JP2018200830A - 電源装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】金属ケースの点数を減らし、かつ、メンテナンス性を良くすることができる電源装置を提供すること。【解決手段】複数の電池11が接続された電池モジュール10を含む電源供給に関係する部品あるいは機器が収容される収容部44の収容口44aを閉じる蓋41に前記複数の電池11の状態を監視する電池監視用制御基板20が前記蓋41の一部に囲われた状態で取り付けられ、前記蓋41を閉じた場合、前記電池監視用制御基板20が、前記電池11の監視に関係する検出信号を伝達する複数の電線Wに接続され、前記蓋41を開けた場合、前記電池監視用制御基板20が、前記複数の電線Wとの接続を解除される金属ケース40を有する。【選択図】図7

Description

本発明は、複数の電池が接続された電池モジュールの電池の状態を監視する電池監視用制御基板を有する電源装置に関する。
従来、電気自動車、あるいは、ハイブリッド自動車、は、複数の電池が直列あるいは並列に接続された電池モジュールを含む電源装置を備えている。
この電源装置は、電池の電圧、あるいは、温度を検知しその状態を監視するための電池監視用制御基板(例えば、特許文献1参照)が設けられる。
このような電源装置は、電池監視用制御基板に対する周辺からの電磁波を遮断するため金属ケースに収容される。
また、電源装置は、装置全体が金属ケース内に収容されるようになっている。
特開2016−222057号公報
しかしながら、上述した従来の電源装置は、装置全体を収容する金属ケースと、さらに電池監視用制御基板を収容する金属ケースとが必要となり、部品点数が増加するとともに、電池監視用制御基板の交換を行う場合、装置全体を収容する金属ケースを開けた後、さらに電池監視用制御基板が収容された金属ケースを開けなければなないため、メンテナンス性が悪いという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、金属ケースの点数を減らし、かつ、メンテナンス性を良くすることができる電源装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項1に係る電源装置は、複数の電池が接続された電池モジュールを含む電源供給に関係する部品あるいは機器が収容される収容部の収容口を閉じる蓋に前記複数の電池の状態を監視する電池監視用制御基板が前記蓋の一部に囲われた状態で取り付けられ、前記蓋を閉じた場合、前記電池監視用制御基板が、前記電池の監視に関係する検出信号を伝達する複数の電線に接続され、前記蓋を開けた場合、前記電池監視用制御基板が、前記複数の電線との接続を解除される金属ケースを有することを特徴とする。
また、本発明の請求項2に係る電源装置は、上記の発明において、前記蓋が、表面に前記電池監視用制御基板を収容可能に凹状に形成された基板収容凹部と、前記基板収容凹部の開口を塞ぐ蓋部と、を有することを特徴とする。
また、本発明の請求項3に係る電源装置は、上記の発明において、前記蓋が、前記複数の電線の長さが短くなるような位置に前記電池監視用制御基板が取り付けられていることを特徴とする。
本発明の請求項1に係る電源装置は、前記電池監視用制御基板が前記蓋の一部に囲われた状態で取り付けられるので、前記金属ケースとは別の金属ケースで前記電池監視用制御基板を囲う必要がなく、しかも、前記蓋の開閉動作によって前記電池監視用制御基板と前記複数の電線との接続、あるいは、接続解除を容易に行うことができるので、金属ケースの点数を減らし、かつ、メンテナンス性を良くすることができる。
本発明の請求項2に係る電源装置は、前記電池監視用制御基板が前記蓋の表面に形成された前記基板収容凹部内に前記蓋部によって開口を塞がれた状態で収容されるので、前記蓋を開けることなく前記蓋部を開けただけで前記電池監視用制御基板を目視することができるので、結果的に、前記収容部内の強電部分に触れることなく安全かつ容易に前記電池監視用制御基板の目視による点検をすることができる。
本発明の請求項3に係る電源装置は、前記蓋が前記電線の長さが短くなるような位置に前記電池監視用制御基板を取り付けているので、前記電線の使用量を減らし、結果的に、コストを削減することができる。
図1は、本発明の実施例に係る電源装置の金属ケースを分解して示した斜視図である。 図2は、金属ケースを組み付けた状態の電源装置の斜視図である。 図3は、金属ケース内に収容される電池モジュールおよびジャンクションブロックの斜視図であり、金属ケースの外郭を仮想線で示した図である。 図4は、電源装置の基板収容凹部周辺の断面図である。 図5は、(a)が電池監視用制御基板を基板収容凹部にセットする様子を示した図であり、(b)が蓋部を蓋の表面に固定することによって基板収容凹部の開口を塞ぐ様子を示した図である。 図6は、(a)が金属ケースの蓋を閉じる様子を示した図であり、(b)が金属ケースの蓋を閉じた状態を示した図である。 図7は、金属ケースの蓋を閉じることによって複数の電線の端末部に取り付けられたコネクタと、電池監視用制御基板の電気接続部とが接続される様子を説明するための図である。
以下、図面を参照して、本発明に係る電源装置の好適な実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例に係る電源装置1の金属ケース40を分解して示した斜視図である。図2は、金属ケース40を組み付けた状態の電源装置1の斜視図である。図3は、金属ケース40内に収容される電池モジュール10およびジャンクションブロック30の斜視図であり、金属ケース40の外郭を仮想線で示した図である。図4は、電源装置1の基板収容凹部42周辺の断面図である。
本発明の実施例に係る電源装置1は、例えば、電気自動車、あるいは、ハイブリッド自動車の電動機を駆動するための電源を供給する装置である。
この電源装置1は、複数の電池11が接続された電池モジュール10と、各電池11の状態に関する情報を検出する不図示の複数の電池状態検出センサと、電池状態検出センサから出力される信号を受信することによって各電池11の状態を監視する電池監視用制御基板20と、電池状態検出センサと電池監視用制御基板20との間を電気的に接続する複数の電線Wと、ジャンクションブロック30と、電池モジュール10等の上述した電源供給に関係する部品あるいは機器を収容する金属ケース40と、を有する。
なお、電源装置1は、金属ケース40に上述した部品あるいは機器以外の電源供給に関係する部品あるいは機器が収容さても構わない。
電池モジュール10は、複数の電池11と、複数の電池11を直列に接続するバスバーモジュール12と、を有する。
電池11は、例えば、薄板状のリチウム電池によって実現され、正極と負極とが隣合せになるように複数並んで配置されている。
バスバーモジュール12は、導電部材からなるバスバー12aによって、隣り合う電池の正極と負極とを接続することによって複数の電池11を直列接続するものである。
このバスバーモジュール12は、バスバー12aが絶縁部材のケース12b内に保持されている。
電池状態検出センサは、例えば、電圧センサ、あるいは、温度センサによって実現され、各電池11の電圧、あるいは、温度を検出するように各電池11に対応して複数設けられ、検出された信号を電線Wを介して電池監視用制御基板20に出力する。
電池監視用制御基板20は、プリント配線基板によって実現され、電池状態検出センサから出力された信号に基づいてバスバーモジュール12に流れる電流の調整や遮断等の制御を行うものである。
この電池監視用制御基板20は、複数の電線Wの端部に設けられたコネクタCに接続される電気接続部21が設けられている。
電気接続部21は、コネクタCに嵌合可能に基板表面に立設された嵌合用枠壁22の枠内に複数のピン状端子23が設けられている。
複数の電線Wは、各電線Wが各電池11に対応して設けられた電池状態検出センサに一端が接続され、他端が電池監視用制御基板20に接続されるコネクタCに集約して取り付けされている。
また、複数の電線Wは、バスバーモジュール12のケース12bを利用して保持され、コネクタCの位置に引き出されるようになっている。
コネクタCは、電池監視用制御基板20が金属ケース40の蓋41とともに組み付けられた状態で電池監視用制御基板20に接続される位置に保持されている。
この実施例では、コネクタCは、図4に示すように、金属ケース40の収容部44内で、蓋41が配置される上方に嵌合部分を向け、かつ、電池監用視制御基板20の電気接続部21に接続可能な位置に保持されている。
より具体的には、金属ケース40に蓋41を閉じると、蓋41に取り付けてあった電池監視用制御基板20の電気接続部21にコネクタCが嵌合さるようになっている。
ジャンクションブロック30は、電源の集約あるいは分配機能をなすものである。
金属ケース40は、例えば、冷間圧延鋼板を材料とし、複数の電池11が接続された電池モジュール10を含む電源供給に関係する部品あるいは機器が収容される収容部44と、収容部44の収容口44aを閉じる蓋41と、を備えている。
この金属ケース40は、蓋41に複数の電池11の状態を監視する電池監視用制御基板20が蓋41の一部に囲われた状態で取り付けられている。
蓋41は、表面に電池監視用制御基板20を収容可能に凹状に形成された基板収容凹部42と、基板収容凹部42の開口を塞ぐ蓋部43と、を有する。
基板収容凹部42は、電池監視用制御基板20の外形よりも僅かに大きい外形をなし、電池監視用制御基板20の厚さよりも深い凹みによって形成されている。
この基板収容凹部42は、電池監視用制御基板20の電気接続部21の嵌合用枠壁22の開口が蓋41の裏面側に露出されるように底面に嵌合用枠壁22が嵌め込まれる嵌合用枠壁嵌め込み部42aが設けられている。
嵌合用枠壁嵌め込み部42aは、基板収容凹部42に電池監視用制御基板20が取り付けられ、嵌合用枠壁22が嵌め込まれた状態で、嵌合用枠壁22の内面を蓋41の裏面から突出される方向に連続させるように筒状に突出され、コネクタCを嵌合用枠壁22内に誘導するガイド筒部42bを有する。
蓋部43は、金属ケース40の蓋41と同じ金属材からなる。
この蓋部43は、基板収容凹部42の開口よりも大きい外形の板状部材であり、基板収容凹部42の開口を塞いだ状態で蓋41の表面に固定されるようになっている。
この蓋部43は、4か所にネジ挿通孔43aが形成されており、蓋41の表面41aに形成された4か所のネジ穴41bと対応するネジ挿通孔43aとを重ね合わせた穴にネジSが挿入されて、蓋41の表面41aにネジ止め固定されるようになっている。
なお、蓋部43は、板状のものを例示したが、基板収容凹部42に向けられる裏面に、基板収容凹部42内にセットされた電池監視用制御基板20が基板収容凹部42の開口側に浮き上がらないように押圧する当接部分(不図示)を設けてもよい。
電池監視用制御基板20は、基板収容凹部42内に収容され、蓋部43によって基板収容凹部42の開口が塞がれることによって金属材によって囲われた状態になる。
このため、電池監視用制御基板20は、金属材によって電磁シールドされた状態になる。
また、金属ケース40は、複数の電線Wの長さが短くなるような位置に電池監視用制御基板20が取り付けられている。
より具体的には、複数の電線Wの長さができるだけ短くてすむコネクタCの保持位置に対応して電池監視用制御基板20の電気接続部21が蓋41の裏面側にコネクタCとの嵌合部分を露出するようになっている。
次に、図5−図7を用いて、金属ケース40の蓋41に電池監視用制御基板20を組み付けて金属ケース40の蓋41を閉じる手順について説明する。
図5は、(a)が電池監視用制御基板20を基板収容凹部42にセットする様子を示した図であり、(b)が蓋部43を蓋41の表面41aに固定することによって基板収容凹部42の開口を塞ぐ様子を示した図である。図6は、(a)が金属ケース40の蓋41を閉じる様子を示した図であり、(b)が金属ケース40の蓋41を閉じた状態を示した図である。図7は、金属ケース40の蓋41を閉じることによって複数の電線Wの端末部に取り付けられたコネクタCと、電池監視用制御基板20の電気接続部21とが接続される様子を説明するための図である。
まず、作業者は、電池監視用制御基板20を基板収容凹部42にセットする(図5(a)参照)。
この電池監視用制御基板20を基板収容凹部42にセットする作業では、電池監視用制御基板20の嵌合用枠壁22を嵌合用枠壁嵌め込み部42aに嵌め込みつつ基板収容凹部42内に電池監視用制御基板20を収容する。
電池監視用制御基板20は、嵌合用枠壁22が嵌合用枠壁嵌め込み部42aに嵌め込まれることによって、基板収容凹部42内に所定の向きで固定される。
また、電池監視用制御基板20は、嵌合用枠壁22が嵌合用枠壁嵌め込み部42aに嵌め込まれることによって、電気接続部21のコネクタCとの嵌合部分が蓋41の裏面側に露出される。これにより、電気接続部21の複数のピン状端子23が蓋41の裏面側にガイド筒部42bの開口を通して露出された状態となる。
次に、作業者は、蓋部43を蓋41の表面41aに固定することによって基板収容凹部42の開口を塞ぐ(図5(b)参照)。
この蓋部43を蓋41の表面41aに固定する作業は、蓋41の表面41aに形成された4か所のネジ穴41bと対応する蓋部43のネジ挿通孔43aとを重ね合わせた穴にそれぞれのネジSを挿入することによって、蓋部43を蓋41の表面41aにネジ止め固定する。
このように基板収容凹部42の開口が蓋部43によって塞がれることによって、電池監視用制御基板20は、金属材によって囲われ、電磁シールドされた状態で蓋41に取り付け完了される。
次に、作業者は、金属ケース40の蓋41を閉じる(図6(a)参照)。
金属ケース40の蓋41を閉じた場合、電池監視用制御基板20が、複数の電線に接続される。
すなわち、図7に示すように、電池監視用制御基板20の電気接続部21が収容部44への蓋41の嵌め込みによって収容部44内のコネクタCに接続される。
より具体的には、蓋41が収容部44の開口に向けて下降されると、電気接続部21の嵌合部分が下方の収容部44内に保持されているコネクタCに近づくように移動され、コネクタCがガイド筒部42bの筒内に嵌め込まれる。
蓋41が収容部44に固定される位置まで移動されると、コネクタCがガイド筒部42bによって嵌合用枠壁22内に誘導され、電気接続部21とコネクタCとが接続完了される。
なお、ここで説明した手順では、蓋部43を蓋41の表面41aに固定した後に蓋41を閉じるようにしていたが、これに限らず、蓋41を閉じた後に蓋部43を蓋41の表面41aに固定するようにしてもよい。
また、電源装置1は、金属ケース40の蓋41を開けた場合、電池監視用制御基板20が、複数の電線Wとの接続を解除される。
より具体的には、電池監視用制御基板20が蓋41とともに収容部44から離脱移動されることによって、電気接続部21とコネクタCとの嵌合状態が解除される。
このため、電源装置1は、金属ケース40の蓋41を開けるだけで複数の電線Wと電池監視用制御基板20との電気的接続が解除されるようになっている。
また、電源装置1は、作業者が金属ケース40の蓋41を開けることなく、蓋部43を開けるだけで電池監視用制御基板20の状態を目視確認できるようになっている。
このため、電源装置1は、作業者が金属ケース40の蓋41を開けず、収容部44内の強電部分に触れることなく電池監視用制御基板20の状態を目視確認できるようになっている。
また、電源装置1は、電池監視用制御基板20に電池11の異常を表示する発光ダイオード等を設けることによって、蓋部43を開けただけで容易に電池11の異常を確認することができるようにしてもよい。
本発明の実施例に係る電源装置1は、電池監視用制御基板20が蓋41の一部に囲われた状態で取り付けられるので、金属ケース40とは別の金属ケースで電池監視用制御基板20を囲う必要がなく、しかも、蓋41の開閉動作によって電池監視用制御基板20と複数の電線Wとの接続、あるいは、接続解除を容易に行うことができるので、金属ケースの点数を減らし、かつ、メンテナンス性を良くすることができる。
また、本発明の実施例に係る電源装置1は、電池監視用制御基板20が蓋41の表面41aに形成された基板収容凹部42内に蓋部43によって開口を塞がれた状態で収容されるので、蓋41を開けることなく蓋部43を開けただけで電池監視用制御基板20を目視することができるので、結果的に、収容部44内の強電部分に触れることなく安全かつ容易に電池監視用制御基板20の目視による点検をすることができる。
また、本発明の実施例に係る電源装置1は、蓋41が複数の電線Wの長さが短くなるような位置に電池監視用制御基板20を取り付けているので、電線Wの使用量を減らし、結果的に、コストを削減することができる。
なお、本発明の実施例に係る電源装置1は、金属ケース40の蓋41が上面側に設けられるものを例示したが、蓋41の設置位置は上面側に限らない。例えば、金属ケース40の側面側に蓋41が設けられていてもよい。
以上、本発明者によってなされた発明を、上述した発明の実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上述した発明の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
1 電源装置
10 電池モジュール
11 電池
12 バスバーモジュール
12a バスバー
12b ケース
20 電池監視用制御基板
21 電気接続部
22 嵌合用枠壁
23 ピン状端子
30 ジャンクションブロック
40 金属ケース
41 蓋
41a 表面
41b ネジ穴
42 基板収容凹部
42a 嵌合用枠壁嵌め込み部
42b ガイド筒部
43 蓋部
43a ネジ挿通孔
44 収容部
44a 収容口
W 電線
C コネクタ
S ネジ

Claims (3)

  1. 複数の電池が接続された電池モジュールを含む電源供給に関係する部品あるいは機器が収容される収容部の収容口を閉じる蓋に前記複数の電池の状態を監視する電池監視用制御基板が前記蓋の一部に囲われた状態で取り付けられ、
    前記蓋を閉じた場合、前記電池監視用制御基板が、前記電池の監視に関係する検出信号を伝達する複数の電線に接続され、
    前記蓋を開けた場合、前記電池監視用制御基板が、前記複数の電線との接続を解除される金属ケース
    を有することを特徴とする電源装置。
  2. 前記蓋は、
    表面に前記電池監視用制御基板を収容可能に凹状に形成された基板収容凹部と、
    前記基板収容凹部の開口を塞ぐ蓋部と、
    を有することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
  3. 前記蓋は、
    前記複数の電線の長さが短くなるような位置に前記電池監視用制御基板が取り付けられている
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の電源装置。
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