JP2012243689A - Power supply device, vehicle including the same, and bus bar - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の電池セルをバスバーで接続している電源装置及び電源装置を備える車両並びにバスバーに関し、特にハイブリッド車、燃料電池自動車、電気自動車、電動オートバイ等の電動車両を駆動するモータの電源用、あるいは家庭用、工場用の蓄電用途等に使用される大電流用の電源装置に最適な電源装置及び電源装置を備える車両並びにバスバーに関する。 The present invention relates to a power supply device in which a plurality of battery cells are connected by a bus bar, a vehicle including the power supply device, and a bus bar, and more particularly, a power source for a motor that drives an electric vehicle such as a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, an electric vehicle, and an electric motorcycle. The present invention relates to a power supply device that is optimal for a large-current power supply device used for power storage for home use, household use, factory use, and the like, and a vehicle including the power supply device and a bus bar.
電源装置は、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高く、また並列に接続して充放電電流を大きくできる。したがって、自動車を走行させるモータの電源等に使用される大電流、大出力用の電源装置は、複数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高くしている。この種の用途に使用される電源装置は、大きな電流で充放電されるので、複数の電池セルを電気抵抗の小さい金属プレート製のバスバーで接続している。 The power supply device can connect a large number of battery cells in series to increase the output voltage, and can be connected in parallel to increase the charge / discharge current. Therefore, a high-current, high-output power supply device used for the power supply of a motor that runs an automobile or the like has a plurality of battery cells connected in series to increase the output voltage. Since the power supply device used for this kind of application is charged and discharged with a large current, a plurality of battery cells are connected by a bus bar made of a metal plate having a small electric resistance.
バスバーは、電池セルの電極端子同士を接続している。一般には、複数の電池セルを積層した状態でバインドバー等により締結して電池積層体とし、隣接する電池セルの電極端子をバスバーに開口された丸穴に挿入して、溶接によって固定される。 The bus bar connects the electrode terminals of the battery cells. In general, a plurality of battery cells are stacked and fastened with a bind bar or the like to form a battery stack, and electrode terminals of adjacent battery cells are inserted into round holes opened in the bus bar and fixed by welding.
しかしながら、電池積層体は大電流での充放電によって電池セルが膨張することがあり、この結果電極端子の位置がずれることが生じる。この結果、電極端子とバインドバーとの接続が外れたり、あるいは電極端子と電池セルの外装缶や封口板との取付位置に負荷がかかり、この部分で破損する可能性があった。特に電池セルを角形電池とする場合、電極端子の取り付け部分は必ずしも強度が十分と言えず、電極端子に強い応力が働くと外装缶内部で破損が生じる可能性がある。このため、電極端子をリジッドなバスバーで強固に固定すると、電池セルの変形に電極端子が追従できず、電極端子の電気接続が損なわれる可能性がある。また、電池セルの変形のみならず、外装缶の製造時の公差等によって、バスバーを電池セルの電極端子に取り付ける際の取り付け位置の誤差の吸収も問題となる。 However, in the battery stack, the battery cell may expand due to charging / discharging with a large current, and as a result, the position of the electrode terminal may shift. As a result, there is a possibility that the connection between the electrode terminal and the bind bar is disconnected, or a load is applied to the attachment position between the electrode terminal and the outer can or sealing plate of the battery cell, and this portion may be damaged. In particular, when the battery cell is a square battery, the electrode terminal mounting portion is not necessarily strong enough, and if a strong stress is applied to the electrode terminal, there is a possibility that damage occurs inside the outer can. For this reason, if the electrode terminal is firmly fixed with a rigid bus bar, the electrode terminal cannot follow the deformation of the battery cell, and the electrical connection of the electrode terminal may be impaired. Further, not only the deformation of the battery cell but also the absorption of the error in the attachment position when the bus bar is attached to the electrode terminal of the battery cell due to tolerances at the time of manufacturing the outer can etc. becomes a problem.
一方で、電池積層体の変形や外力に対応したバインドバーが提案されている(特許文献1参照)。この蓄電モジュールは、図15の分解斜視図に示すように波形のバインドバーを用いることで、電極端子が位置ずれしてもバインドバー自体の変形によって変化分を吸収できる。具体的には、蓄電モジュール151に設けられたフランジ部152を支持台部153に押圧する押圧手段として、X軸方向に延びるバネ性を有する波形座金154と、この波形座金154をフランジ部152の上面に押し付けるX軸方向に延びる押さえ板155とを用いている。この結果、電池積層体が振動や外力等で上下動し、一部の電池セルが電池積層体の中間で突出しても、上下動分をバインドバーの変形によって吸収できる。
On the other hand, a bind bar corresponding to deformation and external force of the battery stack has been proposed (see Patent Document 1). As shown in the exploded perspective view of FIG. 15, this power storage module can absorb a change due to deformation of the bind bar itself even if the electrode terminal is displaced by using a corrugated bind bar. Specifically, as a pressing means for pressing the
しかしながら、この構成ではバスバーとして波形座金154と押さえ板155の2枚の金属板を用いる必要があり、バスバーの部品点数が増え構成が複雑化して組み立て工数が増え、コストも上昇する。また、波形とした分、バインドバー構成部分の厚さが大きくなるため、取り付け位置が高くなって電池モジュールのサイズが大きくなるという問題もある。特に近年は電源装置の設置スペースが限られていることから、装置の小型化が強く求められている。
However, in this configuration, it is necessary to use two metal plates of the
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、簡単な構成としつつ電池セルの膨張等に起因する電極端子の位置ずれの変化を吸収可能とした電源装置及び電源装置を備える車両並びにバスバーを提供することにある。 The present invention has been made to solve such conventional problems. A main object of the present invention is to provide a power supply device, a vehicle including the power supply device, and a bus bar that can absorb changes in displacement of electrode terminals due to expansion of battery cells and the like while having a simple configuration.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の側面に係る電源装置によれば、電極端子1aを有する複数の電池セル1と、前記電池セル1同士を積層した状態で、該電池セル1の電極端子1a同士を電気的に接続するため、複数の接続穴6aを開口した金属製のバスバー6と、を備える電源装置であって、前記バスバー6は、前記接続穴6aを開口した面を同一平面としつつ、平面視を波状に形成することができる。これにより、バスバーの形状をほぼ平板状として高さ方向への突出を抑えて小型化を維持しつつ、波形の部分を変形させることで、電池セルの電極端子が水平方向に位置ずれしても、この変化分をバスバーの波形部分の変形によって吸収でき、安定的に電池セルの接続状態を保持できる利点が得られる。
In order to achieve the above object, according to the power supply device of the first aspect of the present invention, a plurality of
また、第2の側面に係る電源装置によれば、前記バスバー6の波形部分を、前記バスバー6の長手方向において等間隔で形成できる。
Moreover, according to the power supply device which concerns on a 2nd side surface, the waveform part of the said bus-
さらに、第3の側面に係る電源装置によれば、前記バスバー6の波形部分を、U字状Uに形成できる。
Furthermore, according to the power supply device which concerns on a 3rd side surface, the waveform part of the said bus-
さらにまた、第4の側面に係る電源装置によれば、前記バスバー6が、前記バスバー6の長手方向に沿った側面において、前記接続穴6a同士の間に切り込みCを形成できる。これにより、切り込み部分が折曲され易くなることで、バスバーの水平面内における接続穴同士の間隔を切り込み部分の変形によって調整できる。
Furthermore, according to the power supply device which concerns on a 4th side surface, the said
さらにまた、第5の側面に係る電源装置によれば、前記バスバー6の長手方向に沿った側面において、前記切り込みCを設けた部位と対向する側面に、突出部Pを設けることができる。これにより、切り込みを設けた部位が幅狭になることを回避し、この部位でバスバーの抵抗値が上がることを抑制できる。
Furthermore, according to the power supply device which concerns on a 5th side surface, the protrusion part P can be provided in the side surface facing the site | part which provided the said cut | notch C in the side surface along the longitudinal direction of the said bus-
さらにまた、第6の側面に係る電源装置によれば、前記切り込みCを、前記バスバー6の長手方向に沿った側面において、交互に形成することができる。これにより、切り込み部分の折曲が左右に分散されて、バスバーの変形が偏ることを回避できる。
Furthermore, according to the power supply device according to the sixth aspect, the cuts C can be alternately formed on the side surfaces along the longitudinal direction of the
さらにまた、第7の側面に係る電源装置によれば、前記バスバー6が、前記接続穴6aを開口した平板状部分6bと、前記平板状部分6b同士を接続する接続部分6cとで構成され、前記接続部分6cの幅は、前記平板状部分6bの幅よりも狭く形成することができる。これにより、接続部分を変形させることで接続穴の位置の変化を吸収できる。
Furthermore, according to the power supply device according to the seventh aspect, the
さらにまた、第8の側面に係る電源装置によれば、前記接続部分6cの厚さを、前記平板状部分6bの厚さよりも厚く形成することができる。これにより、幅の狭い接続部分で抵抗値が上昇することを、厚さを厚くすることで回避できる。
Furthermore, according to the power supply device according to the eighth aspect, the
さらにまた第9の側面に係る電源装置を備える車両には、上記電源装置を利用できる。 Furthermore, the said power supply device can be utilized for the vehicle provided with the power supply device which concerns on a 9th side surface.
さらにまた、第10の側面に係るバスバーによれば、電極端子1aを有する複数の電池セル1同士を積層した状態で、該電池セル1の電極端子1a同士を電気的に接続するため、複数の接続穴6aを開口した金属製のバスバーであって、前記接続穴6aを開口した面を同一平面としつつ、平面視を波状に形成できる。これにより、バスバーの形状をほぼ平板状として高さ方向への突出を抑えて小型化を維持しつつ、波形の部分を変形させることで、電池セルの電極端子が水平方向に位置ずれしても、この変化分をバスバーの波形部分の変形によって吸収でき、安定的に電池セルの接続状態を保持できる利点が得られる。
Furthermore, according to the bus bar according to the tenth aspect, in order to electrically connect the
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置、電源装置を備える車両並びにバスバーを例示するものであって、本発明は電源装置、電源装置を備える車両並びにバスバーを以下のものに特定しない。また、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
(実施例1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a power supply device, a vehicle equipped with the power supply device, and a bus bar for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is a vehicle equipped with the power supply device and the power supply device. In addition, the bus bar is not specified as follows. Moreover, the member shown by the claim is not what specifies the member of embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to the description unless otherwise specified. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Further, in the following description, the same name and reference numeral indicate the same or the same members, and detailed description will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.
Example 1
図1〜図5に、本発明の実施例1に係る電源装置100として、車載用の電源装置に適用した例を説明する。これらの図において、図1は電源装置100の分解斜視図、図2は図1の電池積層体5を示す斜視図、図3は図2の電池積層体5から冷却プレート61を外した分解斜視図、図4は図3の電池積層体5からカバー部24を外した状態を示す分解斜視図、図5は図3の電池積層体5の分解斜視図を、それぞれ示している。この電源装置100は、主としてハイブリッド車や電気自動車等の電動車両に搭載されて、車両の走行モータに電力を供給して、車両を走行させる電源に使用される。ただ、本発明の電源装置は、ハイブリッド車や電気自動車以外の車両に使用でき、また電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
(電源装置100)
1 to 5 illustrate an example in which the
(Power supply device 100)
電源装置100の外観は、図1の分解斜視図に示すように、上面を長方形状とする箱形である。この電源装置100は、箱形の外装ケース70を二分割して、内部に複数の組電池10を収納している。外装ケース70は、下ケース71と、上ケース72と、これらの下ケース71、上ケース72の両端に連結している端面プレート73とを備えている。上ケース72と下ケース71は、外側に突出する鍔部74を有し、この鍔部74をボルトとナットで固定している。外装ケース70は、鍔部74を外装ケース70の側面に配置している。また図1に示す例では、電池積層体5を長手方向に2つ、横方向に2列、計4個下ケース71に収納している。各電池積層体5は、外装ケース70内部の定位置に固定している。端面プレート73は、下ケース71と上ケース72の両端に連結されて、外装ケース70の両端を閉塞している。
(組電池10)
As shown in the exploded perspective view of FIG. 1, the external appearance of the
(Battery 10)
組電池10は、図1に示す例では、4つの電池積層体5で構成される。すなわち、角形電池セル1の積層方向に2つの電池積層体5が連結されて一の電池積層連続体10Bを構成し、このような連結状態にある電池積層連続体10Bを2つ平行に並べて、組電池10を構成している。
In the example shown in FIG. 1, the assembled
組電池10を構成する各電池積層体5の斜視図を図2〜図5に示す。電池積層体5は、図5に示すように、複数の角形電池セル1と、複数の角形電池セル1同士を積層する面に介在させて、角形電池セル1間を絶縁するセパレータ2と、電池積層体5の積層方向の端面に配置された一対のエンドプレート3と、複数の角形電池セル1とセパレータ2を交互に積層した電池積層体5を収納する被覆ケース16とを備えている。
(電池積層体5)
The perspective view of each battery laminated
(Battery laminate 5)
電池積層体5は、図5に示すように複数の角形電池セル1を、絶縁性のセパレータ2を介して積層している。さらに、この電池積層体5の両端面に一対のエンドプレート3を配置している。このように、互いに隣接する角形電池セル1を絶縁するセパレータ2を角形電池セル1同士の積層面に介在させて、複数の角形電池セル1とセパレータ2とを交互に積層した電池積層体5としている。
As shown in FIG. 5, the
各電池積層体5は、それぞれ被覆ケース16で被覆される。また被覆ケース16は、図3に示すように、これを冷却するための冷却プレート61上に固定されている。電池積層体5を冷却プレート61上に固定するための連結構造を備えている。
(角形電池セル1)
Each
(Square battery cell 1)
角形電池セル1は、その外形を構成する外装缶を、幅よりも厚さを薄くした角形としている。この外装缶を閉塞する封口板に正負の電極端子1aを設けると共に、電極端子1aの間に安全弁を設けている。安全弁は、外装缶の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。安全弁の開弁により、外装缶の内圧上昇を停止することができる。この角形電池セル1を構成する素電池は、リチウムイオン二次電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。特に、角形電池セル1にリチウムイオン二次電池を使用すると、電池セル全体の体積や質量に対する充電容量を大きくできる特長がある。さらに、本発明で用いる電池セルは角形電池セルに限らず、円筒型電池セルや外装体がラミネート材料で被覆された角形やその他の形状のラミネート電池セルであってもよい。
In the
積層されて電池積層体5を構成する各角形電池セル1は、隣接する正負の電極端子1aをバスバー6で連結して互いに直列に接続している。隣接する角形電池セル1を互いに直列に接続する組電池10は、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただ、組電池は、隣接する角形電池セルを並列に、或いは、直列と並列を組み合わせて接続することもできる。また角形電池セル1は、金属製の外装缶で製作している。この角形電池セル1は、隣接する角形電池セル1の外装缶のショートを防止するために絶縁材のセパレータ2を挟着している。なお、角形電池セルの外装缶は、プラスチック等の絶縁材で製作することもできる。この場合、角形電池セルは外装缶を絶縁して積層する必要がないので、セパレータを金属製とすることやセパレータを不要とすることもできる。
(セパレータ2)
The respective
(Separator 2)
セパレータ2は、隣接する角形電池セル1を電気的、熱的に絶縁して積層するスペーサである。このセパレータ2はプラスチック等の絶縁材で製作しており、互いに隣接する角形電池セル1同士の間に配置されて、隣接する角形電池セル1を絶縁している。
(エンドプレート3)
The
(End plate 3)
角形電池セル1とセパレータ2とを交互に積層した電池積層体5の両端面には、図5に示すように一対のエンドプレート3を配置して、一対のエンドプレート3で電池積層体5を挟持している。エンドプレート3は、十分な強度を発揮する材質、例えば金属製とする。このエンドプレート3は、図1に示す下ケース71と固定するための固定構造を備えている。なお、エンドプレートは、樹脂製の材質で製作、或いは、樹脂製からなるエンドプレートを金属製の部材で補強して製作することもできる。
(被覆ケース16)
As shown in FIG. 5, a pair of
(Coating case 16)
この電池積層体5は、図5に示すように、被覆ケース16に圧入される。ここでは電池セル1を積層状態に維持したまま、すなわち電池積層体5を積層方向に一定以下の厚さとなるよう拘束した状態で、被覆ケース16内に挿入する。実施例1において被覆ケース16は、図5の分解斜視図に示すように、上面を開口した有底箱形に形成される。この被覆ケース16は、金属製として放熱性を高め、また冷却プレート61との接合面での熱伝導を高めている。その一方で、被覆ケース16の内面を絶縁して、積層された角形電池セル1間の絶縁を図っている。また必要に応じて、絶縁性を備えつつ熱伝導性を有する熱伝導シート12を、被覆ケース16の底面に配置することもできる。このようにして電池積層体5を被覆ケース16で覆うことで、密閉構造が実現される。なお、この例では被覆ケースを金属製としているが、十分な強度が維持できる場合は、樹脂製等とすることもできる。また、樹脂製の被覆ケースにおいて金属板をインサート成形することで、熱伝導性を向上させることもできる。また樹脂には、ファイバーシートやマイカシート等が好適に利用できる。
The
実施例1の例では、緩衝部材として電池積層体5の周囲を樹脂で被覆している。ここでは、電池積層体5の表面に樹脂を保持するため、電池積層体5の周囲を被覆ケース16で囲むことにより、電池積層体5と被覆ケース16との間に樹脂を注入している。これによって電池積層体5と被覆ケース16との間の隙間を無くし、電池積層体5の表面が結露して悪影響を与える事態を回避できる。実施例1では、エンドプレート3と被覆ケース16で防水構造を実現するため、被覆ケース16で囲まれた領域内で、電池積層体5との隙間に、緩衝部材(図示せず)として充填材を充填している。これによって、電池積層体5の周囲を防水した防水構造が得られる。充填材にはウレタン系樹脂が好適に利用できる。このように充填材でポッティングすることで、隙間を無くし、角形電池セル1の表面を保護し、結露による導通や腐食を回避できる。なお充填材を隙間に行き渡らせ、気泡の発生を回避するよう、充填材の充填時には被覆ケース内を減圧又は負圧とすることが好ましい。あるいは逆に、樹脂を加圧して注入することもできる。樹脂の充填後、樹脂が完全に硬化するまで乾燥させる。
(カバー部24)
In the example of Example 1, the periphery of the
(Cover 24)
充填材の充填後に、図4に示すようにカバー部24で上面を閉塞する。ここでは、パッキン等を介して、被覆ケース16の上面に固定される。カバー部24の内面には、角形電池セル1の安全弁と連通されたガスダクト26を設けている。ガスダクト26を各角形電池セル1の安全弁と連結し、さらにガスダクト26を外部に配管することで、角形電池セル1の内圧が上昇した際に排出されるガスを、安全に外部に排出できる。またカバー部24に、バスバー6をインサート成形することもでき、これによってカバー部24を電池積層体5の天面に接合することによって、各角形電池セル1の電極端子1aを纏めて結線することが可能となる。またカバー部24の上面には、電源装置100を制御するための制御回路を実装した回路基板が配置される。またカバー部に回路基板を一体的に設けてもよい。
After filling with the filler, the upper surface is closed by the
このようにして被覆ケース16で電池積層体5を収納する。被覆ケース16は、各面を構成する部材を嵌合構造として、嵌合部分を気密に封止することもできる。このような嵌合構造としては、パッキン、Oリング、ガスケット等が利用でき、被覆ケース16を封止できる。
(連結構造)
In this way, the
(Linked structure)
一方で、電池積層体5及び冷却プレート61は、電池積層体5を冷却プレート61上に固定するための連結構造を備えている。連結構造は、図3に示す例では、連結バー50Bで構成される。連結バー50Bは、カバー部24の側面において垂直方向に延長された断面視コ字状の金属板であり、被覆ケース16の上面に係止されると共に、冷却プレート61の底面に係止され、ねじ止めなどにより固定される。この連結バー50Bによって冷却プレート61を被覆ケース16の底面に固定する。
(連結バー50B)
On the other hand, the
(
連結バー50Bは、図3の分解斜視図に示すように、ストリップ条を断面視コ字状に折曲した形状としている。ストリップ条は、十分な強度を発揮できるよう、例えば金属板で構成する。好ましくは、ストリップ条の表面に段差を形成して強度を向上させる。この連結バー50Bの長さは、コ字状の折曲部分で、被覆ケース16の上面にカバー部24を、底面に冷却プレート61を重ねた高さを挟み込める大きさとする。このようにして、連結バー50Bを用いることで冷却プレート61に容易にプレート連結部を付加できる。特に、冷媒循環機能等を備える冷却プレート61の形状を複雑化することなく連結機構を追加できる。
(バスバー6)
As shown in the exploded perspective view of FIG. 3, the connecting bar 50 </ b> B has a shape in which the strip strip is bent in a U shape in a sectional view. The strip strip is made of, for example, a metal plate so as to exhibit sufficient strength. Preferably, the strength is improved by forming a step on the surface of the strip. The length of the connecting bar 50 </ b> B is a U-shaped bent portion that is large enough to sandwich the height of the
(Bus bar 6)
図5に示すバスバー6の外形を図6の斜視図に示す。この図に示すバスバー6は、平板状の金属板で、複数の接続穴6aを開口している。この接続穴6aに角形電池セル1の電極端子1aを挿入して固定することで、電極端子1a同士を電気的に接続する。図6の例ではバスバー6は4個の接続穴6aを開口しており、4個積層された角形電池セル1を、2個ずつ並列に接続すると共に、これらを直列に接続している。
The external shape of the
またバスバー6は、全体を板状としつつ、平面視において波形に形成している。波形は、バスバー6の長手方向においてほぼ等間隔に形成される。このような波形部分は、例えばバスバー6の長手方向に沿った側面において、接続穴6a同士の間に切り込みCを設けることで形成される。切り込み部分を設けることで、この部位でバスバー6が折曲され易くなり、バスバー6の水平面内における接続穴6a同士の間隔を切り込み部分の変形によって調整できる。切り込みCは、バスバー6の長手方向に沿った側面において同一面に設けず、交互に形成する。これによって、切り込み部分の折曲が左右に分散されて、バスバー6の変形が偏ることを回避できる。図6の例では4個の接続穴6a同士の間で、図においてバスバー6の上側では中央に1箇所、バスバー6の下側では左右に2箇所、計3箇所に切り込みCを設けている。
(変形例)
Further, the
(Modification)
また、切り込みCが設けられた位置と対向する側に、突出部Pを設けてもよい。このような例を変形例として図7の斜視図に示す。ここでは、バスバー6Bの長手方向に沿った側面において、切り込みCを設けた部位と対向する側面に、それぞれ突出部Pを設けている。突出部Pは、好ましくは切り込みCの窪み形状と対応する形状に突出される。いいかえると、バスバーに切り欠きの断面とほぼ同じ面積の突出部Pを設ける。このようにすることで、バスバーの幅を切り込み部分においてもほぼ一定に維持することができ、板状のバスバーが部分的に幅狭になることで抵抗値が上昇することを回避できる。
(実施例2)
Moreover, you may provide the protrusion part P in the side facing the position where the cut | notch C was provided. Such an example is shown as a modification in the perspective view of FIG. Here, on the side surface along the longitudinal direction of the
(Example 2)
以上の例では、一個のバスバーに4個の接続穴を開口した例を説明したが、接続穴の数はこれに限定されず、3個以下又は5個以上としてもよい。バスバーの接続穴の数や長さは、角形電池セルの直列/並列等の接続形態や角形電池セルの厚さなどに応じて、適宜選択される。図8(a)に実施例2として、接続穴6aの数を2個としたバスバー6Cの斜視図を示す。この図に示すバスバー6Cは、波形の形状の一形態として、接続穴6a同士の間に切り込みとしてスリットSLを設けている。このバスバー6Cは、図8(b)に示すようにスリットSLが狭くなるように変形させることで、接続穴6a同士の距離を折曲前のDから折曲後のD’に短くでき、また逆にスリットSLが広くなるようにバスバー6Cを変形させることで、接続穴6a同士の距離を長くできる。このバスバー6Cは、接続穴6aを開口した平板状部分6bと、平板状部分6b同士を接続する接続部分6cとで構成される。接続部分6cは、平板状部分6bよりも平面視の幅を狭く形成しているため、この部分でバスバー6Cを変形し易くできる。その反面、幅狭となった接続部分6cの抵抗値が相対的に高くなる。そこで、図9の変形例に示すバスバー6Dのように、接続部分6cの厚さを、平板状部分6bよりも厚く形成することが好ましい。このようにして厚みを増したことで、相対的に抵抗値を低減できるため、幅狭としたことで上昇する抵抗分を相殺でき、全体としての抵抗値の上昇を抑制できる。このようなバスバー6Dは、例えば丸棒の両端を叩いて平板状部分6bを構成できる。
(変形例)
In the above example, an example in which four connection holes are opened in one bus bar has been described, but the number of connection holes is not limited thereto, and may be three or less or five or more. The number and length of the connection holes of the bus bar are appropriately selected according to the connection form such as series / parallel connection of the rectangular battery cells, the thickness of the rectangular battery cells, and the like. FIG. 8A shows a perspective view of a
(Modification)
また他の例として、波形部分をU字状に形成してもよい。例えば図10の変形例に示すバスバー6Eのように接続部分6cを、スリットSLから連続するように突出させたU字状Uにすることで、一層変形し易い接続部分6cを構成できる。これにより接続部分6cの変形によって接続穴6aの位置の変化を吸収できる。
As another example, the waveform portion may be formed in a U shape. For example, the
このようなバスバーは、導電率に優れた材質で構成される。例えば銅やアルミニウム等の金属板が利用できる。またバスバーは、弾性変形し易い素材で構成することが好ましい。例えば、図11に示すバスバー6Fのように金属板の薄板を積層した積層体として、折曲させ易くできる。また板状に限らず、メッシュ状としてもよい。このように弾性変形し易いバスバーは、接続穴の位置の変化を吸収し易くできる。また接続穴に固定された接続端子への負荷を軽減できるので、接続端子や角形電池セルの保護にも有利となる。バスバーと電極端子とは、ねじ止めの他、半田付けや溶接、かしめ等により固定される。
Such a bus bar is made of a material having excellent conductivity. For example, a metal plate such as copper or aluminum can be used. The bus bar is preferably made of a material that is easily elastically deformed. For example, as a
このように、バスバーを弾性変形し易い構成とすることで、バスバーが角形電池セルの積層方向に弾性を持つようになり、角形電池セルの厚さ方向の変化に対応できる。すなわち、バスバーが収縮自在に変形して、角形電池セルの電極端子間距離のばらつきを吸収することが可能となる。特に、バスバーの形状をほぼ平板状として高さ方向への突出を抑えて小型化を維持しつつ、波形の部分を変形させることで、角形電池セルの電極端子が水平方向に位置ずれしても、この変化分をバスバーの波形部分の変形によって吸収でき、安定的に角形電池セルの接続状態を保持できる利点が得られる。 In this way, by adopting a configuration in which the bus bar is easily elastically deformed, the bus bar has elasticity in the stacking direction of the rectangular battery cells, and can cope with a change in the thickness direction of the rectangular battery cells. That is, the bus bar is deformable so as to be retractable, and the variation in the distance between the electrode terminals of the rectangular battery cell can be absorbed. In particular, even if the electrode terminals of the rectangular battery cells are displaced in the horizontal direction by deforming the corrugated part while maintaining the miniaturization by suppressing the protrusion in the height direction by making the shape of the bus bar substantially flat. This change can be absorbed by deformation of the corrugated portion of the bus bar, and the advantage that the connected state of the rectangular battery cells can be stably maintained is obtained.
以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
(ハイブリッド車用電源装置)
The above power supply apparatus can be used as a vehicle-mounted power supply. As a vehicle equipped with a power supply device, an electric vehicle such as a hybrid vehicle or a plug-in hybrid vehicle that runs with both an engine and a motor, or an electric vehicle that runs only with a motor can be used, and it is used as a power source for these vehicles. .
(Power supply for hybrid vehicles)
図12に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両HVは、車両HVを走行させるエンジン96及び走行用のモータ93と、モータ93に電力を供給する電源装置100と、電源装置100の電池を充電する発電機94とを備えている。電源装置100は、DC/ACインバータ95を介してモータ93と発電機94に接続している。車両HVは、電源装置100の電池を充放電しながらモータ93とエンジン96の両方で走行する。モータ93は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ93は、電源装置100から電力が供給されて駆動する。発電機94は、エンジン96で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置100の電池を充電する。なお、電源装置100は、図示しない外部充電装置を用いて充電することも可能である。
(電気自動車用電源装置)
FIG. 12 shows an example in which a power supply device is mounted on a hybrid vehicle that runs with both an engine and a motor. A vehicle HV equipped with the power supply device shown in this figure includes an
(Power supply for electric vehicles)
また図13に、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両EVは、車両EVを走行させる走行用のモータ93と、このモータ93に電力を供給する電源装置100と、この電源装置100の電池を充電する発電機94とを備えている。モータ93は、電源装置100から電力が供給されて駆動する。発電機94は、車両EVを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置100の電池を充電する。なお、電源装置100は、図示しない外部充電装置を用いて充電することも可能である。
(蓄電用電源装置)
FIG. 13 shows an example in which a power supply device is mounted on an electric vehicle that runs only with a motor. A vehicle EV equipped with the power supply device shown in this figure includes a traveling
(Power storage device for power storage)
さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、載置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光発電の電力や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光発電の電力を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図14に示す。この図に示す電源装置100は、複数の電池パック81をユニット状に接続して電池ユニット82を構成している。各電池パック81は、複数の角形電池セル1が直列及び/又は並列に接続されている。各電池パック81は、電源コントローラ84により制御される。この電源装置100は、電池ユニット82を充電用電源CPで充電した後、負荷LDを駆動する。このため電源装置100は、充電モードと放電モードを備える。負荷LDと充電用電源CPはそれぞれ、放電スイッチDS及び充電スイッチCSを介して電源装置100と接続されている。放電スイッチDS及び充電スイッチCSのON/OFFは、電源装置100の電源コントローラ84によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ84は充電スイッチCSをONに、放電スイッチDSをOFFに切り替えて、充電用電源CPから電源装置100への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷LDからの要求に応じて、電源コントローラ84は充電スイッチCSをOFFに、放電スイッチDSをONにして放電モードに切り替え、電源装置100から負荷LDへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチCSをONに、放電スイッチDSをONにして、負荷LDの電力供給と、電源装置100への充電を同時に行うこともできる。
Furthermore, this power supply apparatus can be used not only as a power source for a moving body but also as a stationary power storage facility. For example, as a power source for households and factories, a power supply system that is charged with solar power or midnight power and discharged when necessary, or a street light that is charged with solar power during the day and discharged at night It can also be used as a backup power source for traffic lights that are driven in the event of a power failure. Such an example is shown in FIG. The
電源装置100で駆動される負荷LDは、放電スイッチDSを介して電源装置100と接続されている。電源装置100の放電モードにおいては、電源コントローラ84が放電スイッチDSをONに切り替えて、負荷LDに接続し、電源装置100からの電力で負荷LDを駆動する。放電スイッチDSはFET等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチDSのON/OFFは、電源装置100の電源コントローラ84によって制御される。また電源コントローラ84は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図14の例では、UARTやRS−232C等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器HTと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。
A load LD driven by the
各電池パック81は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子DIと、パック異常出力端子DAと、パック接続端子DOとを含む。パック入出力端子DIは、他のパック電池や電源コントローラ84からの信号を入出力するための端子であり、パック接続端子DOは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子DAは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池パック81同士を直列、並列に接続するための端子である。
Each
本発明に係る電源装置、電源装置を備える車両並びにバスバーは、EV走行モードとHEV走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置として好適に利用できる。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。 The power supply device, the vehicle including the power supply device, and the bus bar according to the present invention are suitably used as a power supply device for a plug-in hybrid electric vehicle, a hybrid electric vehicle, an electric vehicle, or the like that can switch between the EV traveling mode and the HEV traveling mode. it can. Also, a backup power supply device that can be mounted on a rack of a computer server, a backup power supply device for a wireless base station such as a mobile phone, a power storage device for home use and a factory, a power supply for a street light, etc. Also, it can be used as appropriate for applications such as a backup power source such as a traffic light.
100…電源装置
1…角形電池セル;1a…電極端子
2…セパレータ
3…エンドプレート
5…電池積層体
6、6B、6C、6D、6E、6F…バスバー
6a…接続穴;6b…平板状部分;6c…接続部分
10…組電池
10B…電池積層連続体
12…熱伝導シート
16…被覆ケース
24…カバー部
26…ガスダクト
50B…連結バー
61…冷却プレート
70…外装ケース
71…下ケース
72…上ケース
73…端面プレート
74…鍔部
81…電池パック
82…電池ユニット
84…電源コントローラ
85…並列接続スイッチ
93…モータ
94…発電機
95…DC/ACインバータ
96…エンジン
151…蓄電モジュール
152…フランジ部
153…支持台部
154…波形座金
155…押さえ板
C…切り込み;SL…スリット
P…突出部;U…U字状
EV、HV…車両
LD…負荷;CP…充電用電源;DS…放電スイッチ;CS…充電スイッチ
OL…出力ライン;HT…ホスト機器
DI…パック入出力端子;DA…パック異常出力端子;DO…パック接続端子
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記電池セル(1)同士を積層した状態で、該電池セル(1)の電極端子(1a)同士を電気的に接続するため、複数の接続穴(6a)を開口した金属製のバスバー(6)と、
を備える電源装置であって、
前記バスバー(6)は、前記接続穴(6a)を開口した面を同一平面としつつ、平面視を波状に形成されてなることを特徴とする電源装置。 A plurality of battery cells (1) having electrode terminals (1a);
In the state where the battery cells (1) are stacked, in order to electrically connect the electrode terminals (1a) of the battery cells (1), a metal bus bar (6a) having a plurality of connection holes (6a) opened. )When,
A power supply device comprising:
The bus bar (6) is formed in a wavy shape in plan view, with the surface where the connection hole (6a) is opened being the same plane.
前記バスバー(6)の波形部分が、前記バスバー(6)の長手方向において等間隔で形成されてなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1,
The power supply device, wherein the corrugated portions of the bus bar (6) are formed at equal intervals in the longitudinal direction of the bus bar (6).
前記バスバー(6)の波形部分が、U字状(U)に形成されてなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1,
The power supply device, wherein the corrugated portion of the bus bar (6) is formed in a U-shape (U).
前記バスバー(6)が、前記バスバー(6)の長手方向に沿った側面において、前記接続穴(6a)同士の間に切り込み(C)を形成してなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 3,
The power supply device, wherein the bus bar (6) is formed with a cut (C) between the connection holes (6a) on a side surface along the longitudinal direction of the bus bar (6).
前記バスバー(6)の長手方向に沿った側面において、前記切り込み(C)を設けた部位と対向する側面に、突出部(P)を設けてなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 4,
A power supply device comprising: a protruding portion (P) provided on a side surface of the bus bar (6) along a longitudinal direction opposite to a portion provided with the cut (C).
前記切り込み(C)が、前記バスバー(6)の長手方向に沿った側面において、交互に形成されてなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 4 or 5,
The power supply device according to claim 1, wherein the cuts (C) are alternately formed on side surfaces along the longitudinal direction of the bus bar (6).
前記バスバー(6)が、
前記接続穴(6a)を開口した平板状部分と、
前記平板状部分(6b)同士を接続する接続部分(6c)とで構成され、
前記接続部分(6c)の幅は、前記平板状部分(6b)の幅よりも狭く形成してなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 6,
The bus bar (6)
A plate-like portion having the connection hole (6a) opened;
Consists of a connecting portion (6c) that connects the flat plate-like portions (6b),
The power supply apparatus according to claim 1, wherein a width of the connection portion (6c) is narrower than a width of the flat plate portion (6b).
前記接続部分(6c)の厚さが、前記平板状部分(6b)の厚さよりも厚く形成されてなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 7,
The power supply device, wherein the connection portion (6c) is formed to be thicker than the flat plate portion (6b).
前記接続穴(6a)を開口した面を同一平面としつつ、平面視を波状に形成してなることを特徴とするバスバー。 In a state where a plurality of battery cells (1) having electrode terminals (1a) are laminated, a plurality of connection holes (6a) are provided to electrically connect the electrode terminals (1a) of the battery cells (1). An open metal bus bar,
A bus bar, wherein the connection hole (6a) is formed in a wave shape in a plan view while the surfaces having the connection holes (6a) are made the same plane.
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