JP3540649B2

JP3540649B2 - Power supply

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Publication number: JP3540649B2
Application number: JP01940099A
Authority: JP
Inventors: 貴史小田; 英樹岡島; 通則池添
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2019-01-28
Also published as: JP2000223095A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、ハイブリッド自動車や電気自動車等の自動車を駆動するモーターの電源用に使用される大電流用の電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車走行用のモーターを駆動する電源に使用される大電流用の電源装置は、多数の電池を直列に接続して出力電圧を高くしている。駆動モーターの出力を大きくするためである。この種の用途に使用される電源装置は、極めて大きな電流が流れる。たとえば、ハイブリッド自動車等では、スタートするときや加速するときに、電池の出力で自動車を加速するので、極めて大きな電流が流れる。大電流の用途に使用される電源装置は、電池を連結する部分の電気抵抗を小さくすることが大切である。連結部分の電気抵抗が、電池の出力電力を低下させると共に、電池の電力を無駄に消費するからである。
【０００３】
連結部分の抵抗を小さくするために、この種の用途に使用される電源装置は、電池の電極端子に、厚い金属プレート製のバスバーを止ネジで連結している。止ネジでバスバーを電極端子に連結している電源装置は、連結部分の電気抵抗を小さくでき、また、電池の交換に好都合である。多数の電池を連結している電源装置は、必ずしも、全ての電池の寿命を同じにできない。この種の電源装置は、一部の電池が劣化すると、全体の性能が著しく低下する。このため、劣化した電池を交換できる構造は、この種の電源装置に極めて好都合である。
【０００４】
バスバーで多数の電池を直列に連結して、出力電圧を高くする電源装置は、バスバーを絶縁することが大切である。たとえば、電池にニッケル−水素電池を使用する電源装置は、ひとつの電池の出力電圧は１．２Ｖと低い電圧であるが、これを２００個も直列に連結すると、出力電圧は２４０Ｖと極めて高くなる。このような高い電圧では、接続されたバスバーが剥き出しの状態だと、作業者が誤って高電圧に触れてしまったり、また、バスバーをネジ止め接続するときに、隣接するバスバーが接触してショートしたりする危険がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、図１に示すように、バスバーと電池との間に、プラスチックで成形した絶縁材のエンドプレートを固定する電源装置が開発されている。この図のエンドプレート３は、電池の電極端子を嵌入する開口窓２０を設けている。開口窓２０に嵌入する電極端子に、バスバー４をネジ止めして、隣接する電池を接続している。この構造のエンドプレート３は、バスバー４の全体が外部に表出するので、バスバー間のショートなどを有効に防止できない。さらに、この構造のエンドプレート３を備える電源装置は、組み立てに手間がかかって、作業性が悪くなる欠点がある。それは、バスバー４とエンドプレート３を別々に定位置に固定して組み立てるからである。
【０００６】
この欠点は、特開平１０−２７０００６号公報に記載されるように、金属板のバスバーを、プラスチック製のエンドプレートにインサート成形して埋設した構造で防止できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この構造のエンドプレートは、バスバーをインサートしているので、バスバーとエンドプレートを一緒に固定して、能率よく組み立てできる。しかしながら、この構造の電源装置は、多数の電池を定位置に保持するためのホルダーケースと、バスバーをインサートしているエンドプレートの製作に、極めて高い精度が要求されると共に、メンテナンスが極めて難しくなる欠点がある。
【０００８】
ホルダーケースとエンドプレートに高い精度が要求されるのは、エンドプレートにインサートしているバスバーと、ホルダーケースに保持される電池との相対位置がずれると、バスバーを電池の電極に止ネジで連結する状態で、電池に無理な力が作用するからである。この種の用途に使用される電池は、電池に無理な力が作用しないように連結することが大切である。電池に作用する無理な力が、電池の性能を低下させる原因となるからである。とくに、この種の用途に使用される電源装置は、自動車が走行するときに振動を受けるので、無理な力が作用する状態で振動を受けると、電池に悪い影響を与えることになる。
【０００９】
さらに、バスバーの位置がずれると、止ネジを簡単にねじ込みできなくなって、バスバーの連結に手間がかかって、組み立て作業が難しくなる欠点もある。バスバーの貫通孔が、電池の電極に設けたネジ孔に合わなくなって、止ネジを簡単にバスバーの貫通孔に入れて、ネジ孔に案内できなくなるからである。無理に止ネジを入れると、電池に無理な力がかかってしまう。
【００１０】
さらにまた、バスバーをインサートしているエンドプレートは、腐食したバスバー等の交換ができず、しかもエンドプレートにインサートしている種々のパーツを外部に表出させる状態で補修できないので、能率よくメンテナンスできない欠点もある。この構造の電源装置は、たとえば、エンドプレートにインサートしている一部の部品が故障すると、エンドプレート全体を交換する必要があって、修理コストが極めて高くなる。また、インサートしたパーツを外部に表出できないので、エンドプレートの内部の部品が故障したかどうかの検査が難しく、故障部分の発見も難しくなる。さらにまた、電源装置を廃棄するときには、バスバーとエンドプレートとを分離して解体できないので、部品のリサイクルにおいては、金属とプラスチックの分離が難しく、能率よく有効に再利用するのが難しくなる。
【００１１】
本発明は、このような従来の電源装置の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、能率よく組み立てできると共に、ホルダーケースとエンドプレートを安価に多量生産でき、さらに、メンテナンスを簡単かつ容易にして能率よく補修でき、さらにまた、廃棄する手間を少なくして有効にリサイクルできる電源装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源装置は、複数の電源モジュール１を平行に保持するホルダーケース２と、このホルダーケース２に収納された電源モジュール１の電極端子５に連結されて、隣接する電源モジュール１を接続しているバスバー４と、このバスバー４を定位置に保持している絶縁材であるエンドプレート３とを備える。
【００１３】
さらに、本発明の請求項１の電源装置は、エンドプレート３を、互いに積層状態で連結されてなる本体部３Ａとカバー部３Ｂとで構成する。本体部３Ａは電源モジュール１の端部に対向する側に、カバー部３Ｂは本体部３Ａの背面に配設して積層されている。さらに、エンドプレート３は、本体部３Ａの背面に配設しているバスバー４を、本体部３Ａとカバー部３Ｂとの間で挟着して定位置に保持している。本体部３Ａには、背面の定位置に保持しているバスバー４を、電源モジュール１の電極端子５に連結するための開口窓２０を開口している。この開口窓２０を貫通する止ネジ３０が、バスバー４を電源モジュール１の電極端子５に連結している。
【００１４】
本発明の請求項２の電源装置は、本体部３Ａとカバー部３Ｂの両方の対向する位置に開口窓２０を開口している。この構造のエンドプレート３は、カバー部３Ｂを本体部３Ａに連結して、バスバー４を内蔵させる状態で、バスバー４を電源モジュール１の電極端子５に止ネジ３０で連結できる。
【００１５】
本発明の請求項３の電源装置は、本体部３Ａに、バスバー４を定位置に保持するバスバー嵌着凹部１８を設けている。バスバー嵌着凹部１８は、エンドプレート３をプラスチックで成形するときに設けることができる。この構造のエンドプレート３は、バスバー４を本体部３Ａの定位置に装着できる。ただ、本発明の電源装置は、カバー部３Ｂにバスバー嵌着凹部１８を設けることもできる。
【００１６】
本発明の請求項４の電源装置は、本体部３Ａに、縦方向と横方向に、複数のバスバー４を定位置に保持するバスバー嵌着凹部１８を設けている。この構造のエンドプレート３は、ホルダーケース２の両側に配設されるものを同じ構造とすることができる。
【００１７】
本発明の請求項５の電源装置は、本体部３Ａとカバー部３Ｂとの間に、ヒューズ８を定位置に保持している。この構造は、バスバー４に加えて、ヒューズ８をも簡単にエンドプレート３にセットできる。そして、カバー部３Ｂを本体部３Ａから外して、バスバー４とヒューズ８の両方のメンテナンスを簡単にできる。
【００１８】
本発明の請求項６の電源装置は、本体部３Ａに、電池電圧検出用のリード線９を保持するリード線溝２１を設けている。この構造のエンドプレート３は、リード線９を本体部３Ａの定位置に保持させて、本体部３Ａにカバー部３Ｂを連結できる。リード線９を邪魔にならない状態として、カバー部３Ｂを簡単に本体部３Ａに連結できる。
【００１９】
本発明の請求項７の電源装置は、さらに、リード線溝２１の開口部に、リード線９が出るのを阻止するストッパ爪２２を設けているので、本体部３Ａにリード線９を能率よくセットできる。とくに、複数本のリード線９を能率よく本体部３Ａにセットできる。
【００２０】
本発明の請求項８の電源装置は、本体部３Ａとカバー部３Ｂを、嵌着構造、スポット溶着、局部的な接着、ネジ止のいずれかの構造で連結している。嵌着構造で連結される本体部３Ａとカバー部３Ｂは、簡単に脱着できるので、メンテナンスに極めて便利である。スポット溶着や接着による構造は、局部的に溶着または接着された部分を外して、カバー部３Ｂを本体部３Ａから分離できる。さらに、ネジ止されたカバー部３Ｂは、止ネジを外してカバー部３Ｂを本体部３Ａから分離できる。
【００２１】
本発明の請求項９の電源装置は、本体部３Ａの周縁に沿って周壁２８を一体成形して設けている。カバー部３Ｂは、その外形を、周壁２８内側の形状にほぼ等しく形成している。このエンドプレート３は、本体部３Ａの周壁２８の内側にカバー部３Ｂを嵌入して、カバー部３Ｂを本体部３Ａの定位置に連結できる。
【００２２】
本発明の請求項１０の電源装置は、本体部３Ａに、センサー連結板２５を定位置に保持するための連結板嵌着凹部２６を設けている。この構造のエンドプレート３は、バスバー４とセンサー連結板２５の両方を定位置にセットできる。そして、カバー部３Ｂを開いて、バスバー４とセンサー連結板２５の両方を表出させて便利にメンテナンスできる。
【００２３】
本発明の請求項１１の電源装置は、二次電池６の＋−の電極を、金属板を介して、あるいは金属板を介することなく直接に溶着して電源モジュール１をホルダーケース２に内蔵させている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。
【００２５】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２６】
電源装置は、図２に示すように、複数の電源モジュール１を平行に保持するホルダーケース２と、このホルダーケース２の端部に位置して、ホルダーケース２に収納された電源モジュール１の端部に設けられた電極端子５にねじ止めして固定されるバスバー４と、このバスバー４を定位置に配設してホルダーケース２の端部に固定されるエンドプレート３とを備える。
【００２７】
電源モジュール１は、複数の二次電池、あるいは静電容量の大きなスーパーキャバシタを直線状に接続したもので、図の電源モジュール１は、６本の二次電池６を、直線状に直列に連結している。スーパーキャバシタを使用する電源モジュールは、複数のスーパーキャバシタを並列に接続している。ただし、電源モジュールは１本の二次電池やスーパーキャバシタで構成することもできる。図２に示す電源モジュール１は、円筒型の二次電池６を皿状接続体７で直線状に連結している。電源モジュール１の両端には、正極端子と負極端子からなる電極端子５を連結している。
【００２８】
図２に示す電源装置の回路図を図３に示す。この図に示す電源装置は８列×２段の電源モジュール１を内蔵しており、各電源モジュール１は直列に接続している。各電源モジュール１を接続するバスバー４は、ヒューズ８を介して電源モジュール１の電圧を検出するためのリード線９を接続している。
【００２９】
皿状接続体７が電池６を直線状に連結する構造を、図４と図５に示している。この構造の電源モジュール１は、皿状接続体７の円盤部７Ａを、円筒型電池６の正極に溶接して接続している。皿状接続体７の円盤部７Ａは、円筒型電池６の正極に溶接するプロジェクション７ａを設けている。皿状接続体７のプロジェクション７ａが正極に溶接されるとき、プロジェクション７ａの上面に溶接用電極棒が押圧される。皿状接続体７と円筒型電池６とのショートを阻止するために、皿状接続体７と円筒型電池６との間に、リング状に絶縁体１０が挟着される。
【００３０】
さらに、皿状接続体７は、フランジ部７Ｂの内側に円筒型電池６を挿入して、フランジ部７Ｂを円筒型電池６の負極である外装缶６Ａに溶接する。フランジ部７Ｂも、円盤部７Ａと同じように、内面に設けたプロジェクション７ａを外装缶６Ａに溶接する。このとき、フランジ部７Ｂには、プロジェクション７ａの外側に溶接用電極棒が押圧される。
【００３１】
直列に連結される電池６は、皿状接続体７を使用することなく、図６の断面図に示すように、Ｕ曲したリード板１１の対向面を互いに溶接して連結することもできる。この図の電源モジュール１は、電池６を放電させる方向に、大電流をパルス通電して、Ｕ曲したリード板１１の対向面を溶着する。リード板１１は、たとえば、１ＫＡの電流を約１５ミリ秒間流す大電流パルス通電で溶着できる。
【００３２】
さらに、電池６は、図７の断面図に示すように、電池６の＋−の電極の間に金属板１２を挟着する状態で、電池６を放電させる方向に大電流パルス通電処理をして、金属板１２を電池６の電極に溶着することもできる。
【００３３】
さらにまた、図８に示すように、電池６の間に金属板を挟着することなく、電池６の＋−の電極を直接に溶着することもできる。この電池６は、正極端子である封口板の上部表面に円錐状の突起を設け、この突起を隣接する電池６の負極端子に大電流パルス通電して溶接している。
【００３４】
図６ないし図８に示すように、皿状接続体７を使用しないで、直接に電池６の＋−の電極を溶接して連結し、あるいは、＋−の電極を金属板の両面に直接に溶接して連結している電源モジュール１は、電池間の電気抵抗を極めて小さくできる。また、電池６の連結強度を強くできる特長もある。
【００３５】
互いに直列に連結された電源モジュール１は、図９と図１０に示すように、電池６の正極側には正極端子５Ａを接続し、負極側には負極端子５Ｂを接続する。正極端子５Ａの中央凸部と、負極端子５Ｂは、図１１と図１２の斜視図で示すように、四角柱状に成形している。正極端子５Ａの中央凸部と、負極端子５Ｂとを四角柱状とするのは、エンドプレート３に設けた開口窓２０に嵌入して、複数の電源モジュール１を位置決めして接続するためである。正極端子５Ａと負極端子５Ｂである電極端子５は、バスバー４を連結する雌ネジ孔５ａを中心に設けている。
【００３６】
電源モジュール１の二次電池６は、ニッケル−水素電池である。ただ、電源モジュール１の二次電池６は、ニッケル−カドミウム電池やリチウムイオン二次電池等を使用することもできる。
【００３７】
電源モジュール１は、図２に示すように、各電池６の表面に温度センサー１３を固定している。温度センサー１３は、電池温度を検出できる素子である。この温度センサー１３には、好ましくは、電池温度で電気抵抗が変化するにＰＴＣが使用される。各電池６の表面に固定される温度センサー１３は、センサーリード１４を介して直列に、直線状に連結されて、電源モジュール１の表面に縦方向に延長して固定される。温度センサー１３とセンサーリード１４は、表面を被覆する熱収縮チューブ等で電池６の表面に固定される。
【００３８】
ホルダーケース２は、図１３の分解斜視図において上下に図示している蓋ケース２Ａと、上下の蓋ケース２Ａの間に配設される中間ケース２Ｂとを備える。蓋ケース２Ａと中間ケース２Ｂは、全体をプラスチックで成形している。蓋ケース２Ａと中間ケース２Ｂは、電源モジュール１を挟着して定位置に保持するために、ホルダーリブ１５を一体成形している。図に示す蓋ケース２Ａと中間ケース２Ｂは、両端縁と中間に、複数列のホルダーリブ１５を平行に設けている。ホルダーリブ１５は、蓋ケース２Ａの内面と、中間ケース２Ｂの両面に設けられる。ホルダーリブ１５は、円筒状の電源モジュール１を定位置に保持するために、電源モジュール１の外形に沿って湾曲している半円状の保持凹部１５Ａを設けている。ホルダーリブ１５の保持凹部１５Ａは、電源モジュール１の表面に沿う形状に成形される。したがって、電源モジュールが多角柱状である場合、保持凹部の形状は多角柱に沿う形状に成形される。
【００３９】
電源モジュール１は、保持凹部１５Ａに嵌着されて、定位置に挟着状態で保持される。ホルダーリブ１５は、保持凹部１５Ａに沿ってゴム状弾性体の緩衝パッキン１６を連結して、電池６の耐衝撃性を向上できる。図１３のホルダーケース２は、２列のホルダーリブ１５に緩衝パッキン１６を連結している。緩衝パッキン１６は、図１４に示すように、ホルダーリブに沿う形状に成形している。図１３に示す緩衝パッキン１６は、図１４に示す緩衝パッキン１６の凹部を対向させて連結した状態を示している。緩衝パッキン１６は、互いに対向する凹部の間に電源モジュール１を介在させて、これに密着する状態で挟着して保持する。ホルダーリブ１５に緩衝パッキン１６を連結しているホルダーケース２は、緩衝パッキン１６に振動を吸収させて、電源モジュール１を振動から防止できる。
【００４０】
ホルダーリブ１５は、電源モジュール１の表面に凸条の状態で突出している温度センサー１３とセンサーリード１４を案内するためのガイド溝１７を、保持凹部１５Ａの底部に設けている。温度センサー１３とセンサーリード１４を保持凹部１５Ａに入れて、ホルダーリブ１５は保持凹部１５Ａで電源モジュール１を挟着して定位置に保持する。
【００４１】
以上の構造のホルダーケース２は、以下の状態で組み立てて、電源モジュール１を平行に保持する。
▲１▼ 下側の蓋ケース２Ａを水平に置いて、ホルダーリブ１５の保持凹部１５Ａに電源モジュール１を入れて平行に並べる。図の蓋ケース２Ａは、ホルダーリブ１５に８列に電源モジュール１を並べる。電源モジュール１は、両端面を同一平面とするように、ホルダーリブ１５に並べる。このとき、電源モジュール１の表面に突出している温度センサー１３とセンサーリード１４を、ホルダーリブ１５のガイド溝１７に案内する。
▲２▼ 下側の蓋ケース２Ａに中間ケース２Ｂを載せる。中間ケース２Ｂは、下面に突出しているホルダーリブ１５の保持凹部１５Ａに、電源モジュール１を入れて、決められた位置に積層される。
▲３▼ 中間ケース２Ｂの上面に突出しているホルダーリブ１５の保持凹部１５Ａに電源モジュール１を入れて平行に並べる。このときも、電源モジュール１の両端が同一平面となるように、電源モジュール１を並べる。
▲４▼ 上側の蓋ケース２Ａを、電源モジュール１の上に載せて、蓋ケース２Ａを定位置に積層する。この状態で、蓋ケース２Ａの下面に突出しているホルダーリブ１５は、保持凹部１５Ａに電源モジュール１が案内される。
▲５▼ 上下の蓋ケース２Ａを連結ネジ（図示せず）で連結して、上下の蓋ケース２Ａと中間ケース２Ｂとを連結して固定する。連結ネジは上下の蓋ケース２Ａと中間ケース２Ｂを貫通して、これ等を連結する。連結ネジは、上下の蓋ケース２Ａの四隅部とその中間を連結する。
【００４２】
以上の状態で、定位置に電源モジュール１を保持しているホルダーケース２に、エンドプレート３が固定される。エンドプレート３は、ホルダーケース２の電源モジュール１を直列に接続するバスバー４を内蔵している。バスバー４を定位置に保持するエンドプレート３は、図１５と図１６の分解斜視図に示すように、互いに積層状態で連結される本体部３Ａとカバー部３Ｂを備える。本体部３Ａとカバー部３Ｂは、プラスチックで別々に一体成形して製造される。本体部３Ａは、電源モジュール１と対向する側に配設され、カバー部３Ｂは本体部３Ａの背面に配設される。
【００４３】
本体部３Ａは、電源モジュール１を直列に連結するバスバー４を背面に配設している。ここに配設されるバスバー４は、本体部３Ａとカバー部３Ｂとの間に挟着されて、エンドプレート３の定位置に保持される。
【００４４】
図の本体部３Ａは、バスバー４を定位置に保持するためのバスバー嵌着凹部１８を背面に成形している。バスバー嵌着凹部１８は、金属板であるバスバー４を定位置に嵌着できるように、長方形のバスバー４の外形にほぼ等しく、正確にはこれよりも多少大きな長方形である。図１５と図１６の斜視図、および図１７に示す本体部３Ａは、バスバー嵌着凹部１８を、横方向に延長して設けている。本明細書において、バスバー４の縦横は、バスバー４の長手方向を横方向とし、この方向と直交する方向を縦方向とする。図１８に示す本体部３Ａは、バスバー嵌着凹部１８を縦方向に延長して設けている。さらに、図１９に示す本体部３Ａは、縦横にバスバー嵌着凹部１８を設けている。バスバー嵌着凹部１８は、ここにバスバー４を嵌着して、バスバー４で電源モジュール１を直列に連結する。
【００４５】
バスバー嵌着凹部１８の開口部には、バスバー４が出るのを阻止するストッパ爪１９を一体成形して設けている。ストッパ爪１９は、バスバー嵌着凹部１８の開口部から内側に突出して設けられる。図に示すストッパ爪１９は、バスバー嵌着凹部１８の開口部にあって、長辺のほぼ中央に内側に突出して設けられる。ストッパ爪１９の突出高さを大きくすると、バスバー４はバスバー嵌着凹部１８から出難くなるが、バスバー４をバスバー嵌着凹部１８に入れるのが難しくなる。反対に、ストッパ爪１９を低くすると、バスバー４をバスバー嵌着凹部１８に入れやすくなるが、バスバー４がバスバー嵌着凹部１８から出やすくなる。ストッパ爪１９は、バスバー４をスムーズにバスバー嵌着凹部１８に入れることができて、バスバー嵌着凹部１８に入れたバスバー４が出るのを効果的に阻止できるように、バスバー嵌着凹部１８の開口部から内側に突出して設けられる。
【００４６】
図２に示すホルダーケース２は、上下２段で、各段に８列の電源モジュール１を収納している。この電源モジュール１は、一方のエンドプレート３に横方向に内蔵されるバスバー４で一端を直列に連結して、他方のエンドプレート３に縦方向に内蔵されるバスバー４で直列に連結して、図２０の概略図に示すように、全ての電源モジュール１を直列に連結する。したがって、ホルダーケース２の一方の端部に固定されるエンドプレート３は、図１５、図１６及び図１７に示すように、バスバー４を横方向に内蔵しており、ホルダーケース２の他方の端部に固定されるエンドプレート３は、図１８に示すように、バスバー４を縦方向に内蔵している。図１９に示すように、縦横にバスバー嵌着凹部１８を設けている本体部３Ａは、ホルダーケース２の両端に固定できる。
【００４７】
本体部３Ａは、バスバー嵌着凹部１８の両端部に、バスバー４を電源モジュール１の電極端子５に連結する開口窓２０を開口している。開口窓２０は、電池６の電極に固定している電極端子５を回転しない状態で嵌入できる形状に開口される。図に示す電源モジュール１は、方形状の電極端子５を両端に固定している。この電極端子５を嵌入するために、開口窓２０は電極端子５の外形にほぼ等しく、正確には電極端子５よりも多少大きな内形に開口されている。この構造の本体部３Ａは、電源モジュール１の電極端子５を開口窓２０に嵌入して、電源モジュール１を回転しないように保持して、バスバー４を連結できる。
【００４８】
さらに、図に示す本体部３Ａは、リード線を定位置に保持するリード線溝２１を設けている。リード線溝２１は、バスバー嵌着凹部１８と平行に設けられる。リード線溝２１の開口部にも、リード線が出るのを阻止するストッパ爪２２を設けている。ストッパ爪２２は、リード線溝２１の開口部の対向する位置に配設される。対向するストッパ爪２２の間隔は、リード線の太さにほぼ等しい。このストッパ爪２２は、リード線をリード線溝２１に入れやすく、リード線をリード線溝２１から出難くできる。
【００４９】
リード線は、各電源モジュール１の電圧を検出するために、ヒューズ８を介してバスバー４に接続される。本体部３Ａは、ヒューズ８を定位置に配設するために、ヒューズ凹部２３を設けている。ヒューズ凹部２３はリード線溝２１に連結して設けられる。ヒューズ凹部２３とバスバー嵌着凹部１８との間の壁には、ヒューズ８をバスバー４に連結するリード板を配設する切欠２４を設けている。
【００５０】
さらに、図１５と図１６に示す本体部３Ａは、センサー連結板２５を定位置に保持する連結板嵌着凹部２６を背面に設けている。連結板嵌着凹部２６は、バスバー嵌着凹部１８に隣接して、バスバー嵌着凹部１８よりも外側にあって、バスバー嵌着凹部１８と平行に設けられる。連結板嵌着凹部２６に嵌入されるセンサー連結板２５は、電源モジュール１に固定される温度センサー１３を直列に連結する。電源モジュール１は、図２に示すように、電極端子５に隣接して、センサーリード１４を突出させている。このセンサーリード１４がセンサー連結板２５に連結されて、全ての温度センサー１３は直列に連結される。
【００５１】
センサーリード１４をセンサー連結板２５に連結するために、本体部３Ａは、センサーリード１４を通過させる連結孔２７を貫通して設けている。連結孔２７は、連結板嵌着凹部２６の端部に隣接して、連結板嵌着凹部２６よりも外側に開口されている。電源モジュール１から突出するセンサーリード１４は、本体部３Ａの連結孔２７を通過してセンサー連結板２５に連結されて、全ての温度センサー１３を直列に連結する。互いに直列に接続された温度センサー１３は、リード線を介して、外部に検出信号を出力する。いずれかの温度センサー１３が、電池温度が異常に高くなったことを検出すると、温度センサー１３からの信号を外部に接続している保護回路等で処理して、たとえば、電池６の充放電電流を制限し、あるいは、電流を遮断して電池６を保護する。
【００５２】
本体部３Ａは、カバー部３Ｂを定位置に保持するために、背面に突出して周縁に沿って周壁２８を一体成形して設けている。周壁２８のある本体部３Ａは、カバー部３Ｂを正確に位置ずれしないように積層して固定できる。さらに、周壁２８の内側に、カバー部３Ｂと防水カバー２９の両方を積層して定位置に連結して固定できる。また、周壁２８の内側に、防水カバー２９を連結して固定する構造は、防水カバー２９の外周と周壁２８の内面とを防水構造として、エンドプレート３を確実に防水構造にできる特長もある。
【００５３】
カバー部３Ｂは、本体部３Ａの背面に積層して固定されて、バスバー嵌着凹部１８と連結板嵌着凹部２６とリード線溝２１の開口部を閉塞する。この状態で、本体部３Ａとカバー部３Ｂは、バスバー４とセンサー連結板２５とリード線とを挟着する状態で、定位置に保持する。本体部３Ａにカバー部３Ｂを連結して固定する状態で、バスバー４とセンサー連結板２５とリード線とは、定位置にセットされて外部に出ることはない。カバー部３Ｂは外形を、本体部３Ａに設けた周壁２８の内形にほぼ等しくしている。ここに嵌入して、カバー部３Ｂを本体部３Ａの定位置に積層するためである。
【００５４】
図１５と図１６に示すカバー部３Ｂは、本体部３Ａに設けている開口窓２０と同じ位置に開口窓２０を開口している。このエンドプレート３は、本体部３Ａとカバー部３Ｂの両方の対向する位置に開口窓２０を開口して、エンドプレート３に内蔵されるバスバー４を電源モジュール１の電極端子５に止ネジ３０で連結できる。
【００５５】
さらに、カバー部３Ｂは、電源モジュール１のセンサーリード１４をセンサー連結板２５に連結するための切欠部３１を外周に設けている。切欠部３１は、開口窓２０の外側に配設される。そして、カバー部３Ｂは、外周と開口窓２０の周縁に沿って、凸条を一体成形して設けている。凸条は、カバー部３Ｂを補強すると共に、開口窓２０や切欠部３１からエンドプレート３の内部に水等が侵入するのを有効に防止する。
【００５６】
図１５と図１６のカバー部３Ｂは、リード線を外部にエンドプレート３から引き出すための引出開口３２を両端部に開口している。リード線溝２１にセットされたリード線は、引出開口３２から外部に引き出される。
【００５７】
カバー部３Ｂを本体部３Ａの周壁２８に嵌入して連結できるように、カバー部３Ｂは、ストッパ凸部３３を外周面に一体成形して設けている。図に示すカバー部３Ｂは、全体の形状を方形状としているカバー部３Ｂの各辺に、複数個のストッパ凸部３３を突出するように成形している。このストッパ凸部３３を案内するストッパ凹部３４は、本体部３Ａの周壁２８の内面に設けられる。ストッパ凹部３４は、図２１に示すように、周壁２８に設けた貫通孔とすることもできる。カバー部３Ｂは、図２１に示すように、ストッパ凸部３３をストッパ凹部３４に案内して、本体部３Ａの定位置に連結して固定される。この図のエンドプレート３は、カバー部３Ｂにストッパ凸部３３を設けて、本体部３Ａにストッパ凹部３４を設けているが、カバー部にストッパ凹部を、本体部にストッパ凸部を設けて、カバー部を本体部の定位置に連結することもできる。また、本体部の周壁内面にのみストッパ凸部を設けて、このストッパ凸部よりも内側にカバー部を押し込んで、カバー部を本体部に連結することもできる。
【００５８】
以上の嵌着構造で、カバー部３Ｂと本体部３Ａとを連結しているエンドプレート３は、カバー部３Ｂを本体部３Ａに簡単かつ容易に、しかも迅速に脱着して連結できる特長がある。ただ、カバー部は、スポット溶着、局部的な接着、ネジ止等の構造で本体部に連結することもできる。
【００５９】
カバー部３Ｂの外側面に積層される防水カバー２９はプラスチック板で、外周の形状を、本体部３Ａの周壁２８の内側形状にほぼ等しく成形して、リード線の引出切欠２９Ａと、電源コードの取出穴２９Ｂとを開口している。
【００６０】
以上の構造のエンドプレート３は、本体部３Ａに、バスバー４とセンサー連結板２５とヒューズ８とを決められた位置に配設して、背面にカバー部３Ｂを固定する。この状態で、電源モジュール１を定位置に保持しているホルダーケース２にエンドプレート３を固定し、図２１の断面図に示すように、カバー部３Ｂの開口窓２０に入れる止ネジ３０で、エンドプレート３のバスバー４を電源モジュール１の電極端子５に連結する。エンドプレート３をホルダーケース２に連結した状態で、バスバー４を電極端子５に簡単に能率よく連結できる。ただ、エンドプレート３は、バスバー４を電源モジュール１の電極端子５に連結した後、ホルダーケース２に連結して固定することもできる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の電源装置は、能率よく組み立てできることに加えて、ホルダーケースとエンドプレートを安価に多量生産できる特長がある。それは、本発明の電源装置が、エンドプレートを、積層状態で連結してなる本体部とカバー部に分割すると共に、この本体部とカバー部との間にバスバーを挟着して定位置に保持し、このバスバーを電極端子に連結しているからである。
【００６２】
さらに、本発明の電源装置は、メンテナンスを簡単かつ容易にして、しかも能率よく補修できる特長がある。それは、本発明の電源装置が、複数の電池を接続するバスバーをエンドプレートにインサート等の構造で固定するのではなく、本体部とカバー部の間に挟着する状態で定位置に保持しているからである。すなわち、本体部とカバー部とバスバーとを別々のパーツとして、バスバーを本体部とカバー部とで定位置に保持するので、たとえば、本体部とバスバーを固定する状態で、カバー部を外すことによって、各々のバスバーを簡単に交換できる。また、バスバー以外のパーツであって、本体部とカバー部との間に配設する全てのパーツを、各々簡単に交換できる特長もある。
【００６３】
さらにまた、本発明の電源装置は、廃棄する手間を少なくして、バスバーとエンドプレートの両方を有効にリサイクルして再利用できる特長もある。それは、カバー部を本体部から分離して、金属製のバスバーとエンドプレートとを簡単に分離できるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電源装置のエンドプレートの斜視図
【図２】本発明の実施例の電源装置の分解斜視図
【図３】本発明の実施例の電源装置の回路図
【図４】図２に示す電源装置に内蔵される電源モジュールの側面図
【図５】図４に示す電源モジュールの電池の連結構造を示す分解断面図
【図６】電源モジュールの電池の連結構造の他の一例を示す断面図
【図７】電源モジュールの電池の連結構造の他の一例を示す断面図
【図８】電源モジュールの電池の連結構造の他の一例を示す断面図
【図９】図４に示す電源モジュールの正極側の電極端子の連結構造を示す分解断面図
【図１０】図４に示す電源モジュールの負極側の電極端子の連結構造を示す分解断面図
【図１１】図９に示す正極端子の拡大斜視図
【図１２】図１０に示す負極端子の拡大斜視図
【図１３】図２に示す電源装置のホルダーケースの分解斜視図
【図１４】図１３に示すホルダーケースのホルダーリブに連結される緩衝パッキンの拡大斜視図
【図１５】図２に示す電源装置のエンドプレートの分解斜視図
【図１６】図１５に示すエンドプレートを組み立てる状態を示す分解斜視図
【図１７】図１５に示すエンドプレートの本体部の平面図
【図１８】エンドプレートの本体部の他の一例を示す平面図
【図１９】エンドプレートの本体部の他の一例を示す平面図
【図２０】複数の電源モジュールをバスバーで直列に連結する状態を示す概略斜視図
【図２１】エンドプレートのバスバーと電源モジュールとの連結構造を示す断面図
【符号の説明】
１…電源モジュール
２…ホルダーケース２Ａ…蓋ケース２Ｂ…中間ケース
３…エンドプレート３Ａ…本体部３Ｂ…カバー部
４…バスバー
５…電極端子５Ａ…正極端子５Ｂ…負極端子
５ａ…雌ネジ孔
６…電池６Ａ…外装缶
７…皿状接続体７Ａ…円盤部７Ｂ…フランジ部
７ａ…プロジェクション
８…ヒューズ
９…リード線
１０…絶縁体
１１…リード板
１２…金属板
１３…温度センサー
１４…センサーリード
１５…ホルダーリブ１５Ａ…保持凹部
１６…緩衝パッキン
１７…ガイド溝
１８…バスバー嵌着凹部
１９…ストッパ爪
２０…開口窓
２１…リード線溝
２２…ストッパ爪
２３…ヒューズ凹部
２４…切欠
２５…センサー連結板
２６…連結板嵌着凹部
２７…連結孔
２８…周壁
２９…防水カバー２９Ａ…引出切欠２９Ｂ…取出穴
３０…止ネジ
３１…切欠部
３２…引出開口
３３…ストッパ凸部
３４…ストッパ凹部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device for a large current mainly used for a power supply of a motor for driving a vehicle such as a hybrid vehicle and an electric vehicle.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A large-current power supply device used as a power supply for driving a motor for driving a vehicle drives a large number of batteries in series to increase an output voltage. This is to increase the output of the drive motor. An extremely large current flows through a power supply device used for this type of application. For example, in a hybrid vehicle or the like, when starting or accelerating, the vehicle is accelerated by the output of the battery, so an extremely large current flows. It is important for a power supply device used for a large current application to reduce the electric resistance of a portion where a battery is connected. This is because the electric resistance of the connecting portion reduces the output power of the battery and wastes the power of the battery.
[0003]
In order to reduce the resistance of the connection portion, a power supply device used for this type of application connects a busbar made of a thick metal plate to an electrode terminal of a battery with a set screw. The power supply device in which the bus bar is connected to the electrode terminal with a set screw can reduce the electric resistance of the connection portion, and is convenient for battery replacement. A power supply device that connects a large number of batteries cannot necessarily have the same life for all batteries. In this type of power supply, when some of the batteries are deteriorated, the overall performance is significantly reduced. Therefore, a structure in which a deteriorated battery can be replaced is extremely convenient for this type of power supply device.
[0004]
It is important for a power supply device that connects a large number of batteries in series with a bus bar to increase the output voltage to insulate the bus bar. For example, in a power supply device using a nickel-hydrogen battery as a battery, the output voltage of one battery is as low as 1.2 V, but when 200 batteries are connected in series, the output voltage becomes extremely high as 240 V. . At such a high voltage, if the connected busbar is exposed, the operator may accidentally touch the high voltage, or when the busbar is screwed and connected, the adjacent busbar may touch and short-circuit. Or danger.
[0005]
In order to solve such a problem, as shown in FIG. 1, a power supply device has been developed in which an end plate made of a plastic material is fixed between a bus bar and a battery. The end plate 3 in this figure is provided with an opening window 20 into which the electrode terminal of the battery is fitted. The bus bar 4 is screwed to an electrode terminal fitted into the opening window 20 to connect an adjacent battery. In the end plate 3 having this structure, since the entire bus bar 4 is exposed to the outside, a short circuit between the bus bars cannot be effectively prevented. Further, the power supply device having the end plate 3 having this structure has a disadvantage that the assembling is troublesome and the workability is deteriorated. This is because the bus bar 4 and the end plate 3 are separately fixed to a fixed position and assembled.
[0006]
This disadvantage can be prevented by a structure in which a bus bar made of a metal plate is insert-molded and embedded in a plastic end plate, as described in JP-A-10-270006.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Since the end plate of this structure has the bus bar inserted therein, the bus bar and the end plate can be fixed together and can be assembled efficiently. However, the power supply device having this structure requires extremely high precision in the manufacture of the holder case for holding a large number of batteries in a fixed position and the end plate in which the bus bar is inserted, and makes maintenance extremely difficult. There are drawbacks.
[0008]
High precision is required for the holder case and the end plate because if the relative position between the bus bar inserted in the end plate and the battery held in the holder case shifts, the bus bar is connected to the battery electrode with a set screw. This is because excessive force acts on the battery in the state where the battery does not work. It is important that batteries used for this type of application be connected so that no excessive force acts on the batteries. This is because an excessive force acting on the battery causes the performance of the battery to deteriorate. In particular, the power supply device used for this kind of application receives vibration when the automobile runs, and if the vibration is applied in a state where an excessive force is applied, the battery has a bad influence.
[0009]
Further, if the position of the bus bar is displaced, the set screw cannot be easily screwed into the bus bar. This is because the through hole of the bus bar does not match the screw hole provided in the battery electrode, and the set screw cannot be easily inserted into the through hole of the bus bar and cannot be guided to the screw hole. If you forcibly insert the set screw, the battery will be subjected to excessive force.
[0010]
Furthermore, the end plate in which the bus bar is inserted cannot be replaced with a corroded bus bar or the like, and since the various parts inserted in the end plate cannot be repaired in a state of being exposed to the outside, maintenance cannot be performed efficiently. There are drawbacks. In the power supply device having this structure, for example, when some parts inserted into the end plate fail, the entire end plate needs to be replaced, and the repair cost is extremely high. In addition, since the inserted parts cannot be exposed to the outside, it is difficult to inspect whether the parts inside the end plate have failed, and it is also difficult to find the failed part. Furthermore, when the power supply device is discarded, the bus bar and the end plate cannot be separated and dismantled. Therefore, in the recycling of parts, it is difficult to separate the metal and the plastic, and it is difficult to efficiently and effectively reuse the metal and the plastic.
[0011]
The present invention has been developed to solve such disadvantages of the conventional power supply device. An important object of the present invention is that, in addition to being able to assemble efficiently, the holder case and the end plate can be mass-produced inexpensively, maintenance can be simplified and easily performed, and repair can be efficiently performed. An object of the present invention is to provide a power supply device that can be effectively recycled.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The power supply device of the present invention is connected to a holder case 2 for holding a plurality of power supply modules 1 in parallel and an electrode terminal 5 of the power supply module 1 housed in the holder case 2 to connect an adjacent power supply module 1. And an end plate 3 which is an insulating material for holding the bus bar 4 in a fixed position.
[0013]
Furthermore, in the power supply device according to the first aspect of the present invention, the end plate 3 includes a main body 3A and a cover 3B that are connected to each other in a stacked state. The main body 3A is arranged on the side facing the end of the power supply module 1, and the cover 3B is arranged and laminated on the back of the main body 3A. Further, the end plate 3 holds the bus bar 4 disposed on the back surface of the main body 3A between the main body 3A and the cover 3B in a fixed position. An opening window 20 for connecting the bus bar 4 held at a fixed position on the back surface to the electrode terminal 5 of the power supply module 1 is opened in the main body 3A. A set screw 30 penetrating the opening window 20 connects the bus bar 4 to the electrode terminal 5 of the power module 1.
[0014]
In the power supply device according to claim 2 of the present invention, the opening window 20 is opened at a position where both the main body 3A and the cover 3B face each other. In the end plate 3 having this structure, the bus bar 4 can be connected to the electrode terminal 5 of the power supply module 1 with a set screw 30 in a state where the cover 3B is connected to the main body 3A and the bus bar 4 is built in.
[0015]
In the power supply device according to a third aspect of the present invention, a busbar fitting recess 18 for holding the busbar 4 in a fixed position is provided in the main body 3A. The busbar fitting concave portion 18 can be provided when the end plate 3 is formed of plastic. In the end plate 3 having this structure, the bus bar 4 can be mounted at a fixed position of the main body 3A. However, in the power supply device of the present invention, the bus bar fitting recess 18 may be provided in the cover 3B.
[0016]
In the power supply device according to a fourth aspect of the present invention, the busbar fitting recesses 18 for holding the plurality of busbars 4 in fixed positions are provided in the main body 3A in the vertical and horizontal directions. The end plates 3 of this structure can be of the same structure provided on both sides of the holder case 2.
[0017]
In the power supply according to claim 5 of the present invention, the fuse 8 is held at a fixed position between the main body 3A and the cover 3B. With this structure, the fuse 8 can be easily set on the end plate 3 in addition to the bus bar 4. Then, by removing the cover 3B from the main body 3A, maintenance of both the bus bar 4 and the fuse 8 can be simplified.
[0018]
In the power supply device according to claim 6 of the present invention, a lead wire groove 21 for holding the lead wire 9 for detecting battery voltage is provided in the main body 3A. The end plate 3 having this structure can connect the cover 3B to the main body 3A while holding the lead wire 9 at a fixed position of the main body 3A. The cover 3B can be easily connected to the main body 3A with the lead wire 9 kept out of the way.
[0019]
In the power supply device according to claim 7 of the present invention, since the stopper claw 22 for preventing the lead wire 9 from coming out is provided in the opening of the lead wire groove 21, the lead wire 9 is efficiently attached to the main body 3A. Can be set. In particular, a plurality of lead wires 9 can be efficiently set on the main body 3A.
[0020]
In the power supply device according to claim 8 of the present invention, the main body 3A and the cover 3B are connected by any one of a fitting structure, spot welding, local bonding, and screwing. The main body 3A and the cover 3B connected by the fitting structure can be easily attached and detached, which is extremely convenient for maintenance. In the structure by spot welding or bonding, the cover 3B can be separated from the main body 3A by removing the locally welded or bonded portion. Further, the cover 3B screwed can be separated from the main body 3A by removing the set screw.
[0021]
In the power supply device according to a ninth aspect of the present invention, the peripheral wall 28 is integrally formed along the peripheral edge of the main body 3A. The outer shape of the cover portion 3B is substantially equal to the shape inside the peripheral wall 28. In the end plate 3, the cover 3B is fitted inside the peripheral wall 28 of the main body 3A, and the cover 3B can be connected to a fixed position of the main body 3A.
[0022]
In the power supply device according to a tenth aspect of the present invention, a connecting plate fitting concave portion 26 for holding the sensor connecting plate 25 in a fixed position is provided in the main body 3A. In the end plate 3 having this structure, both the bus bar 4 and the sensor connecting plate 25 can be set at fixed positions. Then, by opening the cover portion 3B, both the bus bar 4 and the sensor connecting plate 25 are exposed so that maintenance can be conveniently performed.
[0023]
In the power supply device according to claim 11 of the present invention, the power supply module 1 is built in the holder case 2 by welding the positive and negative electrodes of the secondary battery 6 via a metal plate or directly without using a metal plate. ing.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below exemplify a power supply device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the power supply device as follows.
[0025]
Further, in this specification, in order to make it easy to understand the claims, the numbers corresponding to the members shown in the embodiments are referred to as “claims” and “means for solving the problems”. Are added to the members indicated by "." However, the members described in the claims are not limited to the members of the embodiments.
[0026]
As shown in FIG. 2, the power supply device includes a holder case 2 for holding a plurality of power supply modules 1 in parallel, and an end of the power supply module 1 housed in the holder case 2 located at an end of the holder case 2. A bus bar 4 is fixed by screwing to an electrode terminal 5 provided in the portion, and an end plate 3 is arranged at a fixed position and fixed to an end of the holder case 2.
[0027]
The power supply module 1 is formed by connecting a plurality of secondary batteries or a supercapacitor having a large capacitance in a straight line, and the power supply module 1 shown in the figure has six rechargeable batteries 6 connected in a straight line in series. Connected. A power supply module using supercapacitors connects a plurality of supercapacitors in parallel. However, the power supply module can be constituted by one secondary battery or a super capacitor. In the power supply module 1 shown in FIG. 2, a cylindrical secondary battery 6 is linearly connected by a dish-shaped connector 7. An electrode terminal 5 composed of a positive electrode terminal and a negative electrode terminal is connected to both ends of the power supply module 1.
[0028]
FIG. 3 shows a circuit diagram of the power supply device shown in FIG. The power supply device shown in this figure incorporates power supply modules 1 of 8 rows × 2 stages, and each power supply module 1 is connected in series. A bus bar 4 connecting each power supply module 1 is connected to a lead wire 9 for detecting a voltage of the power supply module 1 via a fuse 8.
[0029]
FIGS. 4 and 5 show a structure in which the dish-shaped connection body 7 connects the batteries 6 linearly. In the power supply module 1 having this structure, the disk portion 7A of the dish-shaped connection body 7 is connected to the positive electrode of the cylindrical battery 6 by welding. The disk portion 7A of the dish-shaped connector 7 has a projection 7a that is welded to the positive electrode of the cylindrical battery 6. When the projection 7a of the dish-like connector 7 is welded to the positive electrode, the welding electrode rod is pressed against the upper surface of the projection 7a. In order to prevent a short circuit between the dish-shaped connector 7 and the cylindrical battery 6, an insulator 10 is sandwiched between the dish-shaped connector 7 and the cylindrical battery 6 in a ring shape.
[0030]
Further, in the dish-shaped connection body 7, the cylindrical battery 6 is inserted into the inside of the flange portion 7B, and the flange portion 7B is welded to the outer can 6A which is the negative electrode of the cylindrical battery 6. Similarly to the disk portion 7A, the projection 7a provided on the inner surface of the flange portion 7B is welded to the outer can 6A. At this time, the welding electrode rod is pressed to the outside of the projection 7a by the flange portion 7B.
[0031]
As shown in the sectional view of FIG. 6, the batteries 6 connected in series can be connected to each other by welding the opposing surfaces of the U-curved lead plates 11 without using the dish-shaped connecting body 7. In the power supply module 1 in this figure, a large current is pulsed in a direction in which the battery 6 is discharged, and the opposite surface of the U-curved lead plate 11 is welded. The lead plate 11 can be welded, for example, by applying a large current pulse that flows a current of 1 KA for about 15 milliseconds.
[0032]
Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 7, the battery 6 is subjected to a large current pulse energizing process in a direction in which the battery 6 is discharged in a state where the metal plate 12 is sandwiched between the + and − electrodes of the battery 6. Thus, the metal plate 12 can be welded to the electrode of the battery 6.
[0033]
Furthermore, as shown in FIG. 8, the + and-electrodes of the battery 6 can be directly welded without sandwiching a metal plate between the batteries 6. In this battery 6, a conical projection is provided on the upper surface of a sealing plate serving as a positive electrode terminal, and the projection is welded to the adjacent negative electrode terminal of the battery 6 by applying a large current pulse.
[0034]
As shown in FIGS. 6 to 8, the + and-electrodes of the battery 6 are directly connected by welding without using the dish-shaped connection body 7, or the + and-electrodes are directly connected to both surfaces of the metal plate. The power supply module 1 connected by welding can make the electric resistance between batteries extremely small. Another feature is that the connection strength of the battery 6 can be increased.
[0035]
In the power supply modules 1 connected in series with each other, as shown in FIGS. 9 and 10, the positive terminal of the battery 6 is connected to the positive terminal 5A, and the negative terminal of the battery 6 is connected to the negative terminal 5B. The central convex portion of the positive electrode terminal 5A and the negative electrode terminal 5B are formed in a quadrangular prism shape as shown in the perspective views of FIGS. The reason why the central convex portion of the positive electrode terminal 5A and the negative electrode terminal 5B are formed in a quadrangular prism shape is to fit into the opening window 20 provided in the end plate 3 to position and connect the plurality of power supply modules 1. The electrode terminals 5, which are the positive electrode terminal 5 A and the negative electrode terminal 5 B, are provided around the female screw holes 5 a connecting the bus bars 4.
[0036]
The secondary battery 6 of the power supply module 1 is a nickel-metal hydride battery. However, as the secondary battery 6 of the power supply module 1, a nickel-cadmium battery, a lithium ion secondary battery, or the like can be used.
[0037]
The power supply module 1 has a temperature sensor 13 fixed to the surface of each battery 6 as shown in FIG. The temperature sensor 13 is an element that can detect a battery temperature. Preferably, PTC is used for the temperature sensor 13 so that the electric resistance changes with the battery temperature. The temperature sensors 13 fixed to the surface of each battery 6 are linearly connected in series via sensor leads 14 and are fixed to the surface of the power supply module 1 so as to extend in the vertical direction. The temperature sensor 13 and the sensor lead 14 are fixed to the surface of the battery 6 with a heat shrink tube or the like covering the surface.
[0038]
The holder case 2 includes a lid case 2A shown vertically in the exploded perspective view of FIG. 13, and an intermediate case 2B disposed between the upper and lower lid cases 2A. The lid case 2A and the intermediate case 2B are entirely formed of plastic. The lid case 2A and the intermediate case 2B are integrally formed with a holder rib 15 in order to hold the power supply module 1 in a fixed position. The lid case 2A and the intermediate case 2B shown in the figure have a plurality of rows of holder ribs 15 provided in parallel at both ends and in the middle. The holder ribs 15 are provided on the inner surface of the lid case 2A and on both surfaces of the intermediate case 2B. The holder rib 15 is provided with a semicircular holding concave portion 15A that is curved along the outer shape of the power supply module 1 in order to hold the cylindrical power supply module 1 in a fixed position. The holding recess 15 A of the holder rib 15 is formed in a shape along the surface of the power supply module 1. Therefore, when the power supply module has a polygonal column shape, the shape of the holding recess is formed along the polygonal column.
[0039]
The power supply module 1 is fitted in the holding recess 15A and held in a fixed position in a sandwiched state. The holder rib 15 connects the rubber-like elastic buffer packing 16 along the holding concave portion 15A, and can improve the impact resistance of the battery 6. In the holder case 2 shown in FIG. 13, a buffer packing 16 is connected to two rows of holder ribs 15. As shown in FIG. 14, the buffer packing 16 is formed in a shape along the holder rib. The buffer packing 16 shown in FIG. 13 shows a state where the recesses of the buffer packing 16 shown in FIG. The buffer packing 16 is sandwiched and held in a state where the power supply module 1 is interposed between the concave portions facing each other and is in close contact with the power supply module 1. The holder case 2 in which the buffer gasket 16 is connected to the holder rib 15 allows the buffer gasket 16 to absorb the vibration, thereby preventing the power supply module 1 from being vibrated.
[0040]
The holder rib 15 has a guide groove 17 for guiding the temperature sensor 13 and the sensor lead 14 projecting from the surface of the power supply module 1 in a convex shape at the bottom of the holding recess 15A. The temperature sensor 13 and the sensor lead 14 are inserted into the holding recess 15A, and the holder rib 15 holds the power supply module 1 at the fixed position with the holding recess 15A.
[0041]
The holder case 2 having the above structure is assembled in the following state, and holds the power supply module 1 in parallel.
{Circle around (1)} The lower lid case 2A is placed horizontally, and the power supply modules 1 are put in the holding recesses 15A of the holder ribs 15 and arranged in parallel. In the illustrated lid case 2A, the power supply modules 1 are arranged in eight rows on the holder rib 15. The power supply module 1 is arranged on the holder rib 15 so that both end faces are flush with each other. At this time, the temperature sensor 13 and the sensor lead 14 projecting from the surface of the power supply module 1 are guided to the guide groove 17 of the holder rib 15.
(2) The intermediate case 2B is placed on the lower lid case 2A. The intermediate case 2B is stacked at a predetermined position by putting the power supply module 1 in the holding recess 15A of the holder rib 15 projecting from the lower surface.
{Circle around (3)} The power supply modules 1 are put in the holding recesses 15A of the holder ribs 15 protruding from the upper surface of the intermediate case 2B and are arranged in parallel. Also at this time, the power supply modules 1 are arranged such that both ends of the power supply module 1 are on the same plane.
{Circle around (4)} The upper lid case 2A is placed on the power supply module 1, and the lid case 2A is laminated at a fixed position. In this state, the power supply module 1 is guided to the holding recess 15A by the holder rib 15 protruding from the lower surface of the lid case 2A.
(5) The upper and lower lid cases 2A are connected by connecting screws (not shown), and the upper and lower lid cases 2A and the intermediate case 2B are connected and fixed. The connection screw penetrates the upper and lower lid cases 2A and the intermediate case 2B to connect them. The connection screws connect the four corners of the upper and lower lid cases 2A and the middle thereof.
[0042]
In the above state, the end plate 3 is fixed to the holder case 2 holding the power supply module 1 in a fixed position. The end plate 3 has a built-in bus bar 4 for connecting the power supply modules 1 of the holder case 2 in series. As shown in the exploded perspective views of FIGS. 15 and 16, the end plate 3 that holds the bus bar 4 in a fixed position includes a main body 3A and a cover 3B that are connected to each other in a stacked state. The main body 3A and the cover 3B are manufactured separately and integrally by plastic. The main body 3A is provided on the side facing the power supply module 1, and the cover 3B is provided on the back of the main body 3A.
[0043]
The main body 3 A has a bus bar 4 on the back surface that connects the power supply modules 1 in series. The bus bar 4 provided here is sandwiched between the main body 3A and the cover 3B, and is held at a fixed position on the end plate 3.
[0044]
The main body 3A in the figure has a busbar fitting recess 18 for holding the busbar 4 at a fixed position formed on the back surface. The bus bar fitting concave portion 18 is substantially equal to the outer shape of the rectangular bus bar 4 and, more precisely, is a rectangle slightly larger than this so that the bus bar 4 as a metal plate can be fitted in a fixed position. The main body 3A shown in the perspective views of FIGS. 15 and 16 and FIG. 17 has a busbar fitting recess 18 extending in the lateral direction. In the present specification, the vertical and horizontal directions of the bus bar 4 are referred to as a longitudinal direction of the bus bar 4, and a direction orthogonal to this direction is referred to as a vertical direction. The main body 3A shown in FIG. 18 is provided with a busbar fitting concave portion 18 extending in the vertical direction. Further, the main body 3A shown in FIG. 19 is provided with busbar fitting recesses 18 vertically and horizontally. The bus bar 4 is fitted in the bus bar fitting recess 18, and the power supply modules 1 are connected in series by the bus bar 4.
[0045]
At the opening of the bus bar fitting concave portion 18, a stopper claw 19 for preventing the bus bar 4 from coming out is integrally formed and provided. The stopper claw 19 is provided so as to protrude inward from the opening of the bus bar fitting recess 18. The stopper claw 19 shown in the figure is provided at the opening of the bus bar fitting concave portion 18 and protrudes inward substantially at the center of the long side. If the protrusion height of the stopper claw 19 is increased, the bus bar 4 is hard to come out of the bus bar fitting recess 18, but it is difficult to insert the bus bar 4 into the bus bar fitting recess 18. Conversely, when the stopper claws 19 are lowered, the bus bar 4 can be easily inserted into the bus bar fitting recess 18, but the bus bar 4 can easily come out of the bus bar fitting recess 18. The stopper claw 19 is provided on the bus bar fitting recess 18 so that the bus bar 4 can be smoothly inserted into the bus bar fitting recess 18 and the bus bar 4 inserted into the bus bar fitting recess 18 can be effectively prevented from coming out. It is provided to protrude inward from the opening.
[0046]
The holder case 2 shown in FIG. 2 has two upper and lower stages, and accommodates eight rows of power supply modules 1 in each stage. This power supply module 1 has one end connected in series with a bus bar 4 built in one end plate 3 in the horizontal direction, and connected in series with a bus bar 4 built in the other end plate 3 in the vertical direction. As shown in the schematic diagram of FIG. 20, all the power supply modules 1 are connected in series. Therefore, the end plate 3 fixed to one end of the holder case 2 incorporates the bus bar 4 in the lateral direction as shown in FIGS. 15, 16 and 17, and the other end of the holder case 2 As shown in FIG. 18, the end plate 3 fixed to the portion has a bus bar 4 built therein in the vertical direction. As shown in FIG. 19, the main body 3 A provided with the busbar fitting concave portions 18 in the vertical and horizontal directions can be fixed to both ends of the holder case 2.
[0047]
The main body 3 A has opening windows 20 at both ends of the busbar fitting recess 18 for connecting the busbar 4 to the electrode terminals 5 of the power module 1. The opening window 20 is opened so that the electrode terminal 5 fixed to the electrode of the battery 6 can be fitted without rotating. The power supply module 1 shown in the figure has square electrode terminals 5 fixed to both ends. In order to fit the electrode terminal 5, the opening window 20 is substantially equal to the outer shape of the electrode terminal 5, and more precisely, has an inner shape slightly larger than the electrode terminal 5. The main body portion 3A of this structure can connect the bus bar 4 by fitting the electrode terminals 5 of the power supply module 1 into the opening windows 20 and holding the power supply module 1 so as not to rotate.
[0048]
Further, the main body 3A shown in the figure is provided with a lead wire groove 21 for holding the lead wire in a fixed position. The lead wire groove 21 is provided in parallel with the bus bar fitting recess 18. The opening of the lead wire groove 21 is also provided with a stopper claw 22 for preventing the lead wire from coming out. The stopper claw 22 is provided at a position facing the opening of the lead wire groove 21. The distance between the opposing stopper claws 22 is substantially equal to the thickness of the lead wire. The stopper claw 22 makes it easy to insert a lead wire into the lead wire groove 21 and makes it difficult for the lead wire to come out of the lead wire groove 21.
[0049]
The lead wire is connected to the bus bar 4 via the fuse 8 in order to detect the voltage of each power supply module 1. The main body 3A has a fuse recess 23 for disposing the fuse 8 at a fixed position. The fuse recess 23 is provided in connection with the lead wire groove 21. In the wall between the fuse recess 23 and the busbar fitting recess 18, there is provided a notch 24 for disposing a lead plate for connecting the fuse 8 to the busbar 4.
[0050]
Further, the main body 3A shown in FIGS. 15 and 16 is provided with a connecting plate fitting concave portion 26 for holding the sensor connecting plate 25 in a fixed position on the back surface. The connection plate fitting concave portion 26 is provided adjacent to the bus bar fitting concave portion 18, outside the bus bar fitting concave portion 18, and in parallel with the bus bar fitting concave portion 18. The sensor connection plate 25 fitted in the connection plate fitting recess 26 connects the temperature sensors 13 fixed to the power supply module 1 in series. As shown in FIG. 2, the power supply module 1 has a sensor lead 14 protruding adjacent to the electrode terminal 5. The sensor leads 14 are connected to the sensor connection plate 25, and all the temperature sensors 13 are connected in series.
[0051]
In order to connect the sensor lead 14 to the sensor connection plate 25, the main body 3A is provided through a connection hole 27 through which the sensor lead 14 passes. The connection hole 27 is opened to the outside of the connection plate fitting recess 26 adjacent to the end of the connection plate fitting recess 26. The sensor lead 14 protruding from the power supply module 1 passes through the connection hole 27 of the main body 3A and is connected to the sensor connection plate 25, and connects all the temperature sensors 13 in series. The temperature sensors 13 connected in series with each other output a detection signal to the outside via a lead wire. When one of the temperature sensors 13 detects that the battery temperature has become abnormally high, the signal from the temperature sensor 13 is processed by a protection circuit or the like connected to the outside, and for example, the charge / discharge current of the battery 6 is increased. Or the current is cut off to protect the battery 6.
[0052]
In order to hold the cover 3B at a fixed position, the main body 3A is provided with a peripheral wall 28 integrally formed along the peripheral edge so as to protrude from the rear surface. The main body 3A with the peripheral wall 28 can be laminated and fixed so that the cover 3B is not displaced accurately. Further, both the cover portion 3B and the waterproof cover 29 can be laminated on the inner side of the peripheral wall 28 and connected to a fixed position to be fixed. Further, the structure in which the waterproof cover 29 is connected and fixed to the inside of the peripheral wall 28 also has a feature that the outer periphery of the waterproof cover 29 and the inner surface of the peripheral wall 28 are waterproof, and the end plate 3 can be reliably waterproofed.
[0053]
The cover part 3B is laminated and fixed on the back surface of the main body part 3A, and closes the openings of the bus bar fitting concave part 18, the connecting plate fitting concave part 26, and the lead wire groove 21. In this state, the main body 3A and the cover 3B are held in place with the bus bar 4, the sensor connecting plate 25, and the lead wire being sandwiched therebetween. In a state where the cover 3B is connected and fixed to the main body 3A, the bus bar 4, the sensor connection plate 25, and the lead wires are set at fixed positions and do not go outside. The outer shape of the cover 3B is substantially equal to the inner shape of the peripheral wall 28 provided on the main body 3A. This is because the cover 3B is fitted into the main body 3A at a fixed position.
[0054]
The cover 3B shown in FIGS. 15 and 16 has the opening window 20 opened at the same position as the opening window 20 provided in the main body 3A. The end plate 3 has an opening window 20 at a position facing both the main body 3A and the cover 3B, and the bus bar 4 built in the end plate 3 is connected to the electrode terminal 5 of the power supply module 1 with a set screw 30. Can be linked.
[0055]
Further, the cover 3 B has a cutout 31 on the outer periphery for connecting the sensor lead 14 of the power supply module 1 to the sensor connection plate 25. The notch 31 is provided outside the opening window 20. The cover 3 B is formed by integrally forming a ridge along the outer periphery and the periphery of the opening window 20. The ridges reinforce the cover 3B and effectively prevent water or the like from entering the inside of the end plate 3 from the opening window 20 or the notch 31.
[0056]
The cover portion 3B shown in FIGS. 15 and 16 has lead-out openings 32 at both ends for leading the lead wire to the outside from the end plate 3. The lead wire set in the lead wire groove 21 is drawn out from the drawing opening 32 to the outside.
[0057]
The cover 3B is provided with a stopper projection 33 integrally formed on the outer peripheral surface thereof so that the cover 3B can be fitted and connected to the peripheral wall 28 of the main body 3A. The cover portion 3B shown in the figure is formed so that a plurality of stopper projections 33 protrude from each side of the cover portion 3B having a square overall shape. The stopper concave portion 34 for guiding the stopper convex portion 33 is provided on the inner surface of the peripheral wall 28 of the main body 3A. The stopper recess 34 may be a through hole provided in the peripheral wall 28 as shown in FIG. As shown in FIG. 21, the cover portion 3B guides the stopper convex portion 33 to the stopper concave portion 34, and is connected and fixed to a fixed position of the main body portion 3A. In the end plate 3 of this figure, a stopper projection 33 is provided on a cover 3B, and a stopper recess 34 is provided on a main body 3A. The cover part can be connected to a fixed position of the main body part. Alternatively, a stopper projection may be provided only on the inner surface of the peripheral wall of the main body, and the cover may be pushed into the interior of the stopper projection to connect the cover to the main body.
[0058]
With the above fitting structure, the end plate 3 that connects the cover 3B and the main body 3A has a characteristic that the cover 3B can be easily and easily and quickly detached and connected to the main body 3A. However, the cover part can be connected to the main body part by a structure such as spot welding, local adhesion, and screwing.
[0059]
The waterproof cover 29 laminated on the outer surface of the cover portion 3B is a plastic plate, and the outer peripheral shape is formed substantially equal to the inner shape of the peripheral wall 28 of the main body portion 3A. An outlet hole 29B is opened.
[0060]
In the end plate 3 having the above structure, the bus bar 4, the sensor connection plate 25, and the fuse 8 are disposed at predetermined positions on the main body 3A, and the cover 3B is fixed to the back surface. In this state, the end plate 3 is fixed to the holder case 2 holding the power supply module 1 in a fixed position, and as shown in the sectional view of FIG. The bus bar 4 of the end plate 3 is connected to the electrode terminal 5 of the power supply module 1. With the end plate 3 connected to the holder case 2, the bus bar 4 can be easily and efficiently connected to the electrode terminal 5. However, the end plate 3 can be fixed by connecting the bus bar 4 to the electrode terminal 5 of the power supply module 1 and then to the holder case 2.
[0061]
【The invention's effect】
The power supply device of the present invention has a feature that, in addition to being able to be efficiently assembled, a holder case and an end plate can be mass-produced at low cost. That is, the power supply device of the present invention divides the end plate into a main body portion and a cover portion which are connected in a stacked state, and holds a bus bar between the main body portion and the cover portion to hold the end plate in a fixed position. This is because the bus bar is connected to the electrode terminal.
[0062]
Further, the power supply device of the present invention has a feature that maintenance can be simplified and easily performed and the repair can be performed efficiently. That is, the power supply device of the present invention does not fix the bus bar connecting a plurality of batteries to the end plate with a structure such as an insert, but holds the bus bar at a fixed position in a state of being sandwiched between the main body portion and the cover portion. Because there is. That is, since the main body, the cover, and the busbar are separate parts, and the busbar is held at a fixed position by the main body and the cover, for example, by removing the cover while the main body and the busbar are fixed. , Each busbar can be easily replaced. Another feature is that all parts other than the busbar, which are arranged between the main body and the cover, can be easily replaced.
[0063]
Furthermore, the power supply device of the present invention has a feature that both the bus bar and the end plate can be effectively recycled and reused while reducing the trouble of disposing. This is because the cover portion can be separated from the main body portion, and the metal bus bar and the end plate can be easily separated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an end plate of a conventional power supply device.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the power supply device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram of a power supply device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a side view of a power supply module built in the power supply device shown in FIG. 2;
FIG. 5 is an exploded cross-sectional view illustrating a battery connection structure of the power supply module illustrated in FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of the battery connection structure of the power supply module.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another example of the battery connection structure of the power supply module.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example of the battery connection structure of the power supply module.
9 is an exploded cross-sectional view showing a connection structure of a positive electrode terminal of the power supply module shown in FIG. 4;
FIG. 10 is an exploded cross-sectional view showing a connection structure of electrode terminals on the negative electrode side of the power supply module shown in FIG. 4;
FIG. 11 is an enlarged perspective view of a positive electrode terminal shown in FIG. 9;
12 is an enlarged perspective view of the negative electrode terminal shown in FIG.
13 is an exploded perspective view of a holder case of the power supply device shown in FIG.
14 is an enlarged perspective view of a cushioning packing connected to a holder rib of the holder case shown in FIG.
FIG. 15 is an exploded perspective view of an end plate of the power supply device shown in FIG. 2;
16 is an exploded perspective view showing a state where the end plate shown in FIG. 15 is assembled.
17 is a plan view of a main body of the end plate shown in FIG.
FIG. 18 is a plan view showing another example of the main body of the end plate.
FIG. 19 is a plan view showing another example of the main body of the end plate.
FIG. 20 is a schematic perspective view showing a state in which a plurality of power supply modules are connected in series by a bus bar.
FIG. 21 is a sectional view showing a connection structure between a bus bar of an end plate and a power supply module.
[Explanation of symbols]
1. Power supply module
2: Holder case 2A: Lid case 2B: Intermediate case
3 End plate 3A Main body 3B Cover
4: Bus bar
5 ... Electrode terminal 5A ... Positive electrode terminal 5B ... Negative electrode terminal
5a ... female screw hole
6… Battery 6A… Outer can
7 ... Dish-shaped connection body 7A ... Disc part 7B ... Flange part
7a ... projection
8 ... Fuse
9 Lead wire
10 ... insulator
11 ... Lead plate
12 ... metal plate
13. Temperature sensor
14. Sensor lead
15: Holder rib 15A: Holding recess
16 ... buffer packing
17… Guide groove
18 ... Busbar fitting recess
19 ... Stopper claw
20 ... Opening window
21 ... Lead wire groove
22 ... Stopper claw
23 ... Fuse recess
24 ... Notch
25 ... Sensor connection plate
26 ... Connecting plate fitting recess
27 ... Connection hole
28 ... Surrounding wall
29: waterproof cover 29A: draw-out notch 29B: take-out hole
30 ... Set screw
31 ... Notch
32 ... Drawer opening
33: Stopper convex
34 ... stopper recess

Claims

A holder case (2) for holding a plurality of power supply modules (1) in parallel and an electrode terminal (5) of the power supply module (1) housed in the holder case (2) are connected to an adjacent power supply module ( In a power supply device comprising: a bus bar (4) connecting the (1) and an end plate (3) which is an insulating material holding the bus bar (4) in place.
The end plate (3) includes a main body (3A) and a cover (3B) that are connected to each other in a stacked state, and the main body (3A) faces the end of the power supply module (1). In addition, the cover part (3B) is arranged and laminated on the back of the main body part (3A),
Furthermore, the end plate (3) holds the bus bar (4) disposed on the back of the main body (3A) between the main body (3A) and the cover (3B), and is in a fixed position. Holding
The main body (3A) has an opening window (20) for connecting the bus bar (4) held in a fixed position on the rear surface to the electrode terminal (5) of the power supply module (1), and has an opening window ( A power supply device comprising a bus bar (4) connected to an electrode terminal (5) of a power supply module (1) with a set screw (30) penetrating through the power supply module (1).

The power supply device according to claim 1, wherein an opening window (20) is opened at a position where both the main body (3A) and the cover (3B) face each other.

The power supply device according to claim 1, wherein the main body (3A) has a busbar fitting recess (18) for holding the busbar (4) in a fixed position.

The power supply device according to claim 3, wherein the main body (3A) has a busbar fitting recess (18) for holding the plurality of busbars (4) in a fixed position in a vertical direction and a horizontal direction.

The power supply device according to claim 1, wherein the fuse (8) is held at a fixed position between the main body (3A) and the cover (3B).

The power supply device according to claim 1, wherein the main body (3A) is provided with a lead wire groove (21) for holding a lead wire (9) for detecting a voltage of the power supply module (1).

7. The power supply device according to claim 6, wherein a stopper claw (22) for preventing the lead wire (9) from coming out is provided at an opening of the lead wire groove (21).

The power supply device according to claim 1, wherein the main body (3A) and the cover (3B) are connected by any one of a fitting structure, spot welding, local bonding, and screwing.

A peripheral wall (28) is integrally formed along the periphery of the main body (3A), and the outer shape of the cover (3B) is formed substantially equal to the shape inside the peripheral wall (28), and the main body (3A) is formed. 9. The power supply device according to claim 8, wherein the cover portion (3B) is fitted inside the peripheral wall (28), and the cover portion (3B) is connected to a fixed position of the main body portion (3A).

The power supply device according to claim 1, wherein the main body (3A) is provided with a connecting plate fitting concave portion (26) for holding the sensor connecting plate (25) in a fixed position.

2. The power supply module according to claim 1, wherein the power supply module incorporates a battery formed by welding the + and-electrodes of the secondary battery via a metal plate or directly without using a metal plate. Power supply.