JP3540650B2 - 電源装置 - Google Patents
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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、バスバーの剥き出し部を覆うカバーを設けた電源装置が開発されている。さらに、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が開発されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この構造の電源装置は、図１に示すように、エンドプレート３にインサートして固定しているバスバー４を、電池の電極端子５に連結する止ネジ３０を案内すための開口窓２０を背面に開口している。エンドプレート３の開口窓２０に止ネジ３０を入れて、バスバー４を電極端子５に連結する。この構造の電源装置は、開口窓２０からバスバー４や止ネジ３０が外部に露出している。このため、止ネジ３０やバスバー４の露出部に水分が付着して、止ネジ３０やバスバー４、あるいは、電池の電極端子５を腐食させる弊害が発生する。とくに、開口窓２０から侵入する水が、バスバー４と電極端子５との隙間に侵入すると、水分の乾燥に非常に時間がかかる。それは、隙間が非常に狭いために、空気がほとんど流通しないからである。この隙間に侵入した水は、バスバー４と電極端子５との接触面を腐食させて、接触面の電気抵抗を大きくする原因となる。極めて困ることに、自動車等の電源に使用される装置は、負荷電流が極めて大きいために、接触部分の電気抵抗が大きいと、この部分の電圧降下が極めて大きくなって、出力が著しく低下される弊害となる。
【０００７】
さらに、エンドプレート３の表面に露出するバスバー４や止ネジ３０は、ここに金属片が接触すると、極めて大きなショート電流が流れて、電池性能を著しく低下させる原因となる。さらにまた、止ネジやバスバーの一部が露出していると、電源装置を自動車に搭載するときに、誤って人体に触ると、感電するので安全性が低下する欠点もある。
【０００８】
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、バスバーと電極端子の腐食や接触抵抗が大きくなるのを有効に防止できると共に、バスバーや止ネジのショートを有効に防止でき、さらに、安全に取り扱いできる電源装置を提供することにある。
【０００９】
【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を接続している複数のバスバー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。エンドプレート３は、バスバー４を電極端子５に連結する部分を露出させる複数の開口窓２０を背面に開口しており、この開口窓２０を閉塞するように、エンドプレート３の背面に防水カバー２９を固定している。
【００１０】
本発明の請求項２の電源装置は、防水カバー２９を、脱着できるようにエンドプレート３に固定している。
【００１１】
本発明の請求項３の電源装置は、エンドプレート３が、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とを備えている。本体部３Ａは電源モジュール１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おり、本体部３Ａとカバー部３Ｂが、バスバー４を電極端子５に連結する部分に開口窓２０を開口している。
【００１２】
本発明の請求項４の電源装置は、エンドプレート３が、周縁に沿って設けられた周壁２８を有し、この周壁２８の内側に防水カバー２９を固定している。
【００１３】
本発明の請求項５の電源装置は、エンドプレート３の本体部３Ａが、周縁に沿って周壁２８を有する。さらに、カバー部３Ｂと防水カバー２９の外形を、周壁２８内側の形状にほぼ等しく形成している。この電源装置は、本体部３Ａの周壁２８の内側に、カバー部３Ｂと防水カバー２９を積層状態で嵌入して、カバー部３Ｂと防水カバー２９を本体部３Ａの定位置に固定している。
【００１４】
本発明の請求項６の電源装置は、防水カバー２９の周縁を、パッキン３７を介してエンドプレート３に固定している。
【００１５】
本発明の請求項７の電源装置は、ホルダーケース２に保持される電源モジュール１を、複数の二次電池６を直線状に連結したものとしている。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
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にネジ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、エンドプレート３の背面に固定している防水カバー２９を備える。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
ホルダーケース２は、図１３の分解斜視図に示すように、上下の蓋ケース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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。しかしながら、バスバー４をバスバー嵌着凹部１８を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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、ホルダーケース２の長手方向に延長して、背面のほぼ中央に設けられる。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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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を開口している。開口窓２０は、エンドプレート３に内蔵しているバスバー４を、電源モジュール１の電極端子５に止ネジ３０で連結するために開口している。
【００４７】
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３６を一体成形して設けている。凸条３６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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、図２２に示すように、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。
【００５２】
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おり、カバー部３Ｂの背面に積層して固定される。電源装置の電源の取り出し側のエンドプレート３に積層して固定される防水カバー２９を図１６に示す。この図に示す防水カバー２９は、リード線の引出穴２９Ａと、電源コードの取出穴２９Ｂとを開口している。さらに、電源の取り出し側と反対側のエンドプレート３に積層して固定される防水カバー２９を図２２に示す。
【００５３】
これ等の図に示す防水カバー２９は、本体部３Ａの周壁２８の内側に嵌着して連結される。本体部３Ａは、周壁２８の内面に突出して連結凸部３５を設けており、この連結凸部３５よりも内側に防水カバー２９を押し込んで、防水カバー２９をエンドプレート３に連結される。防水カバー２９は、図２２に示すように、本体部３Ａにカバー部３Ｂを連結した状態で、本体部３Ａの周壁２８の内側に嵌着される。この連結構造は、極めて簡単に、防水カバー２９をエンドプレート３に連結できる特長がある。さらに、防水カバー２９は、エンドプレート３に嵌着させた状態で、図２２に示すように、止ネジ等の連結具３８で固定することもできる。この構造は、防水カバー２９をエンドプレート３に、より確実に固定できる特長がある。
【００５４】
防水カバー２９は、図２１に示すように、エンドプレート３に連結された状態で、エンドプレート３に開口された開口窓２０の全体を閉塞して、この部分から水等が浸入するのを防止している。ただ、防水カバーは、それぞれの開口窓に密着させて閉塞することもできる。この構造は、カバー部の開口窓周縁の凸条を、防水パッキンの内面に接触する高さに成形して実現できる。開口窓の凸条の上端面に防水パッキンを密着させて開口窓を閉塞する構造は、さらにこの部分から内部に水等が侵入するのを有効に防止できる。
【００５５】
さらに、図２１と図２２に示す防水カバー２９は、周縁にパッキン３７を配設している。パッキン３７は、たとえば、ゴム状弾性体で成形される。パッキン３７は、防水カバー２９に沿う方形の枠状に成形されている。パッキン３７は、図２３の拡大断面図に示すように、内面に凹部を有し、この凹部に防水カバー２９の周縁を嵌入して、防水カバー２９の周縁に装着されている。このように、周縁にパッキン３７を備える防水カバー２９は、防水効果をより高くできる特長がある。ただ、パッキン３７は、図２４に示すように、カバー部３Ｂに対向する面の周縁部にのみ配設することもできる。このパッキン３７は、防水カバー２９の周縁部に沿う方形の枠状に成形されている。このパッキン３７は、防水カバー２９に接着されて、あるいは接着することなくカバー部３Ｂと防水カバー２９の間に挟着されて所定の位置に配設できる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の電源装置は、バスバーと電極端子の腐食や接触抵抗が大きくなるのを有効に防止できると共に、バスバーや止ネジのショートを有効に防止でき、さらに、安全に取り扱いできる特長がある。それは、本発明の電源装置が、エンドプレートに、バスバーを電源モジュールの電極端子に連結する部分を露出させる複数の開口窓を背面に開口しており、さらに、この開口窓を閉塞するように、エンドプレートの背面に防水カバーを固定しているからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電源装置の分解斜視図
【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
【図２２】本発明の実施例の電源装置を背面から見た分解斜視図
【図２３】図２１に示すエンドプレートの要部拡大断面図
【図２４】防水カバーのパッキンの他の一例を示す拡大断面図
【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…引出穴 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
３５…連結凸部
３６…凸条
３７…パッキン
３８…連結具
【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、バスバーの剥き出し部を覆うカバーを設けた電源装置が開発されている。さらに、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が開発されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この構造の電源装置は、図１に示すように、エンドプレート３にインサートして固定しているバスバー４を、電池の電極端子５に連結する止ネジ３０を案内すための開口窓２０を背面に開口している。エンドプレート３の開口窓２０に止ネジ３０を入れて、バスバー４を電極端子５に連結する。この構造の電源装置は、開口窓２０からバスバー４や止ネジ３０が外部に露出している。このため、止ネジ３０やバスバー４の露出部に水分が付着して、止ネジ３０やバスバー４、あるいは、電池の電極端子５を腐食させる弊害が発生する。とくに、開口窓２０から侵入する水が、バスバー４と電極端子５との隙間に侵入すると、水分の乾燥に非常に時間がかかる。それは、隙間が非常に狭いために、空気がほとんど流通しないからである。この隙間に侵入した水は、バスバー４と電極端子５との接触面を腐食させて、接触面の電気抵抗を大きくする原因となる。極めて困ることに、自動車等の電源に使用される装置は、負荷電流が極めて大きいために、接触部分の電気抵抗が大きいと、この部分の電圧降下が極めて大きくなって、出力が著しく低下される弊害となる。
【０００７】
さらに、エンドプレート３の表面に露出するバスバー４や止ネジ３０は、ここに金属片が接触すると、極めて大きなショート電流が流れて、電池性能を著しく低下させる原因となる。さらにまた、止ネジやバスバーの一部が露出していると、電源装置を自動車に搭載するときに、誤って人体に触ると、感電するので安全性が低下する欠点もある。
【０００８】
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、バスバーと電極端子の腐食や接触抵抗が大きくなるのを有効に防止できると共に、バスバーや止ネジのショートを有効に防止でき、さらに、安全に取り扱いできる電源装置を提供することにある。
【０００９】
【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を接続している複数のバスバー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。エンドプレート３は、バスバー４を電極端子５に連結する部分を露出させる複数の開口窓２０を背面に開口しており、この開口窓２０を閉塞するように、エンドプレート３の背面に防水カバー２９を固定している。
【００１０】
本発明の請求項２の電源装置は、防水カバー２９を、脱着できるようにエンドプレート３に固定している。
【００１１】
本発明の請求項３の電源装置は、エンドプレート３が、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とを備えている。本体部３Ａは電源モジュール１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おり、本体部３Ａとカバー部３Ｂが、バスバー４を電極端子５に連結する部分に開口窓２０を開口している。
【００１２】
本発明の請求項４の電源装置は、エンドプレート３が、周縁に沿って設けられた周壁２８を有し、この周壁２８の内側に防水カバー２９を固定している。
【００１３】
本発明の請求項５の電源装置は、エンドプレート３の本体部３Ａが、周縁に沿って周壁２８を有する。さらに、カバー部３Ｂと防水カバー２９の外形を、周壁２８内側の形状にほぼ等しく形成している。この電源装置は、本体部３Ａの周壁２８の内側に、カバー部３Ｂと防水カバー２９を積層状態で嵌入して、カバー部３Ｂと防水カバー２９を本体部３Ａの定位置に固定している。
【００１４】
本発明の請求項６の電源装置は、防水カバー２９の周縁を、パッキン３７を介してエンドプレート３に固定している。
【００１５】
本発明の請求項７の電源装置は、ホルダーケース２に保持される電源モジュール１を、複数の二次電池６を直線状に連結したものとしている。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
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にネジ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、エンドプレート３の背面に固定している防水カバー２９を備える。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
ホルダーケース２は、図１３の分解斜視図に示すように、上下の蓋ケース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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。しかしながら、バスバー４をバスバー嵌着凹部１８を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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、ホルダーケース２の長手方向に延長して、背面のほぼ中央に設けられる。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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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を開口している。開口窓２０は、エンドプレート３に内蔵しているバスバー４を、電源モジュール１の電極端子５に止ネジ３０で連結するために開口している。
【００４７】
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３６を一体成形して設けている。凸条３６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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、図２２に示すように、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。
【００５２】
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おり、カバー部３Ｂの背面に積層して固定される。電源装置の電源の取り出し側のエンドプレート３に積層して固定される防水カバー２９を図１６に示す。この図に示す防水カバー２９は、リード線の引出穴２９Ａと、電源コードの取出穴２９Ｂとを開口している。さらに、電源の取り出し側と反対側のエンドプレート３に積層して固定される防水カバー２９を図２２に示す。
【００５３】
これ等の図に示す防水カバー２９は、本体部３Ａの周壁２８の内側に嵌着して連結される。本体部３Ａは、周壁２８の内面に突出して連結凸部３５を設けており、この連結凸部３５よりも内側に防水カバー２９を押し込んで、防水カバー２９をエンドプレート３に連結される。防水カバー２９は、図２２に示すように、本体部３Ａにカバー部３Ｂを連結した状態で、本体部３Ａの周壁２８の内側に嵌着される。この連結構造は、極めて簡単に、防水カバー２９をエンドプレート３に連結できる特長がある。さらに、防水カバー２９は、エンドプレート３に嵌着させた状態で、図２２に示すように、止ネジ等の連結具３８で固定することもできる。この構造は、防水カバー２９をエンドプレート３に、より確実に固定できる特長がある。
【００５４】
防水カバー２９は、図２１に示すように、エンドプレート３に連結された状態で、エンドプレート３に開口された開口窓２０の全体を閉塞して、この部分から水等が浸入するのを防止している。ただ、防水カバーは、それぞれの開口窓に密着させて閉塞することもできる。この構造は、カバー部の開口窓周縁の凸条を、防水パッキンの内面に接触する高さに成形して実現できる。開口窓の凸条の上端面に防水パッキンを密着させて開口窓を閉塞する構造は、さらにこの部分から内部に水等が侵入するのを有効に防止できる。
【００５５】
さらに、図２１と図２２に示す防水カバー２９は、周縁にパッキン３７を配設している。パッキン３７は、たとえば、ゴム状弾性体で成形される。パッキン３７は、防水カバー２９に沿う方形の枠状に成形されている。パッキン３７は、図２３の拡大断面図に示すように、内面に凹部を有し、この凹部に防水カバー２９の周縁を嵌入して、防水カバー２９の周縁に装着されている。このように、周縁にパッキン３７を備える防水カバー２９は、防水効果をより高くできる特長がある。ただ、パッキン３７は、図２４に示すように、カバー部３Ｂに対向する面の周縁部にのみ配設することもできる。このパッキン３７は、防水カバー２９の周縁部に沿う方形の枠状に成形されている。このパッキン３７は、防水カバー２９に接着されて、あるいは接着することなくカバー部３Ｂと防水カバー２９の間に挟着されて所定の位置に配設できる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の電源装置は、バスバーと電極端子の腐食や接触抵抗が大きくなるのを有効に防止できると共に、バスバーや止ネジのショートを有効に防止でき、さらに、安全に取り扱いできる特長がある。それは、本発明の電源装置が、エンドプレートに、バスバーを電源モジュールの電極端子に連結する部分を露出させる複数の開口窓を背面に開口しており、さらに、この開口窓を閉塞するように、エンドプレートの背面に防水カバーを固定しているからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電源装置の分解斜視図
【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
【図２２】本発明の実施例の電源装置を背面から見た分解斜視図
【図２３】図２１に示すエンドプレートの要部拡大断面図
【図２４】防水カバーのパッキンの他の一例を示す拡大断面図
【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…引出穴 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
３５…連結凸部
３６…凸条
３７…パッキン
３８…連結具
Claims (7)
- 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)を接続している複数のバスバー(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)とを備える電源装置において、
エンドプレート(3)が、バスバー(4)を電極端子(5)に連結する部分を露出させる複数の開口窓(20)を背面に開口していると共に、このバスバー(4)の開口窓(20)を閉塞するように、エンドプレート(3)の背面に防水カバー(29)を固定してなることを特徴とする電源装置。 - 防水カバー(29)が脱着できるようにエンドプレート(3)に固定されてなる請求項１に記載される電源装置。
- エンドプレート(3)が、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)とを備えており、本体部(3A)は電源モジュール(1)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おり、本体部(3A)とカバー部(3B)が、バスバー(4)を電極端子(5)に連結する部分に開口窓(20)を開口している請求項１に記載される電源装置。
- エンドプレート(3)が周縁に沿って設けられた周壁(28)を有し、周壁(28)の内側に防水カバー(29)を固定している請求項１に記載される電源装置。
- エンドプレート(3)の本体部(3A)が周縁に沿って周壁(28)を有し、カバー部(3B)と防水カバー(29)の外形を、周壁(28)内側の形状にほぼ等しく形成して、本体部(3A)の周壁(28)の内側に、カバー部(3B)と防水カバー(29)を積層状態で嵌入して、カバー部(3B)と防水カバー(29)を本体部(3A)の定位置に固定している請求項４に記載される電源装置。
- 防水カバー(29)の周縁がパッキン(37)を介してエンドプレート(3)に固定されてなる請求項１又は４に記載される電源装置。
- ホルダーケース(2)に保持される電源モジュール(1)が、複数の二次電池(6)を直線状に連結したものである請求項１に記載される電源装置。
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