JP2013105700A

JP2013105700A - 電源装置

Info

Publication number: JP2013105700A
Application number: JP2011250505A
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: US20140248517A1; EP2780961A2; WO2013073179A2; WO2013073179A3; CN103931018A

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、電圧検出用の回路パターン部が設けられていると共に回路パターン部に接続され、且つ、対向配置された電極２ｂ、３ｂの対応位置に嵌合端子１８が固定された基板１２を有し、嵌合端子１８と対向配置された電極２ｂ、３ｂが接続された。
【選択図】図８

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、電圧検出用の回路パターン部が設けられていると共に前記回路パターン部に接続され、且つ、対向配置された前記電極の対応位置に電極用端子が固定された基板を有し、前記電極用端子と対向配置された前記電極が接続されたことを特徴とする電源装置である。

前記電極用端子は、対向配置された前記電極を挟持する嵌合端子であり、嵌合方向が電池連結ブロック体を前記電池集合体の電極突出側に組み付ける方向であることが好ましい。

対向配置された前記電極の外周に導電性クリップが装着され、前記導電性クリップに装着された前記電極が前記嵌合端子に嵌合によって接続されることが好ましい。

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、基板と電極位置毎の電極用端子で良いため、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。

本発明の実施形態を示し、電源装置の全体斜視図である。本発明の実施形態を示し、基板側の挟持端子と一対の電極が接続された状態を示す要部断面図である。本発明の実施形態を示し、電池集合体の斜視図である。本発明の実施形態を示し、（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。本発明の実施形態を示し、（ａ）は一方の電池連結ブロック体の外面側から見た斜視図、（ｂ）は絶縁カバーを外した一方の電池連結ブロック体の外面側から見た斜視図である。本発明の実施形態を示し、（ａ）は一方の電池連結ブロック体の内面側から見た斜視図、（ｂ）は絶縁ケース本体を取り去った一方の電池連結ブロック体の内面側から見た斜視図である。本発明の実施形態を示し、（ａ）は電池集合体の電極に導電性クリップを装着する前の状態を示す斜視図、（ｂ）は電池集合体の電極に導電性クリップを装着した状態を示す斜視図である。本発明の実施形態を示し、絶縁ケース本体を除いた一方の電池連結ブロック体と、一対の電極に導電性クリップを装着された電池集合体の一方の電極突出側を示す斜視図である。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。

図１〜図８は本発明の実施形態を示す。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、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、挿入入口側が広く、挿入出口側が狭くなっている（図２、図６（ａ）参照）。挿入出口側は、下記する嵌合端子１８の先端開口幅以下に設定されている。

基板１２には、電圧検出用の回路パターン部１７（図２に示す）が設けられている。基板１２には、電池集合体１の一方側より突出された一対の電極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）に電極用端子である嵌合端子１８が半田付けや圧接手段により固定されている。嵌合端子１８の先端間口は、絶縁ケース本体１１の電極挿入孔１１ａに臨む位置となっている。嵌合端子１８は、回路パターン部１７に電気的に接続されている。嵌合端子１８は、対向配置された一対の電極２ｂ、３ｂを挟み込むことによって嵌合する端子である。嵌合端子１８は、基板１２に垂直に立設され、嵌合方向が電池連結ブロック体１０を電池集合体１の電極突出側に組み付ける方向に設定されている。このように構成された嵌合端子１８に、電池集合体１の一方側より突出された一対の電極２ｂ、３ｂが下記の接続構造によって接続されている。

つまり、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、電池集合体１の一方側より突出された一対の電極２ｂ、３ｂには、導電性クリップ１９が装着されている。導電性クリップ１９は、導電性材より形成されている。導電性クリップ１９は、一対の電極２ｂ、３ｂを挟み込み、一対の電極２ｂ、３ｂ間が超音波接続、ボンダー接続等によって接続されている。そして、電池集合体１の一方側より突出された一対の電極２ｂ、３ｂは、図２に詳しく示すように、絶縁ケース本体１１の電極挿入孔１１ａを通って基板１２の嵌合端子１８に導電性クリップ１９と共に嵌合されている。つまり、一対の電極２ｂ、３ｂは、導電性クリップ１９を介して嵌合端子１８に電気的に接続されている。

基板１２は、電極２ｂ、３ｂの空きスペースに搭載され、且つ、電極２ｂ、３ｂが基板１２に固定された嵌合端子１８に直接接続されている。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と共に、基板１２の実装面積の拡大が図られている。

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が導かれる。基板１２には、電池セル２、３の異常電圧検出回路が構成されており、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、基板１２の収容スペースを外面側より塞ぐ。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）と基板（図示せず）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。図８に示すように、先ず、電池集合体１の一方側より突出された一対の電極２ｂ、３ｂに導電性クリップ１９を装着し、一対の電極２ｂ、３ｂ間を超音波接続、ボンダー接続等によって接続する。次に、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、導電性クリップ１９が装着された各一対の電極２ｂ，３ｂを絶縁ケース本体１１の電極挿入孔１１ａより挿入する。すると、電極挿入孔１１ａに入り込んだ導電性クリップ１９の先端は、嵌合端子１８の先端開口に当接する。この状態より更に一方の電池連結ブロック体１０を電池集合体１側に近づけるべく押圧すると、導電性クリップ１９が装着された各一対の電極２ｂ，３ｂが各嵌合端子１８に嵌合される。

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、電圧検出用の回路パターン部１７が設けられていると共に回路パターン部１７に接続され、且つ、対向配置された一対の電極２ｂ、３ｂの対応位置に嵌合端子１８が固定された基板１２を有し、嵌合端子１８と対向配置された一対の電極２ｂ、３ｂが接続されている。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、基板１２と嵌合端子１８を使用すれば良く、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、嵌合端子１８のみであり、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、低コスト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。

この実施形態のように、電極用端子を、対向配置された一対の電極２ｂ、３ｂを嵌合する嵌合端子１８とし、嵌合方向が電池連結ブロック体１０を電池集合体１の電極突出側に組み付ける方向とすることが好ましい。つまり、電池連結ブロック体１０の組み付け過程で嵌合端子１８と一対の電極２ｂ、３ｂ間が接続されるため、別途接続作業（半田付け、抵抗溶接等）が不要であり、組み付け作業性が良い。又、電池連結ブロック体１０を電池集合体１の一方側に組み付けた後は、電極用端子と電極２ｂ、３ｂ間の接続作業（半田付け、抵抗溶接等）が不要であるため、電池連結ブロック体１０の絶縁カバー１３を開閉構造等にする必要がない。

この実施形態のように、一対の電極２ｂ、３ｂに導電性クリップ１９が装着され、導電性クリップ１９を装着するだけで電極２ｂ、３ｂが嵌合端子１８に嵌合によって接続されるようにすることが好ましい。つまり、一対の電極２ｂ、３ｂ間を確実に電気的に接続できると共に一対の電極２ｂ、３ｂをスムーズに、且つ、確実に嵌合端子１８に嵌合させることができる。

この実施形態では、一対の電極２ｂ、３ｂは、導電性クリップ１９と共に超音波接続、ボンダー接続等によって接続されているが、導電性クリップ１９の挟持力のみによって接続されるようにしても良い。このように構成すれば、組み付け作業の簡略化になる。

この実施形態では、導電性クリップ１９を用いているが、導電性クリップ１９を用いることなく一対の電極２ｂ、３ｂを嵌合端子１８に嵌合によって直接接続するようにしても良い。このように構成すれば、部品点数の削減、組み付け作業の簡略化、低コスト化になる。

この実施形態では、電極用端子は、一対の挟持片より構成された嵌合端子１８にて形成されているが、内部にバネを有する周知の雌端子にて形成しても良い。

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
１７回路パターン部
１８嵌合端子（電極用端子）
１９導電性クリップ

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、電圧検出用の回路パターン部が設けられていると共に前記回路パターン部に接続され、且つ、対向配置された前記電極の対応位置に電極用端子が固定された基板を有し、
前記電極用端子と対向配置された前記電極が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、
前記電極用端子は、対向配置された前記電極を嵌合する嵌合端子であり、嵌合方向が電池連結ブロック体を前記電池集合体の電極突出側に組み付ける方向であることを特徴とする電源装置。
請求項２記載の電源装置であって、
対向配置された前記電極に導電性クリップが装着され、前記導電性クリップに装着された前記電極が前記嵌合端子に嵌合によって接続されたことを特徴とする電源装置。
請求項１〜請求項３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。