JP3676106B2 - Power supply - 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。大電流の用途に使用される電源装置は、電池の状態、とくに電池温度をセンサーで検出しながら充放電させることが大切である。電池温度の異常な上昇が、電池性能を著しく低下させるからである。
【0003】
電池温度を検出するために、互いに直列に連結される電池は、表面に温度によって抵抗値が変化するPTC等の温度センサーを固定している。温度センサーは、全ての電池の温度を検出することを理想とする。温度が検出されない電池が含まれると、温度検出されない電池温度が異常に高くなったときに、電池を保護できないからである。自動車の電源装置に使用するものは、出力を大きくするために、多数の電池が直列に接続される。このため、全ての電池に設けている温度センサーのリード線を別々に取り出すと、極めて多数になって温度管理する回路が複雑になる。たとえば、200個の二次電池を直列に接続する電源装置が、全ての電池温度を別々に検出するように設計すると、電源装置から、少なくとも201本のリード線を取り出す必要がある。
【0004】
全ての電池に設けている温度センサーを、互いに直列に接続する電源装置は、直列の数に関係なく、2本のリード線でいずれかの電池温度が異常に高くなったことを検出できる。たとえば、温度センサーにPTCを使用して、いずれかの電池温度がPTCの設定温度よりも高くなると、直列に接続された電気抵抗が著しく増加する。
【0005】
このことを実現するために、多数の電池を内蔵している電源装置は、図1の概略断面図に示すように、電源モジュール1に設けた温度センサー13に接続しているセンサーリード14を、センサー連結板25で連結して、互いに直列に接続している。この図に示す電源装置は、複数の電源モジュール1を保持しているホルダーケースの端部に、絶縁状態でセンサー連結板25を固定し、このセンサー連結板25の両端に隣接する電源モジュール1のセンサーリード14を止ネジ35で固定している。
【0006】
図1に示す構造で電源モジュール1を連結している電源装置は、図2に示すように、電源モジュール1を保持しているホルダーケースの端部に、プラスチック製のエンドプレート3を固定し、このエンドプレート3に、金属板であるセンサー連結板25を固定して、センサー連結板25を絶縁状態で定位置に配設できる。この構造の電源装置は、たとえば、特開平10−270094号公報に記載される。この構造の電源装置は、図3の斜視図に示すように、プラスチック製のエンドプレート3の背面にセンサー連結板25を固定する必要がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
以上の構造の電源装置は、エンドプレート3に固定しているセンサー連結板25の両端に、電源モジュール1のセンサーリード14を止ネジ35で連結して、互いに直列に連結できる。しかしながら、この構造の電源装置は、全ての電源モジュール1の両端に設けているセンサーリード14を、センサー連結板25に止ネジ35で固定する必要があるので、電源モジュール1の本数の2倍もの部分で、センサーリード14をセンサー連結板25にネジ止する必要がある。電源モジュール1の本数は相当に多く、たとえば、図2と図3に示すエンドプレート3の電源装置は、16本の電源モジュール1を内蔵するので、32箇所でセンサーリード14をセンサー連結板25にネジ止する必要がある。このため、組み立てに手間がかかって、製造コストが高くなる欠点がある。また、センサーリード14の連結部分は、接触不良等が発生しやすいために、連結部分の数が多いと信頼性を高くするのが難しい。万一にも、センサーリード14の接続部分で接触不良が発生すると、電源モジュール1が異常であると間違って判定されて、電源装置を正常に使用できなくなる。自動車等の用途に使用される電源装置は、極めて高い信頼性が要求される。それは、電源装置の故障は自動車の走行を停止させるからである。
【0008】
本発明は、従来のこのような問題を解消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、簡単かつ容易に、しかも安価に多量生産できると共に、信頼性を向上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、端部にセンサーリード14を突出させている複数本の電源モジュール1と、複数の電源モジュール1を、互いに平行に保持しているホルダーケース2と、このホルダーケース2に保持される電源モジュール1の端部に位置して、ホルダーケース2に連結されてなるエンドプレート3とを備える。隣接する電源モジュール1のセンサーリード14が、エンドプレート3において、互いに連結されている。さらに、電源装置は、電源モジュール1のセンサーリード14を、隣接する電源モジュール1のセンサーリード14まで延長して、隣接する電源モジュール1のセンサーリード14を、エンドプレート3において直接に連結している。
【0010】
本発明の請求項2の電源装置は、エンドプレート3にセンサー連結板25を固定しており、このセンサー連結板25に、隣接する電源モジュール1のセンサーリード14を止ネジ35で固定している。
【0011】
本発明の請求項3の電源装置は、エンドプレート3が、互いに積層されてなる本体部3Aとカバー部3Bとを備える。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いる。電源モジュール1のセンサーリード14は、本体部3Aを貫通して、本体部3Aの背面に固定されたセンサー連結板25に連結されている。
【0012】
本発明の請求項4の電源装置は、本体部3Aの背面に、電源モジュール1の電極端子5を連結するバスバー4を固定している。このバスバー4の背面に、表面を絶縁皮膜36で被覆しているセンサーリード14を配設している。
【0013】
本発明の請求項5の電源装置は、電源モジュール1が、一方の電極端子5側に長くセンサーリード14を突出させて、他方の電極端子5側のセンサーリード14を短くしている。長いセンサーリード14を短いセンサーリード14側に延長して、+−電極端子5に突出しているセンサーリード14を接続している。
【0014】
本発明の請求項6の電源装置は、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。電源モジュール1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直線状に連結している。
【0015】
本発明の請求項7の電源装置は、センサーリード14を、電源モジュール1の電池6の表面に配設されてなる、温度によって抵抗が変化する素子に接続している。
【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4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4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4に示す電源装置の回路図を図5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6と図7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8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9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10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8ないし図10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11と図12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13と図14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4と図15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は、好ましくは、電池温度で電気抵抗が変化するにPTCである。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】
センサーリード14は、電源モジュール1の両端から端部を突出させている。互いに接続されるセンサーリード14は、一方が長く突出し、他方が短く突出している。長く突出するセンサーリード14の端部を、図15に示すように、隣接して配設される電源モジュール1の短く突出するセンサーリード14に直接に連結するためである。
【0031】
図15に示す電源モジュール1は、上段に配設される電源モジュール1のセンサーリード14を左端で長く延長して、下段に配設する電源モジュール1のセンサーリード14を左端で短くしている。上段の電源モジュール1のセンサーリード14を、下段の電源モジュール1のセンサーリード14まで延長して連結するためである。この状態でセンサーリード14を連結する電源モジュール1は、+側でセンサーリード14を長く突出している電源モジュール1と、−側でセンサーリード14を長く突出している電源モジュール1とを上段に交互に水平に並べて、長く突出するセンサーリード14を下方に折り曲げて延長する。
【0032】
図16に示すように、上段の電源モジュール1のセンサーリード14を全て下方に接続して連結する構造では、+側のセンサーリード14が長い電源モジュール1と、−側のセンサーリード14が長い電源モジュール1との2種類の電源モジュール1を使用する。図示しないが、交互に上下でセンサーリードを連結する構造の電源装置は、+側または−側の一方にのみセンサーリードを長く突出させている1種類の電源モジュールを使用して、全ての温度センサーを直列に連結できる。
【0033】
2種類の電源モジュール1を使用する電源装置は、図16に示すように、上段の電源モジュール1のセンサーリード14を折曲して下方に延長して、下段の電源モジュール1のセンサーリード14に直接に接続する。上下の電源モジュール1のセンサーリード14は、エンドプレート3の本体部3Aに貫通して設けられた連結孔27を通過して、本体部3Aの背面に配設されるセンサー連結板25に一緒に止ネジ35で固定される。
【0034】
本体部3Aの定位置に配設されるセンサー連結板25は、止ネジ35をねじ込む雌ネジ孔を有する。雌ネジ孔の上に、上下段の電源モジュール1のセンサーリード14の端部を重ね、両センサーリード14の先端に設けた貫通孔に止ネジ35を入れて、センサー連結板25に固定する。センサー連結板25に隣接する電源モジュール1のセンサーリード14を止ネジ35で連結することによって、隣接する電源モジュール1のセンサーリード14は、エンドプレート3において連結して固定される。
【0035】
センサーリード14は、折曲できる薄い金属板で、センサー連結板25に連結される端部を除いて、他の部分の表面を絶縁皮膜36で被覆している。この構造のセンサーリード14は、図16に示すように、本体部3Aに固定される他の金属板等に接触しても電気的にショートすることがない。このため、センサーリード14と他の金属板との間を特別に絶縁することなく、簡単に連結できる。隣接する電源モジュール1のセンサーリード14は、エンドプレート3において直接に連結される。
【0036】
ホルダーケース2は、図17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。円筒状の電源モジュール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17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18に示すように、ホルダーリブ15に沿う形状に成形している。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、電池6を振動から防止できる。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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19と図20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。
【0040】
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。
【0041】
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19と図20の斜視図、および図21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16と図22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23に示す本体部3Aは、縦横に延長してバスバー嵌着凹部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。
【0042】
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。
【0043】
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24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19、図20及び図21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22に示すように、バスバー4を縦方向に内蔵している。図23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。
【0044】
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。
【0045】
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、リード線がリード線溝21から出難くできる。
【0046】
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。
【0047】
さらに、図19ないし図22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の下方に隣接して設けられる。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。隣接する電源モジュール1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。
【0048】
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、開口窓20の外側であって、電源モジュール1から突出するセンサーリード14を通過できる位置に開口している。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に止ネジ35で連結される。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
図19と図20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。ただ、本発明の電源装置は、必ずしもカバー部に開口窓を設ける必要はない。それは、本体部のバスバー嵌着凹部にバスバーをセットして、カバー部を本体部に固定しない状態で、バスバーを電源モジュールの電極端子に止ネジで連結し、その後に、本体部にカバー部を連結して固定することもできるからである。開口窓のないカバー部は、バスバー嵌着凹部の開口部を完全に閉塞できる。また、カバー部を外して、バスバーを単独で交換できる特長もある。
【0053】
さらに、開口窓のないカバー部3Bは、図25に示すように、センサーリード14をカバー部3Bの背面に延長して接続すると、本体部3Aに固定される他の金属板等に接触することがない。したがって、センサーリード14を絶縁皮膜等で被覆することなく、電気的にショートするのを防止できる特長がある。
【0054】
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。
【0055】
図19と図20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。
【0056】
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。カバー部3Bは、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。
【0057】
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。
【0058】
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、電源コードを取出穴29Bとを開口している。
【0059】
【発明の効果】
本発明の電源装置は、簡単かつ容易に、しかも安価に多量生産できると共に、信頼性を向上できる特長がある。それは、本発明の電源装置が、電源モジュールの端部から突出するセンサーリードを、隣接する電源モジュールのセンサーリードまで延長して、互いに隣接する電源モジュールのセンサーリードを、エンドプレートにおいて直接に連結しているからである。この構造の電源装置は、互いに接続されるセンサーリードの連結部分を少なくできるので、簡単に組み立てして製造コストを低減できることに加えて、連結部分における接触不良の発生を極減して信頼性を高くできる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の電源装置の概略断面図
【図2】図1に示す電源装置のセンサーリードの連結構造を示す背面図
【図3】従来の電源装置のエンドプレートの斜視図
【図4】本発明の実施例の電源装置の分解斜視図
【図5】本発明の実施例の電源装置の回路図
【図6】図4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7】図6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】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10】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11】図6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12】図6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13】図10に示す正極端子の拡大斜視図
【図14】図11に示す負極端子の拡大斜視図
【図15】本発明の実施例の電源装置のセンサーリードの連結構造を示す概略断面図
【図16】図15に示す電源装置のセンサーリードの連結構造を示す正面図
【図17】図2に示す電源装置のホルダーケースの分解斜視図
【図18】図17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19】図2に示す電源装置のエンドプレートの分解斜視図
【図20】図19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21】図19に示すエンドプレートのセンサーリードの連結状態を示す平面図
【図22】図16に示すエンドプレートの本体部を示す平面図
【図23】エンドプレートの本体部の他の一例を示す平面図
【図24】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25】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
35…止ネジ
36…絶縁皮膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a high-current power supply device used for powering a motor that drives a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle.
[0002]
[Prior art]
A high-current power supply device used as a power supply for driving a motor for driving a car has a large number of batteries connected in series to increase the output voltage. This is to increase the output of the drive motor. A very large current flows in 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 a very large current flows. It is important to charge and discharge a power supply device used for a high-current application while detecting the state of the battery, particularly the battery temperature, with a sensor. This is because an abnormal rise in battery temperature significantly reduces battery performance.
[0003]
In order to detect the battery temperature, the batteries connected in series with each other have a temperature sensor such as a PTC whose resistance value varies depending on the temperature fixed on the surface. The temperature sensor ideally detects the temperature of all batteries. This is because if a battery whose temperature is not detected is included, the battery cannot be protected when the temperature of the battery whose temperature is not detected becomes abnormally high. What is used for the power supply device of a motor vehicle has a large number of batteries connected in series in order to increase the output. For this reason, if the lead wires of the temperature sensors provided in all the batteries are taken out separately, the number of circuits becomes extremely large and the temperature management circuit becomes complicated. For example, if a power supply device connecting 200 secondary batteries in series is designed to detect all battery temperatures separately, it is necessary to extract at least 201 leads from the power supply device.
[0004]
A power supply device in which temperature sensors provided in all batteries are connected in series with each other can detect that the temperature of one of the batteries is abnormally high with two lead wires, regardless of the number in series. For example, when PTC is used for the temperature sensor and any of the battery temperatures becomes higher than the set temperature of the PTC, the electrical resistance connected in series significantly increases.
[0005]
In order to realize this, a power supply device incorporating a large number of batteries has a
[0006]
As shown in FIG. 2, the power supply device having the structure shown in FIG. 1 and connecting the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the power supply device having the above structure, the sensor leads 14 of the
[0008]
The present invention has been developed for the purpose of solving such a conventional problem. An important object of the present invention is to provide a power supply apparatus that can be easily and easily mass-produced at low cost and can improve reliability.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The power supply device of the present invention includes a plurality of
[0010]
In the power supply device according to the second aspect of the present invention, the
[0011]
The power supply device according to
[0012]
In a power supply device according to a fourth aspect of the present invention, the
[0013]
In the power supply device according to the fifth aspect of the present invention, the
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, the
[0015]
In the power supply device according to the seventh aspect of the present invention, the
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below 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.
[0017]
Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, the numbers corresponding to the members shown in the examples are referred to as “the scope of claims” and “the means for solving the problems”. It is added to the member shown by. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
[0018]
As shown in FIG. 4, the power supply device includes a
[0019]
The
[0020]
A circuit diagram of the power supply device shown in FIG. 4 is shown in FIG. The power supply device shown in this figure has built-in
[0021]
The structure in which the dish-like connecting
[0022]
Further, the dish-like connecting
[0023]
The
[0024]
Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 9, the
[0025]
Furthermore, as shown in FIG. 10, the + − electrode of the
[0026]
As shown in FIGS. 8 to 10, without using the dish-like connecting
[0027]
As shown in FIGS. 11 and 12, the
[0028]
The
[0029]
As shown in FIGS. 4 and 15, the
[0030]
The
[0031]
In the
[0032]
As shown in FIG. 16, in the structure in which all the sensor leads 14 of the upper
[0033]
As shown in FIG. 16, the power supply device using two types of
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
The
{Circle around (1)} The
(2) Place the
{Circle around (3)} The
(4) The
(5) The upper and
[0039]
In the above state, the
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
A
[0043]
The
[0044]
The
[0045]
Furthermore, the
[0046]
The lead wire is connected to the
[0047]
Further, the
[0048]
In order to connect the
[0049]
The
[0050]
In order to hold the
[0051]
The
[0052]
19 and 20 has an
[0053]
Further, as shown in FIG. 25, the
[0054]
Further, the
[0055]
19 and 20 has opening
[0056]
The
[0057]
The
[0058]
The
[0059]
【The invention's effect】
The power supply device of the present invention is characterized in that it can be mass-produced easily and easily at a low cost and can improve reliability. This is because the power supply device of the present invention extends the sensor lead protruding from the end of the power supply module to the sensor lead of the adjacent power supply module, and directly connects the sensor leads of the adjacent power supply modules at the end plate. Because. The power supply device with this structure can reduce the connecting parts of sensor leads connected to each other, so that it can be easily assembled and reduced in manufacturing cost. There is a feature that can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a conventional power supply device.
FIG. 2 is a rear view showing a connection structure of sensor leads of the power supply device shown in FIG.
FIG. 3 is a perspective view of an end plate of a conventional power supply device.
FIG. 4 is an exploded perspective view of a power supply device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram of a power supply device according to an embodiment of the present invention.
6 is a side view of a power supply module built in the power supply device shown in FIG.
7 is an exploded sectional view showing a battery connection structure of the power supply module shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example of the battery connection structure of the power module.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing another example of the battery connection structure of the power module.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of the battery connection structure of the power module.
11 is an exploded cross-sectional view showing a connection structure of electrode terminals on the positive electrode side of the power supply module shown in FIG. 6;
12 is an exploded sectional view showing a connecting structure of electrode terminals on the negative electrode side of the power supply module shown in FIG. 6;
13 is an enlarged perspective view of the positive terminal shown in FIG.
14 is an enlarged perspective view of the negative electrode terminal shown in FIG.
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a sensor lead connection structure of a power supply device according to an embodiment of the present invention;
16 is a front view showing a sensor lead connection structure of the power supply device shown in FIG. 15;
17 is an exploded perspective view of a holder case of the power supply device shown in FIG.
18 is an enlarged perspective view of a buffer packing connected to a holder rib of the holder case shown in FIG.
19 is an exploded perspective view of an end plate of the power supply device shown in FIG.
20 is an exploded perspective view showing a state in which the end plate shown in FIG. 19 is assembled.
21 is a plan view showing a connection state of sensor leads of the end plate shown in FIG.
22 is a plan view showing the main body of the end plate shown in FIG.
FIG. 23 is a plan view showing another example of the main body of the end plate.
FIG. 24 is a schematic perspective view showing a state in which a plurality of power supply modules are connected in series with a bus bar.
FIG. 25 is a cross-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 ...
3 ...
4 ... Bus bar
5 ...
5a ... female screw hole
6 ...
7 ... Dish-shaped connecting
7a ... Projection
8 ... Fuse
9 ... Lead wire
10 ... Insulator
11 ... Lead plate
12 ... Metal plate
13 ... Temperature sensor
14 ... Sensor lead
15 ...
16 ... Buffer packing
17 ... Guide groove
18 ... Bus bar fitting recess
19. Stopper claw
20 ... Open window
21 ... Lead wire groove
22 ... Stopper claw
23 ... Fuse recess
24 ... Notch
25 ... Sensor connecting plate
26 ... Connecting plate fitting recess
27. Connecting hole
28 ... Surrounding wall
29 ...
30 ... Set screw
31 ... Notch
32 ... Drawer opening
33 ... Stopper convex part
34 ... Stopper recess
35 ... Set screw
36 ... Insulating film
Claims (7)
電源モジュール(1)のセンサーリード(14)が、隣接する電源モジュール(1)のセンサーリード(14)まで延長されて、隣接する電源モジュール(1)のセンサーリード(14)が、エンドプレート(3)で直接に連結されてなることを特徴とする電源装置。A plurality of power supply modules (1) with sensor leads (14) protruding from the end, a holder case (2) for holding the plurality of power supply modules (1) in parallel with each other, and this holder case (2 ) And the end plate (3) connected to the holder case (2), the sensor lead (14) of the adjacent power supply module (1) is located at the end of the power supply module (1) In the power supply device connected to each other in the end plate (3),
The sensor lead (14) of the power supply module (1) is extended to the sensor lead (14) of the adjacent power supply module (1), and the sensor lead (14) of the adjacent power supply module (1) is connected to the end plate (3 ) Is directly connected to the power supply device.
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