JP2011210424A - 電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電極端子を有する複数の単電池を具備する組電池と、電極端子に挿通されるC型の第1端子と、第1端子と嵌合すると共に電気計測線に接続された第2端子と、電気計測線に接続され組電池のパラメータを計測する計測部とを有し、第1端子は、少なくとも内周部の一部が電極端子に接触する端子本体と、端子本体の外周部から端子本体の径方向外方側に向けて突出する2つの突出片とを備え、第2端子は、突出片が嵌合する挿入孔部を備え、挿入孔部と突出片とが嵌合して第1端子が縮径することで、第1端子が電極端子に固定されることを特徴とする。
【選択図】図8
Description
また、電気計測線の他の固定方法としては、隣接する複数の単電池の電極端子同士を連結するバスバー(導電体)を固定するボルトとバスバーとの間に電気計測線の接触部が挿通され、この接触部をボルトで締め付けることにより固定される。
さらに、バスバーの上部に電気計測線の接触部がボルトにより接続・固定される場合には、ボルトの緩みによる接触抵抗の変化に加え、バスバーと電極端子との接触抵抗の変化も考慮しなければならない。
すなわち、上述したいずれの手法により電気計測線を接続・固定したとしても、ネジやボルトを用いて電気計測線の接触部を接続・固定しているため、ネジやボルトの緩みによる接触抵抗の変化は避けることができず、単電池のパラメータ値を計測する場合に計測誤差が生じてしまうという問題があった。また、ネジやボルトでの上記接続・固定は煩雑であり、短時間での当該接続・固定の処理が困難という問題もあった。
すなわち、本発明に係る電池システムは、電極端子を有する複数の単電池を具備する組電池と、前記電極端子に挿通されるC型の第1端子と、前記第1端子と嵌合すると共に電気計測線に接続された第2端子と、前記電気計測線に接続され前記組電池のパラメータを計測する計測部とを有し、前記第1端子は、少なくとも内周部の一部が前記電極端子に接触する端子本体と、前記端子本体の外周部から前記端子本体の径方向外方側に向けて突出する2つの突出片とを備え、前記第2端子は、前記突出片が嵌合する挿入孔部を備え、前記挿入孔部と前記突出片とが嵌合して前記第1端子が縮径することで、前記第1端子が前記電極端子に固定されることを特徴とする。
(第一実施形態)
図1は、図12で示す本発明の第一実施形態の電池システム100で用いる組電池1の側面断面図であり、図2は、図1に示す組電池の上面断面図であり、図3は、図1に示す組電池の要部の斜視図である。
組電池1は、充放電可能な二次電池である単電池2が複数設けられたものであって、電池システム100の電源、例えば、深海探査機や電気自動車等の移動体の駆動用電源、或いは電力貯蔵装置や無停電電源装置等の定置用装置が供給する電源に用いられる。
電池システム100は、電気モータ等の電力負荷103と、電力負荷103に電力供給を行う組電池1が2つ直列接続された組電池と、組電池1を構成する複数の単電池(二次電池)2A〜2Fのそれぞれのパラメータ(例えば電圧)に対応するアナログ信号を各々に対応する電気計測線19を介して受信するCMU(Cell Monitoring Unit)112a、112bと、これらCMUから上記パラメータに関する情報を受信するBMU(Battery Management Unit)113と、BMU113からの当該情報に基づき、電力負荷103を制御または当該情報をオペレータ又は運転者に表示部105を介して表示等させる上位制御装置104とを備えている。
図1および2に示すように、収納容器5は、単電池2及び制御部4が収納されると共に有底角筒状に形成されて開口部6aを有する下部筐体6と、下部筐体6の開口部6aを開閉する蓋体である上部筐体7とを備えており、これらの下部筐体6及び上部筐体7は、いずれも例えば合成樹脂等の絶縁体で形成されている。
この下部筐体6には、下部筐体6の内部を長手方向に二つに仕切る仕切壁6bが設けられており、複数の単電池2が収容される単電池室9aと、制御部4が収容される制御部室9bとが形成されている。
単電池2の上面2cには、円柱状に形成されると共に上方に向けて突出する一対の電極端子10が設けられており、一方の電極端子10が正極、他方の電極端子10が負極となっている。
複数の単電池2のうち長手方向の両端に配置された単電池2においては、図2に示すように、隣接する単電池2と接続されていない電極端子10がバスバー11の一端に接続され、バスバー11の他端は収納容器5の例えば上部筐体7に形成された挿通孔7aにそれぞれ挿通されて外部に露出され、それぞれが組電池1の正極又は負極となっている。組電池1が2つ直列接続された組電池の正極と負極は、後述の電力負荷103に接続される。
なお、図2においては、後述の第1端子21及び電気計測線19の一端に接続された第2端子31からなる連結端子ユニット20は、長手方向一端の単電池2に設けられたものだけを図示している。しかしながら、実際には各単電池2毎に連結端子ユニット20が設けられており、それぞれの電気計測線19の他端がCMU112a又は112bに接続されている。すなわち、ここでは他の単電池2に設けられたものの図示を省略している。
図4に示すように、連結端子ユニット20は、電極端子10側に挿通される第1端子21と、制御部4に接続された電気計測線19に電気的に結合されると共に第1端子21と嵌合する第2端子31とからなっている。
図5〜図7に示すように、本実施形態では、第1端子21は、端子本体22と、一対の突出片23,24とを備えている。この第1端子21は、導電性の良好な金属部材(例えば、銅)からなっている。
この端子本体22は、内周面(内周部)22bにおいてそれぞれ径方向内側に突出する三つの突起22eを備えている。この三つの突起22eは、互いに間隔を空けて周方向に等間隔で環状に配置されている。
突出片23、24は、図1におけるX方向から見た際にそれぞれ先細りの略台形状に形成され、間隙Cを挟んで対称的に配置されている。
なお、この間隙Cにより、後述の縮径が可能となる。
挿入孔部34は、それぞれ突出片23、24の先端23d、24dにおける外側部間寸法D1よりも大きく、基端23c、24cにおける外側部間寸法D2よりも小さく開口している(図8参照)。
この挿入孔部34は、図4に示すように、中央が仕切壁34cによって幅方向に区画されており、突出片23、24をそれぞれ挿入可能な孔34a、34bが形成されている。すなわち、この挿入孔部34の幅方向の開口寸法をLとすると(図8参照)、D1<L<D2となっている。なお、仕切壁34cの板厚tは、上述の間隙Cよりも十分に小さいものとなっている。
孔34a、34bのそれぞれにおける内周面34d、34eからは、突出部35、36が突出している(図8,図10参照)。
なお、孔34a、34bの開口における断面形状は、本実施形態においては半円状となっている。もともと略平板状であった上記金属部材を両側から半円状に曲げて変形させることで嵌合部33および仕切壁34cを形成しており、この際に上記半円状の断面形状が得られる。もちろん、この断面形状は半円状に限られず、それぞれ突出片23、24の先端23d、24dの形状と相似形状となるよう上記金属部材を変形させてもよい。これにより、挿入孔部34と突出片23、24との接触面積を確保しながら、突出片23、24を挿入孔部34に挿入することができる。
図8に示すように、第1端子21の端子本体22を電極端子10の外周面10aに沿って挿通させ、一方で、突出片23、24の先端23d、24dに第2端子31の挿入孔部34の開口を対向させる。
この位置からさらに第2端子31を端子本体22側に相対移動させると、外側部間寸法Dが挿入孔部34の開口寸法Lと等しくなるように、突出片23、24が相互に近接すると共に、端子本体22が縮径する。
さらに、第2端子31を端子本体22側に相対移動させて、端子本体22がさらに縮径すると、三つの突起22eが電極端子10の外周面10aに三点接触した後、外周面10aに押圧されて圧潰する。この圧潰により電極端子10と端子本体22との接触面積が増大して電極端子10と端子本体22間の抵抗を下げることができる。また、三つの突起22eが圧潰した状態で接触が維持されるので、接触抵抗が変化せずに安定したものとすることができる。
このように、第2端子31を端子本体22側に十分に押し込んで、突出片23、24と内周面34d、34eとの摩擦力をそれぞれ大きくして、第2端子31と第1端子21との嵌合を完了させる。この際、仕切壁34cが内側面23a、24aの双方から押圧され、比較的に強い摩擦力が得られる。
上記BMU113は、当該正確な計測値に基づき、例えば異常の単電池2を特定して上記電池システム内の上位制御装置104にその情報を送信し、これを受信した上位制御装置104は異常信号を表示部105に送信する。そして、当該異常信号を受信した表示部105は、発光または音を発する等してオペレータまたは運転者に異常である旨を通知する。また、上位制御装置104は、電池システムの負荷に供給される組電池1の電力を制限するなどする。すなわち、正確なパラメータを計測することができるので、電池システムの安全性をより向上させることができる。
これにより、比較的容易に、連結端子ユニット20を電極端子10に装着することができる。
また、上述した実施の形態では、三つの突起22eを設ける構成としたが、一つや二つであっても良いし、四つ以上設けてもよい。
従って、第1端子21に突出部を、第2端子31の波状部を適宜設けてもよい。
また、これら波状部と突出部がなくとも突出片23、24と内周面34d、34eとの摩擦力だけで上記縮径の状態が維持できる場合には、突出部と波状部は必ずしも設ける必要はなく、適宜割愛してもよい。
また、上述した実施の形態では、端子本体22の形状をC型円環状としたが、形状としてはC型多角形状でもよく、端子本体22の内周面において電極端子10と接触できるものであればよい。
2(2A〜2F)…単電池
10…電極端子
10a…外周面(外周)
19…電気計測線
20…連結端子ユニット
21…第1端子
22…端子本体
22a…外周面(外周部)
22b…内周面(内周部)
22c…一端
22d…他端
22e…突起
23,24…突出片
23b,24b…外側面(外側部)
23c,24c…基端
23d,24d…先端
23f,24f…波状部
31…第2端子
33…嵌合部
34…挿入孔部
34c…内周面(内周)
35,36…突出部
100…電池システム
D(D1,D2)…外側面間の寸法
Claims (5)
- 電極端子を有する複数の単電池を具備する組電池と、
前記電極端子に挿通されるC型の第1端子と、
前記第1端子と嵌合すると共に電気計測線に接続された第2端子と、
前記電気計測線に接続され前記組電池のパラメータを計測する計測部とを有し、
前記第1端子は、
少なくとも内周部の一部が前記電極端子に接触する端子本体と、
前記端子本体の外周部から前記端子本体の径方向外方側に向けて突出する2つの突出片とを備え、
前記第2端子は、
前記突出片が嵌合する挿入孔部を備え、
前記挿入孔部と前記突出片とが嵌合して前記第1端子が縮径することで、前記第1端子が前記電極端子に固定されることを特徴とする電池システム。 - 前記突出片の寸法が、前記突出片の先端から基端に向かうに従って漸次大きくなるよう形成され、
前記第2端子の前記挿入孔部の開口寸法は、前記突出片の先端の寸法より大きく、前記突出片の基端における寸法よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の電池システム。 - 前記第1端子は、前記突出片の外周面の少なくとも一部に波状に形成された波状部を備え、
前記第2端子は、前記挿入孔部の内周面から突出し、前記波状部と係合する突出部を有することを特徴とする請求項2に記載の電池システム。 - 前記第1端子は、その本体の内周部に互いに間隔を空けて設けられると共に、それぞれ前記電極端子の外周面に接触する少なくとも3つの突起を有することを特徴とする請求項3に記載の電池システム。
- 前記計測部の計測した前記パラメータに基づくデータを表示する表示部をさらに有することを特徴とする請求項4に記載の電池システム。
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