JP2013089489A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電極を端子に接続する際のエネルギーを極力低減でき、しかも、使用する電池セルの種類を少なくできる電源装置を提供する。
【解決手段】両面に電極２ｂ、３ｂの配置が可能な電極接続部１７ａ，１７ｂを有する中間端子１７と、積層された複数の電池セル２、３より構成され、電極接続部１７ａ，１７ｂの位置を基準として一方側に配置された電池セル２、３の電極２ｂ、３ｂが電極接続部１７ａ，１７ｂの一方の面に重なり合って配置され、電極接続部１７ａ，１７ｂの位置を基準として他方側に配置された電池セル２、３の電極２ｂ、３ｂが電極接続部１７ａ，１７ｂの他方の面に重なり合って配置された電池セル群ＳＧ２，ＳＧ３とを備えた。
【選択図】図９

Description

本発明は、積層された複数の電池セルを有する電源装置に関する。

例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車には、電動モータの駆動源として電源装置が搭載される。電源装置は、積層された複数の電池セルを有し、所望の電力を得るために複数の電池セルが所望の配列で接続される（特許文献１参照）。複数の電池セルを並列接続する場合には、従来では図１０に示すように接続していた。

図１０において、複数の電池セル５１〜５４は、積層されている。各電池セル５１〜５４は、板状の電極５１ｂ〜５４ｂを有する。互いに並列接続する複数の電池セル（以下、「電池セル群ＳＧ」という）の電極５１ｂ〜５４ｂは、同じ端子６０の一面側に重なり合うようにそれぞれ配置されている。同一の電池セル群ＳＧ内の各電池セル５１〜５４は、その電極５１ｂ〜５４ｂの長さが異なる長さに形成されている。

端子６０の一面に重なり合うよう配置された複数の電極５１ｂ〜５４ｂは、端子６０に溶接等によって接続される。

特開２００４−５５４９２号公報

しかしながら、前記従来例では、端子６０の一面には、電池セル群ＳＧの電池セル５１〜５４の個数と同数の電極５１ｂ〜５４ｂが重なり合って配置される。従って、端子６０に接続される電極５１ｂ〜５４ｂの個数が多くなると、接続方法によっては大きなエネルギーを必要とするという問題がある。

又、電池セル群ＳＧの各電池セル５１〜５４は、その電極５１ｂ〜５４ｂの長さが全て異なるよう形成する必要である。そのため、電池セル５１〜５４の種類（部品品番）が多くなるという問題がある。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、複数の電極を端子に接続する際のエネルギーを極力低減でき、しかも、使用する電池セルの種類を少なくできる電源装置を提供することを目的とする。

本発明は、両面に電極の配置が可能な電極接続部を有する端子と、積層された複数の電池セルより構成され、前記電極接続部の位置を基準として一方側に配置された前記電池セルの電極が前記電極接続部の一方の面に重なり合って配置され、前記電極接続部の位置を基準として他方側に配置された前記電池セルの電極が前記電極接続部の他方の面に重なり合って配置された電池セル群とを備えたことを特徴とする電源装置である。

前記端子は、連結部で連結された前記電極接続部を複数有し、前記各電極接続部には、異なる前記電池セル群における前記各電池セルの前記電極がそれぞれ接続されたものを含む。

前記連結部には、前記各電極接続部の内面側に開口する電極挿通孔が設けられているものを含む。

本発明によれば、電池セル群の電極は、電極接続部の両面に分割配置されるため、電極の重ね枚数が削減され、電極接続部と電池セル群の電極との接続に要するエネルギーを小さくできる。電池セル群の内で、電極接続部の位置を基準として対称位置に配置されるものは、電極の突出高さが同じものを使用できるため、電池セルの種類を少なくできる。

本発明の一実施形態を示し、電源装置の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、絶縁カバーを開いた状態の電源装置の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、積層された電池セルの斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、（ａ）は第１電池セルの斜視図、（ｂ）は第２電池セルの斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、一方の絶縁ブロック体の分解斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、他方の絶縁ブロック体の分解斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、端子等の電気回路系部品を抽出した斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、中間端子の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、（ａ）は出力端子や中間端子と電極の接続箇所を示す断面図、（ｂ）は中間端子と電極の接続箇所の斜視図である。 従来の端子と電極の接続構造を示す側面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図９は本発明の一実施形態を示す。図１及び図２に示すように、電源装置Ａは、積層された複数（１２個）の電池セル２，３から成る電池集合体１と、この電池集合体１の両側に配置された一対の絶縁ブロック体１０，２０と、サーミスタ用の２本のフラットケーブル３０と、電圧電出用の２本のフラットケーブル４０とを備えている。

電池集合体１は、１２個の電池セル２，３より構成されている。電池集合体１は、図３に詳しく示すように、４つの電池セル２，３を並列接続する３組の電池セル群ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３に分けられ、この３組の電池セル群ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３が直列接続されている。

各電池セル２，３は、扁平長方形のセル本体２ａ，３ａと、その左右の側面より突出された一対の電極（プラス電極とマイナス電極）２ｂ，３ｂを有する。各電極２ｂ，３ｂは、電池セル２，３を表裏逆転配置しても上下の向きが異なるのみで、平面視で同じ位置に位置するよう設定されている。各電極２ｂ，３ｂは、薄膜形状（板状）である。各電極２ｂ，３ｂは、裏面側に向かって突出している。

電池セル２，３としては、その電極２ｂ，３ｂの突出高さが異なる２種類のもの、つまり、第１電池セル２と第２電池セル３が使用されている。第１電池セル２は、図４（ａ）に示すように、電極２ｂの突出高さＨ１が低い。第２電池セル３は、図４（ｂ）に示すように、電極３ｂの突出高さＨ２が高い。積層された１２個の電池セル２，３は、上から順に第１電池セル群ＳＧ１、第２電池セル群ＳＧ２、第３電池セル群ＳＧ３を構成している。各電池セル群ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３内の電池セル２，３の積層パターンについては、下記に詳述する。

一方の絶縁ブロック体１０は、図５に詳しく示すように、絶縁ケース本体１１と絶縁カバー１５を有する。絶縁ケース本体１１は、端子収容部１２と、この端子収容部１２にヒンジ部１３を介して連結された基板収容部１４を有する。端子収容部１２内には、１個の出力端子１６と１個の中間端子１７が固定されている。出力端子１６と中間端子１７については、下記に詳述する。基板収容部１４には、制御基板１９が収容されている。絶縁カバー１５は、基板収容部１４内の制御基板１９を被うようにして装着される。基板収容部１４をヒンジ部１３を介して回転することによって、図１の閉状態と図２の開状態に変移できる。図１の閉状態では、基板収容部１８及び絶縁カバー１５によって端子収容部１２の開口側が閉塞される。これにより、一方の絶縁ブロック体１０は、電池集合体１の一方側に突出する電極２ｂ，３ｂの絶縁を行う。又、一方の絶縁ブロック体１０は、一方の絶縁ブロック体１０側に配策されるサーミスタ用と電圧検出用の各フラットケーブル３０,４０の保持を行っている。

他方の絶縁ブロック体２０は、図６に詳しく示すように、絶縁ケース本体２１と絶縁カバー２２を有する。絶縁ケース本体２１内には、１個の出力端子２３と１個の中間端子２４が固定されている。出力端子２３と中間端子２４については、下記に詳述する。絶縁カバー２２は、絶縁ケース本体２１の開口側を被うようにして装着される。他方の絶縁ブロック体２０は、電池集合体１の他方側に突出する電極２ｂ，３ｂの絶縁を行う。又、他方の絶縁ブロック体２０は、他方の絶縁ブロック体２０側に配策されるサーミスタ用と電圧検出用の各フラットケーブル３０,４０の保持を行っている。

一対の絶縁ブロック体１０,２０のいずれか一方の出力端子１６，２３は、プラス側出力端子であり、他方の出力端子２３,１６は、マイナス側出力端子である。各出力端子１６，２３は、図７に詳しく示すように、導電性金属製のバスバーより形成されている。各出力端子１６，２３は、ストレート形状である。各出力端子１６，２３は、その一部が各絶縁ケース本体１１，２１より露出し、この露出箇所が外部接続部１６ａ，２３ａである。各出力端子１６，２３の各絶縁ケース１１，２１内での露出箇所が電極接続部１６ｂ，２３ｂである。電極接続部１６ｂ，２３ｂの両面には、絶縁ケース本体１１，２１の開口を介して挿入された電極２ｂ、３ｂがそれぞれ配置できる。

各中間端子１７，２４は、図７及び図８に詳しく示すように、導電性金属製のバスバーより形成されている。各中間端子１７，２４は、間隔を置いて平行に配置された２つの電極接続部１７ａ，１７ｂ，２４ａ，２４ｂと、この２つの電極接続部１７ａ，１７ｂ，２４ａ，２４ｂを連結する連結部１７ｃ，２４ｃから略コ字形状である。連結部１７ｃ，２４ｃの各電極接続部１７ａ，１７ｂ，２４ａ，２４ｂの内面近くの位置には、電極挿通孔１７ｄ，２４ｄがそれぞれ開口されている。この各電極挿通孔１７ｄ，２４ｄを利用して各電極接続部１７ａ，１７ｂ，２４ａ，２４ｂの内面側に電極２ｂ，３ｂを挿入できるようになっている。各電極接続部１７ａ，１７ｂ，２４ａ，２４ｂの外面側には、連結部１７ｃ，２４ｃの上方や下方スペースを利用して電極２ｂ，３ｂを挿入できる。以上より、各電極接続部１７ａ，１７ｂ，２４ａ，２４ｂの両面には、絶縁ケース本体１１，２１の開口を介して挿入された電極２ｂ，３ｂが配置できるようになっている。連結部１７ｃ，２４ｃには、検査用接続部１７ｅ，２４ｅが一体に設けられている。検査用接続部１７ｅ，２４ｅには、サーミスタ用のフラットケーブル３０の一端側がクリップ３１を使用して固定されている。サーミスタ用のフラットケーブル３０の一端側にはサーミスタ（図示せず）が搭載されている。サーミスタ用のフラットケーブル３０の他端は、制御基板１９に接続されている。これにより、中間端子１７，２４の温度情報は、制御基板１９に出力されている。検査用接続部１７ｅ，２４ｅには、電圧電出用のフラットケーブル４０の一端が接続されている。電圧電出用のフラットケーブル４０の他端は、制御基板１９に接続されている。これにより、中間端子１７，２４の位置における電圧情報が制御基板１９に出力されている。制御基板１９では、これら情報に基づいて温度や電池セルの出力電圧に関する異常の有無を判断できるようになっている。

次に、電池セル２，３の各電極２ｂ，３ｂと出力端子１６，２３及び中間端子１７，２４との接続について説明する。先ず、積層された１２個の電池セル２，３は、上から順に第１電池セル群ＳＧ１、第２電池セル群ＳＧ２、第３電池セル群ＳＧ３を構成している。各電池セル群の４個の電池セル２，３は、内側の２個を第１電池セル２とし、外側の２個を第２電池セル３とし、互いに対向する電極２ｂ，３ｂ同士が同じ極で、且つ、互いの電極２ｂ，３ｂの突出方向が互いに向かい合う方向となる配列で積層されている。

これにより、図９（ａ）に示すように、第１電池セル群ＳＧ１の一方側では、出力端子１６の電極接続部１６ｂの位置を基準として上方側（一方側）に配置された電池セル２，３の電極２ｂ，３ｂが電極接続部１６ｂの上面（一方の面）に重なり合って配置され、下方側（他方側）に配置された電池セル２，３の電極２ｂ，３ｂが電極接続部１６ｂの下面（他方の面）に重なり合って配置されている。

図９（ａ）、（ｂ）に示すように、第２電池セル群ＳＧ２と第３電池セル群ＳＧ３の一方側では、中間端子１７の各電極接続部１７ａ，１７ｂの位置を基準として上方側（一方側）に配置された電池セル２，３の電極２ｂ，３ｂが電極接続部１７ａ，１７ｂの上面（一方の面）に重なり合って配置され、下方側（他方側）に配置された電池セル２，３の電極２ｂ，３ｂが電極接続部１７ａ，１７ｂの下面（他方の面）に重なり合って配置されている。

第１電池セル群ＳＧ１と第２電池セル群ＳＧ２の他方側では、図示していないが、各電極２ｂ，３ｂが中間端子２４の各電極接続部２４ａ，２４ｂに上記と同様の状態でそれぞれ配置され、第３電池セルＳＧ３の他方側では、各電極２ｂ，３ｂが出力端子２３の電極接続部２３ｂに上記と同様の状態でそれぞれ配置される。

出力端子１６，２３や中間端子１７，２４の各面に重なり合うよう配置された複数の電極２，３は、出力端子１６，２３や中間端子１７，２４に溶接等によって接続される。

以上説明したように、各電池セル群ＳＧ１〜ＳＧ３の電極２ｂ，３ｂは、電極接続部１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂの両面に分割配置されるため、電極２ｂ，３ｂの重ね枚数が削減され、電極接続部１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂと各電池セル群ＳＧ１〜ＳＧ３の電極２ｂ，３ｂとの接続に要するエネルギーを小さくできる。各電池セル群ＳＧ１〜ＳＧ３の内で、電極接続部１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂの位置を基準として対称位置の一対の電池セル２（又は３）は、電極２ｂ，３ｂの突出高さが同じもの（つまり、同一の部品品番）を使用できるため、電池セル２，３の種類（部品品番）を少なくできる。ここで、第１電池セル２と第２電池セル３は、電極２ｂ，３ｂの突出高さのみ相違するため、電極２ｂ，３ｂの折曲工程を除いて同一製造の電池セル２，３を使用できる。

この実施形態では、電池セル群ＳＧ１〜ＳＧ３内の電池セル２，３の個数が４個であるが、電池セル群ＳＧ１〜ＳＧ３内の電池セル２，３の個数が６個以上であっても良い。電池セル群ＳＧ１〜ＳＧ３内の電池セル２，３の個数が多くなっても、上記した理由によって、使用する電池セル２，３の種類を極力少なくできる。

中間端子１７，２４は、互いに連結部１７ｃ，２４ｃを介して連結される２つの電極接続部１７ａ，１７ｂ，２４ａ，２４ｂを有する。従って、２つの電池セル群（ＳＧ２とＳＧ３の組み合わせ、ＳＧ１とＳＧ２の組み合わせ）内の各電池セル２，３同士をそれぞれ並列接続し、且つ、２つの電池セル群（ＳＧ２とＳＧ３の組み合わせ、ＳＧ１とＳＧ２の組み合わせ）間を直列接続できる。尚、中間端子１７，２４は、互いに連結部１７ｃ，２４ｃを介して連結される３つ以上の電極接続部１７ａ，１７ｂ，２４ａ，２４ｂを有するものであっても良い。

連結部１７ｃ、２４ｃには、各電極接続部１７ａ，１７ｂ、２４ａ，２４ｂの内面側に開口する電極挿通孔１７ｄ、２４ｄが設けられている。従って、連結部１７ｃ，２４ｃの外面側から電極２ｂ，３ｂを挿入できるため、中間端子１７，２４と電極部２ｂ，３ｂ間を接続する接続作業性が良い。

フラットケーブル３０，４０は、扁平な帯状のケーブルであり、例えばフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）やフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）である。

Ａ 電源装置
２，３ 電池セル
２ｂ、３ｂ 電極
１６，２３ 出力端子（端子）
１７，２４ 中間端子（端子）
１７ａ，１７ｂ，２４ａ，２４ｂ 電極接続部
１７ｃ，２４ｃ 連結部
１７ｄ，２４ｄ 電極挿通孔
ＳＧ１〜ＳＧ３ 第１〜第３電池セル群

Claims (3)

1. 両面に電極の配置が可能な電極接続部を有する端子と、
   積層された複数の電池セルより構成され、前記電極接続部の位置を基準として一方側に配置された前記電池セルの電極が前記電極接続部の一方の面に重なり合って配置され、前記電極接続部の位置を基準として他方側に配置された前記電池セルの電極が前記電極接続部の他方の面に重なり合って配置された電池セル群とを備えたことを特徴とする電源装置。
2. 請求項１記載の電源装置であって、
   前記端子は、連結部で連結された前記電極接続部を複数有し、
   前記各電極接続部には、異なる前記電池セル群における前記各電池セルの前記電極がそれぞれ接続されていることを特徴とする電源装置。
3. 請求項２記載の電源装置であって、
   前記連結部には、前記各電極接続部の内面側に開口する電極挿通孔が設けられていることを特徴とする電源装置。

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