JP2013105698A

JP2013105698A - 電源装置

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Publication number: JP2013105698A
Application number: JP2011250500A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Yoshioka; 伸晃吉岡
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-05-30
Also published as: CN103931017A; EP2780959A1; WO2013073176A1; US20140248516A1

Abstract

【課題】電池セルが増加しても部品点数や作業工数の増加を極力抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を図ることができる電源装置を提供する。
【解決手段】積層された複数の電池セル２，３を有し、隣り合う電池セル２，３の互いの電極２ｂ，３ｂ同士が対向して配置された電池集合体１と、電池集合体１の電極２ｂ，３ｂが突出された側に配置され、突出された電極２ｂ，３ｂを被う電池連結ブロック体１０とを備え、電池連結ブロック体１０は、対向配置された電極２ｂ，３ｂが共に接続される電極用端子１６を有すると共に電圧検出用の回路パターン部１７が設けられた基板１２を有し、電極用端子１６と回路パターン部１７が電線Ｗ１を介して接続された。
【選択図】図２

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。この種の従来の電源装置として、特許文献１に開示されたものがある。この電源装置５０は、図９及び図１０に示すように、積層された複数の電池セル５２が２列配列された電池集合体５１を備えている。各電池セル５２の上面には、一対の電極（プラス電極とマイナス電極）５２ａ，５２ｂが突設されている。隣接する電池セル５２の一対の電極５２ａ，５２ｂ間は、連結端子５３と２つの挟持端子５４，５５によって接続されている。連結端子５３は、バスバーより形成され、連結する電極５２ａ，５２ｂの向きに応じた一対の接触片部５３ａ，５３ｂを有する。２つの挟持端子５４,５５は、バスバーよりそれぞれ形成され、いずれか一方の電極５２ａ，５２ｂと連結端子５３のいずれか一方の接触片部５３ａ，５３ｂをそれぞれ挟持する。一方の挟持端子５４には、音叉端子５４ａが一体に設けられている。音叉端子５４ａには、電圧検出用電線Ｗが圧入によって接続される。連結端子５３と２つの挟持端子５４，５５は、合成樹脂製の取付部材５６によって一体に固定されている。

上記従来例では、電池集合体５１の各電池セル５２は、連結端子５３及び２つの挟持端子５４，５５を介して直列に接続される。そして、各電池セル５２の電極位置における電圧情報が音叉端子５４ａに接続された電圧検出用電線Ｗを介して出力される。これにより、各電池セル５２の出力状態を検出することができる。

特開２０１０−５５８８５号公報

しかしながら、前記従来例では、隣接する電池セル５２の電極間接続とその電極位置の電圧情報を得るのに、電圧検出用電線Ｗと連結端子５３と２つの挟持端子５４，５５と共に取付部材５６が使用されている。電圧検出用電線Ｗと連結端子５３と２つの挟持端子５４，５５と取付部材５６は、各電極接続箇所毎に必要であるため、電池セル５２の増加に従って部品点数、作業工数等が増加する。又、電極間の接続箇所毎に連結端子５３と２つの挟持端子５４，５５の設置スペースが必要であるため、電源装置５０の大型化、重量化に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、電池セルが増加しても部品点数や作業工数の増加を極力抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を図ることができる電源装置を提供することを目的とする。

本発明は、積層された複数の電池セルを有し、隣り合う前記電池セルの互いの電極同士が対向して配置された電池集合体と、前記電池集合体の前記電極が突出された側に配置され、突出された前記電極を被う電池連結ブロック体とを備え、前記電池連結ブロック体は、対向配置された前記電極が共に接続される電極接続部を有すると共に電圧検出用の回路パターン部が設けられた基板を有し、前記電極接続部と前記回路パターン部が導電性部材を介して接続されたことを特徴とする電源装置である。

前記回路パターン部は、前記電極接続部の近くに電極用ランド部を有することが好ましい。前記電極接続部は、バスバーより形成された電極用端子であり、前記導電性部材は、電線であることが好ましい。

前記電極接続部は、バスバーより形成された電極用端子であり、前記導電性部材は、前記バスバーの一部により一体に形成されたタブ部であることが好ましい。

本発明によれば、電極間の接続とその電極位置の電圧情報を得るのに、部品としては基板と電極接続部と導電性部材で良いため、従来例に較べて少ない部品点数で良い。そして、各電極接続箇所毎に必要な部品は、電極接続部と導電性部材であり、小さい設置スペースで配置できるため、電池セルが増加しても部品点数、作業工数の増加を極力抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を図ることができる。

本発明の第１実施形態を示し、電源装置の全体斜視図である。本発明の第１実施形態を示し、（ａ）は一部の絶縁カバーを外した電源装置の要部斜視図、（ｂ）は一対の電極と電極用端子の接続状態を示す要部断面図である。本発明の第１実施形態を示し、電池集合体の斜視図である。本発明の第１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。本発明の第１実施形態を示し、一部の絶縁カバーを外した一方の電池連結ブロック体の斜視図である。本発明の第１実施形態を示し、全ての絶縁カバーを外した一方の電池連結ブロック体の内面図である。本発明の第２実施形態を示し、一部の絶縁カバーを外した一方の電池連結ブロック体の斜視図である。本発明の２実施形態を示し、図７のＣ部拡大図である。従来例の電源装置の分解斜視図である。従来例の電源装置の要部拡大斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図６は本発明の第１実施形態を示す。図１及び図２（ａ）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電池連結ブロック体１０，２０とを備えている。

電池集合体１は、図３に詳しく示すように、１２個の電池セル２，３より構成されている。電池セル２，３としては、その電極２ｂ，３ｂの配置が異なる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、扁平長方形のセル本体２ａ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を有する。一対の電極２ｂは、一方がセル本体２ａの表面側に、他方がセル本体２ａの裏面側にそれぞれ突出し、且つ、中心線に対して同じ側で偏った位置に配置されている。表裏逆転配置すると、一対の電極２ｂは、平面視で共に同じ左右逆位置に位置する。各電極２ｂは、薄膜形状（板状）である。

第２電池セル３は、図４（ｂ）に示すように、扁平長方形のセル本体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）３ｂを有する。一対の電極３ｂは、一方がセル本体３ａの表面側に、他方がセル本体３ａの裏面側にそれぞれ突出し、且つ、中心線に対して異なる側で偏った位置に配置されている。表裏逆転配置すると、一対の電極３ｂは、平面視でそれぞれが左右逆転した位置にそれぞれ位置する。各電極３ｂは、薄膜形状（板状）である。

このように構成された第１電池セル２と第２電池セル３は、図３に示すように、交互で、且つ、隣り合う第１電池セル２と第２電池セル３の互いに異なる極の電極２ｂ，３ｂ同士が密着状態で対向配置されて積層されている。これにより、電池集合体１は、１２個の電池セル２，３が全て直列接続されている。

一方の電池連結ブロック体１０は、図２（ａ）、図５、図６に詳しく示すように、絶縁ケース本体１１と、絶縁ケース本体１１の枠内スペースに配置された基板１２と、絶縁ケース本体１１の枠内スペースを外面側より被う絶縁カバー１３とを有する。

絶縁ケース本体１１には、電池集合体１の一方側より突出された電極２ｂ、３ｂ位置に対応する６つの位置に電極挿入孔１１ａが設けられている。電極挿入孔１１ａは、中間の電極固定壁１１ｂを介して上下に分割されている。各電極固定壁１１ｂの位置には、電極接続部である電極用端子１６がそれぞれ固定されている。各電極用端子１６は、バスバーより形成されている。

基板１２には、電池集合体１の一方側より突出された電極２ｂ、３ｂ位置に対応する各位置（つまり、絶縁ケース本体１１の各電極挿入孔１１ａと同じ位置）に電極挿入孔１４が設けられている。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、絶縁ケース本体１１と基板１２の各電極挿入孔１１ａ，１４を通って、電池集合体１の一方側より突出された電極２ｂ、３ｂが挿入されている。この挿入された一対の電極２ｂ，３ｂは、電極用端子１６の上下面に密着状態で配置されている。各電極２ｂ，３ｂと電極用端子１６は、超音波接続、レーザー接続等によって接続されている。つまり、基板１２は、電極２ｂ、３ｂと電極用端子１６の空きスペースに搭載されている。これにより、電池連結ブロック体１０の小型化が図られている。

基板１２には、電圧検出用の回路パターン部１７（図２（ｂ）に示す）が形成されている。回路パターン部１７は、各電極用端子１６の近くに電極用ランド部１７ａをそれぞれ有する。基板１２の各電極用ランド部１７ａの位置には、スルーホール１４ａが形成されている。各電極用ランド部１７ａと各電極用端子１６は、導電性部材である電線Ｗ１を介して接続されている。電線Ｗ１と電極用端子１６間は、例えばハンダ付けによって接続されている。電線Ｗ１と電極用ランド部１７ａ間は、スルーホール１４ａを利用し、例えばハンダ付けによって接続されている。

サーミスタ３０は、一方の電池連結ブロック体１０の１つの電極用端子１６に固定されている。サーミスタ３０は、電線Ｗ２を介して基板１２の発熱検出用の回路パターン部（図示せず）に接続されている。

基板１２には、下記で説明するように他方の電池連結ブロック体２０側も含めて、各電極２ｂ，３ｂ位置における電圧情報、発熱情報が各電線Ｗ１,Ｗ２より導かれる。基板１２には、電池セル２、３の異常電圧検出回路等が構成されており、これら情報に基づいて各電池セル２，３の出力電圧等に関する異常の有無を判断する。

絶縁カバー１３は、４つの分割カバー部１３ａ〜１３ｄより構成されている。両端の分割カバー部１３ａ，１３ｄは、絶縁ケース本体１１に装着されている。中央の２つの分割カバー部１３ｂ，１３ｃは、両端の分割カバー部１３ａ，１３ｄにそれぞれ回転自在に支持されている。中央の２つの分割カバー部１３ｂ，１３ｃを開位置にすると、図２（ａ）及び図６に示すように、６箇所の電極用端子１６が露出される。中央の２つの分割カバー部１３ｂ，１３ｃを閉位置とすると、基板１２や電極用端子１６の収容スペースを塞ぐ。閉位置では、中央の２つの分割カバー部１３ｂ，１３ｃは、絶縁ケース本体１１に装着される。これにより、一方の電池連結ブロック体１０は、電池集合体１の一方側に突出する電極２ｂ，３ｂの絶縁を行っている。

他方の電池連結ブロック体２０は、一方の電池連結ブロック体１０とほぼ同様の構成であり、絶縁ケース本体２１（図１に示す）と絶縁カバー２２（図１に示す）を有する。他方の電池連結ブロック体２０は、電池集合体１の他方側に突出する電極２ｂ，３ｂの絶縁を行っている。他方の電池連結ブロック体２０側より得られた各電極の電圧は、電圧検出用の電線（図示せず）を介して一方の電池連結ブロック体１０の基板１２に導かれる。

又、絶縁ケース本体２１には、一対の出力用端子（図示せず）が設けられている。一対の出力用端子より電源装置Ａの出力が得られるようになっている。

次に、電源装置Ａの組み付け作業の概略を説明する。一方の電池連結ブロック体１０を電池集合体１の一方側に正対する方向から近づけ、各一対の電極２ｂ，３ｂを絶縁ケース本体１１及び基板１２の各電極挿入孔１１ａ，１４より挿入する。すると、各一対の電極２ｂ，３ｂが各電極用端子１６の上下面に配置される。次に、一対の電極２ｂ，３ｂと電極用端子１６間を超音波接続、レーザー接続等で接続する。中央の分割カバー部１３ｂ、１３ｃを閉位置とし絶縁ケース本体１１に装着する。

他方の電池連結ブロック体２０の組み付けも、一方の電池連結ブロック体１０の組み付けと略同様の作業で行うことができ、これで完了する。

以上説明したように、電池集合体１と、電池連結ブロック体１０、２０とを備え、一方の電池連結ブロック体１０は、対向配置された一対の電極２ｂ，３ｂが共に接続される電極用端子１６を有すると共に電圧検出用の回路パターン部１７が設けられた基板１２を有し、電極用端子１６と回路パターン部１７が電線Ｗ１を介して接続されている。従って、複数箇所の一対の電極２ｂ，３ｂ間の接続とその電極位置の電圧情報を得るのに、部品としては基板１２と電極用端子１６と電線Ｗ１で良いため、従来例に較べて少ない部品点数で良い。そして、各電極接続箇所毎に必要な部品は、電極用端子１６と電線Ｗであり、小さい設置スペースで配置できるため、電池セル２，３が増加しても部品点数、作業工数の増加を極力抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を図ることができる。

基板１２は、各電池セル２，３の異常電圧検出回路を構成するものが使用されている。従って、更なる部品点数の削減、装置の小型化、軽量化等を図ることができる。

回路パターン部１７は、各電極用端子１６の近くに電極用ランド部１７ａを有する。従って、電極用ランド部１７ａと電極用端子１６を短寸法の電線Ｗ１で接続でき、電線取り回しの作業や電線配策スペースの確保がほとんど必要ない。

電極接続部は、バスバーより形成された電極用端子１６であり、導電性部材は、電線Ｗ１である。従って、各電極接続箇所を低コストに作製できる。又、電極用端子１６と基板１２間が可撓性のある電線Ｗ１で接続されているため、電池セル２，３の充電・放電による基板接続箇所への応力を緩和できる。

（第２実施形態）
図７及び図８は、本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形態では、前記第１実施形態と比較して、電極接続部と導電性部材の構造のみが相違する。

図７及び図８に示すように、電極接続部は、バスバーより形成された電極用端子１８であり、導電性部材は、バスバーの一部を折曲することで電極用端子１８に一体に形成されたタブ部１９である。タブ部１９は、途中に折曲部を有し、容易に弾性変形できる形状とされている。タブ部１９の先端は、前記第１実施形態の電線Ｗ１と同様にして基板１２の回路パターン部の電極用ランド部（図示せず）に接続されている。

他の構成は、同一であるため、重複説明を回避するべく説明を省略する。図７及び図８にあって、第１実施形態と同一構成の箇所には、同一符号を付して明確化を図る。

この第２実施形態においても、前記第１実施形態とほぼ同様に、複数箇所の各一対の電極２ｂ、３ｂ間の接続とその電極位置の電圧情報を得るのに、従来例に較べて少ない部品点数で良い。そして、各電極接続箇所毎に必要な部品は、電極用端子１８とタブ部１９であり、小さい設置スペースで配置できるため、電池セル２，３が増加しても部品点数、作業工数の増加を極力抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を図ることができる。

その上、電極用端子１８とタブ部１９は、バスバーより一体に形成されているため、一対の電極２ｂ、３ｂ間の接続とその電極位置の電圧情報を、更に少ない部品点数で得ることができる。又、電極用端子１６と基板１２間が弾性変形できるタブ部１９で接続されているため、電池セル２，３の充電・放電による基板接続箇所への応力を緩和できる。

（変形例）
前記第１実施形態では、電極接続部が電極用端子１６にて形成され、導電性部材が電線Ｗ１にて形成されているが、電線Ｗ１の導体自体を電極接続部としても良い。つまり、電線Ｗ１の先端箇所の導体を露出させ、この露出箇所を一対の電極２ｂ，３ｂに挟持させた状態で接続する。このように構成すれば、更に部品点数の削減を図ることができる。

Ａ電源装置
１電池集合体
２第１電池セル（電池セル）
３第２電池セル（電池セル）
２ｂ，３ｂ電極
１０電池連結ブロック体
１２基板
１６，１８電極用端子（電極接続部）
１７回路パターン部
１７ａ電極用ランド部
１９タブ部（導電性部材）
Ｗ１電線（導電性部材）

Claims

積層された複数の電池セルを有し、隣り合う前記電池セルの互いの電極同士が対向して配置された電池集合体と、
前記電池集合体の前記電極が突出された側に配置され、突出された前記電極を被う電池連結ブロック体とを備え、
前記電池連結ブロック体は、対向配置された前記電極が共に接続される電極接続部を有すると共に電圧検出用の回路パターン部が設けられた基板を有し、
前記電極接続部と前記回路パターン部が導電性部材を介して接続されたことを特徴とする電源装置。
請求項１記載の電源装置であって、
前記回路パターン部は、前記電極接続部の近くに電極用ランド部を有することを特徴とする電源装置。
請求項１又は請求項２記載の電源装置であって、
前記電極接続部は、バスバーより形成された電極用端子であり、前記導電性部材は、電線であることを特徴とする電源装置。
請求項１又は請求項２記載の電源装置であって、
前記電極接続部は、バスバーより形成された電極用端子であり、前記導電性部材は、前記バスバーの一部により一体に形成されたタブ部であることを特徴とする電源装置。
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電源装置であって、
前記基板は、前記電池セルの異常電圧検出回路を構成するものであることを特徴とする電源装置。