位電池1個の出力電圧は3.6Vである。本実施形態の組電池2は、6個の電池モジュール10を直列接続して構成されているため、組電池2の出力電圧は3.6×8×6=172.8Vである。
The
図2の拡大図に示すように、8個の単位電池12上には複数のバスバー(本実施形態では8個)30を有するバスモジュール14が、樹脂ボード16に一体的に形成した下方向に延びる複数の係合爪44を仕切り板6の係合溝8に係合することにより搭載されて、電池モジュール10を構成する。
As shown in the enlarged view of FIG. 2, a
樹脂ボード16には、6個のリードピン一体型バスバー30がバスバー保持部34に差し込むことにより搭載されている。リードピン一体型バスバー30はリードピン32を有している。
On the
バスバー保持部34は樹脂ボード16と一体的に形成されており、図3に示すように保持部34の両端に一対の開口部48を有しているため、バスバー30を保持部34に差し込むと、バスバー30の両端部が開口部48から下方に突出する。
Since the bus
よって、バスバーモジュール14を8個の単位電池12上に取り付けると、図4及び図5に示すように、バスバー30が隣接する単位電池12の正電極28a及び負電極28bに接続される。
Therefore, when the
樹脂ボード16は更に、開口部46の対角線の延長線上に形成された2個の位置決めピン36と、上方向に延びる6個の係止爪42を有している。18は中継基板であり、コネクタ20と樹脂ボード16の位置決めピン36が挿入される2個の位置決め穴38と、リードピン一体型バスバー30のリードピン32が挿入される8個のスルーホール40を有している。
The
図1に示すように、各中継基板18に搭載されたコネクタ20はハーネス22に接続されたコネクタ24に嵌合され、ハーネス22の端部のコネクタ26は図6に示したバッテリECU50のバッテリ信号処理用端子に接続される。
As shown in FIG. 1, a
中継基板18を樹脂ボード16に搭載固定するには、樹脂ボード16の位置決めピン36が中継基板18の位置決め穴38に挿入されるように中継基板18を位置決めして、中継基板18を樹脂ボード16上に搭載し、図5に示すように係合爪42により中継基板18を上から係止する。
In order to mount and fix the
これにより、リードピン一体型バスバー30のリードピン32が中継基板18に形成されたスルーホール40中に挿入されることになり、各リードピン32は中継基板18に半田付け接続される。
As a result, the
本実施形態の組電池2の電源制御装置によると、バスバーモジュール14を並んで配置した8個の単位電池12上にワンタッチ係合で搭載することにより、隣接して配置された単位電池12の正極28aと負極28bがリードピン一体型バスバー30に弾性接続されるため、従来のバスバーのねじ固定を廃止でき、簡単な構成で組付け工数を削減できる。更にねじ固定に比較して、各単位電池12への応力を抑えることが可能となる。
According to the power supply control device for the assembled battery 2 of the present embodiment, the
図6を参照すると、上述した実施形態の組電池2のブロック回路図が示されている。コネクタ24は中継基板18に搭載されたコネクタ20に接続され、各中継基板18はハーネス22を介してバッテリECU50のバッテリ信号処理用端子に接続される。よって、バッテリECU50では、各セル12の電圧、各電池モジュール10、組電池2の電圧等を常時検出可能である。
Referring to FIG. 6, a block circuit diagram of the assembled battery 2 of the above-described embodiment is shown. The
コンタクタ54は、プリチャージコンタクタ54aとメインコンタクタ54bを含んでいる。自動車のイグニッションスイッチがONされると、まずプリチャージコンタクタ54aがON作動され、次いで所定のディレーをもってメインコンタクタ54bがON作動される。
The
組電池2の正極端子はPDU(パワー駆動ユニット)60の正極端子及びDV(ダウンコンバータ)64の正極端子に接続される。一方、組電池2の負極端子はPDU60の負極端子及びDV64の負極端子に接続される。
The positive terminal of the assembled battery 2 is connected to the positive terminal of a PDU (power drive unit) 60 and the positive terminal of a DV (down converter) 64. On the other hand, the negative terminal of the assembled battery 2 is connected to the negative terminal of the
これにより、組電池2はPDU60を介してモータ62を駆動するとともに、DV64により電圧を12Vに落として12V系蓄電池66を充電する。さらに、6個の電池モジュール10が直列接続される中間には、ヒューズ56及びブレーカ58が介装されている。
Thereby, the assembled battery 2 drives the
2 組電池
4 電池収納箱
6 仕切り板
8 係合溝
10 電池モジュール
12 単位電池(セル)
14 バスバーモジュール
16 樹脂ボード
18 中継基板
30 リードピン一体型バスバー
42,44 係合爪
50 バッテリECU
56 ヒューズ
58 ブレーカ
60 PDU
62 モータ
64 ダウンコンバータ
2 Battery pack 4 Battery storage box 6 Partition plate 8
14
56
62
Claims (2)
前記組電池及び各電池モジュールの電圧を制御する電池制御ユニットと、
各電池モジュールと前記電池制御ユニットの間に設けられ、隣接する単位電池の正極と負極とを弾性接続する複数のバスバーを有する複数のバスバーモジュールと、
を具備したことを特徴とする組電池の電源制御装置。 A battery module configured by connecting a plurality of unit cells in series and arranged in parallel in a battery storage box, and a battery pack power supply control device in which each battery module is connected in series,
A battery control unit for controlling the voltage of the assembled battery and each battery module;
A plurality of bus bar modules provided between each battery module and the battery control unit, and having a plurality of bus bars that elastically connect the positive electrode and the negative electrode of adjacent unit cells;
A battery pack power supply control device comprising:
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