JP3676106B2

JP3676106B2 - Power supply

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Publication number: JP3676106B2
Application number: JP02327599A
Authority: JP
Inventors: 誠藤丸; 達人堀内; 良治高崎
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2019-01-29
Also published as: JP2000223166A

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 sensor lead 14 connected to a temperature sensor 13 provided in the power supply module 1 as shown in the schematic sectional view of FIG. They are connected by a sensor connecting plate 25 and connected in series. In the power supply device shown in this figure, a sensor connection plate 25 is fixed in an insulated state to the end of a holder case holding a plurality of power supply modules 1, and the power supply modules 1 adjacent to both ends of the sensor connection plate 25 are fixed. The sensor lead 14 is fixed with a set screw 35.
[0006]
As shown in FIG. 2, the power supply device having the structure shown in FIG. 1 and connecting the power supply module 1 has a plastic end plate 3 fixed to the end of the holder case holding the power supply module 1. A sensor connecting plate 25, which is a metal plate, is fixed to the end plate 3, and the sensor connecting plate 25 can be disposed in a fixed position in an insulated state. A power supply device having this structure is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-270094. As shown in the perspective view of FIG. 3, the power supply device having this structure needs to fix the sensor connecting plate 25 to the back surface of the plastic end plate 3.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the power supply device having the above structure, the sensor leads 14 of the power supply module 1 can be connected to both ends of the sensor connection plate 25 fixed to the end plate 3 with a set screw 35 to be connected in series. However, in the power supply device with this structure, it is necessary to fix the sensor leads 14 provided at both ends of all the power supply modules 1 to the sensor connecting plate 25 with set screws 35, so that the number of the power supply modules 1 is twice as many. In part, it is necessary to screw the sensor lead 14 to the sensor connecting plate 25. The number of power supply modules 1 is considerably large. For example, the power supply device of the end plate 3 shown in FIGS. 2 and 3 incorporates 16 power supply modules 1, so that the sensor leads 14 are attached to the sensor connecting plate 25 at 32 locations. Need to be screwed. For this reason, there is a drawback that assembling takes time and manufacturing cost is increased. Further, since the connection portion of the sensor lead 14 is liable to cause poor contact and the like, it is difficult to increase the reliability when the number of connection portions is large. If a contact failure occurs in the connection portion of the sensor lead 14, it is erroneously determined that the power supply module 1 is abnormal, and the power supply device cannot be used normally. A power supply device used for applications such as automobiles is required to have extremely high reliability. This is because the failure of the power supply device stops the driving of the automobile.
[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 power supply modules 1 with sensor leads 14 protruding from the end, a holder case 2 holding the plurality of power supply modules 1 in parallel with each other, and the holder case 2 An end plate 3 connected to a holder case 2 is provided at an end of the power supply module 1 to be held. Sensor leads 14 of adjacent power supply modules 1 are connected to each other at the end plate 3. Further, the power supply device extends the sensor lead 14 of the power supply module 1 to the sensor lead 14 of the adjacent power supply module 1 and directly connects the sensor lead 14 of the adjacent power supply module 1 at the end plate 3. .
[0010]
In the power supply device according to the second aspect of the present invention, the sensor connecting plate 25 is fixed to the end plate 3, and the sensor lead 14 of the adjacent power supply module 1 is fixed to the sensor connecting plate 25 with a set screw 35. .
[0011]
The power supply device according to claim 3 of the present invention includes a main body portion 3A and a cover portion 3B in which the end plate 3 is laminated. The main body 3A is disposed and laminated on the side facing the power supply module 1, and the cover 3B is disposed on the back surface of the main body 3A. The sensor lead 14 of the power supply module 1 passes through the main body portion 3A and is connected to a sensor connection plate 25 fixed to the back surface of the main body portion 3A.
[0012]
In a power supply device according to a fourth aspect of the present invention, the bus bar 4 for connecting the electrode terminal 5 of the power supply module 1 is fixed to the back surface of the main body 3A. A sensor lead 14 whose surface is covered with an insulating film 36 is disposed on the back surface of the bus bar 4.
[0013]
In the power supply device according to the fifth aspect of the present invention, the power supply module 1 makes the sensor lead 14 protrude long on one electrode terminal 5 side and shortens the sensor lead 14 on the other electrode terminal 5 side. The long sensor lead 14 is extended to the short sensor lead 14 side, and the sensor lead 14 protruding to the + − electrode terminal 5 is connected.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, the power supply module 1 includes a plurality of secondary batteries 6 connected in a straight line. In the power supply module 1, the + and − electrodes of the secondary battery 6 are directly welded via a metal plate or not via a metal plate and connected in a straight line.
[0015]
In the power supply device according to the seventh aspect of the present invention, the sensor lead 14 is connected to an element which is provided on the surface of the battery 6 of the power supply module 1 and whose resistance varies with temperature.
[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 holder case 2 that holds a plurality of power supply modules 1 in parallel, and an end of the power supply module 1 that is located at the end of the holder case 2 and is accommodated in the holder case 2. The bus bar 4 is fixed to the electrode terminal 5 provided at the portion by screwing, and the end plate 3 is disposed at a fixed position and fixed to the end of the holder case 2.
[0019]
The power supply module 1 is formed by connecting a plurality of secondary batteries or a super capacitor having a large capacitance in a straight line. The power supply module 1 shown in the figure has six secondary batteries 6 arranged in a straight line in series. It is connected. A power supply module using a super capacitor has a plurality of super capacitors connected in parallel. However, the power supply module can also be composed of one secondary battery or super capacitor. In the power supply module 1 shown in FIG. 4, a cylindrical secondary battery 6 is linearly connected by a dish-like connecting body 7. An electrode terminal 5 composed of a positive terminal and a negative terminal is connected to both ends of the power supply module 1.
[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 power supply modules 1 of 8 rows × 2 stages, and the power supply modules 1 are connected in series. The bus bar 4 to which each power supply module 1 is connected is connected to a lead wire 9 for detecting the voltage of the power supply module 1 through a fuse 8.
[0021]
The structure in which the dish-like connecting body 7 connects the batteries 6 in a straight line is shown in FIGS. In the power supply module 1 having this structure, the disk portion 7A of the dish-like connecting body 7 is connected to the positive electrode of the cylindrical battery 6 by welding. The disc portion 7 A of the dish-like connection body 7 is provided with a projection 7 a that is welded to the positive electrode of the cylindrical battery 6. When the projection 7a of the dish-like connecting body 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-like connecting body 7 and the cylindrical battery 6, an insulator 10 is sandwiched between the dish-like connecting body 7 and the cylindrical battery 6 in a ring shape.
[0022]
Further, the dish-like connecting body 7 inserts the cylindrical battery 6 inside the flange portion 7 B, and welds the flange portion 7 B to the outer can 6 A that is the negative electrode of the cylindrical battery 6. Similarly to the disc portion 7A, the flange portion 7B also welds the projection 7a provided on the inner surface to the outer can 6A. At this time, the welding electrode rod is pressed against the outside of the projection 7a by the flange portion 7B.
[0023]
The batteries 6 connected in series can be connected by welding the opposing surfaces of the U-curved lead plate 11 to each other, as shown in the cross-sectional view of FIG. In the power supply module 1 in this figure, a large current is pulsed in the direction in which the battery 6 is discharged, and the facing surface of the U-curved lead plate 11 is welded. The lead plate 11 can be welded, for example, by energizing a large current pulse through which a current of 1 KA flows for about 15 milliseconds.
[0024]
Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 9, the battery 6 is subjected to a large current pulse energization process in the direction of discharging the battery 6 with the metal plate 12 sandwiched between the + and − electrodes of the battery 6. The metal plate 12 can be welded to the electrode of the battery 6.
[0025]
Furthermore, as shown in FIG. 10, the + − electrode of the battery 6 can be directly welded without sandwiching a metal plate between the batteries 6. This battery 6 is provided with a conical protrusion on the upper surface of the sealing plate which is a positive electrode terminal, and this protrusion is welded by applying a large current pulse to the negative electrode terminal of the adjacent battery 6.
[0026]
As shown in FIGS. 8 to 10, without using the dish-like connecting body 7, the + − electrode of the battery 6 is directly welded and connected, or the + − electrode is directly connected to both surfaces of the metal plate. The power supply module 1 connected by welding can extremely reduce the electrical resistance between the batteries. Further, there is a feature that the connection strength of the battery 6 can be increased.
[0027]
As shown in FIGS. 11 and 12, the power supply modules 1 connected in series have a positive electrode terminal 5A connected to the positive electrode side of the battery 6 and a negative electrode terminal 5B connected to the negative electrode side. 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 terminal 5, which is the positive electrode terminal 5 A and the negative electrode terminal 5 B, is provided around a female screw hole 5 a that connects the bus bar 4.
[0028]
The secondary battery 6 of the power supply module 1 is a nickel-hydrogen battery. However, the secondary battery 6 of the power supply module 1 can use a nickel-cadmium battery, a lithium ion secondary battery, or the like.
[0029]
As shown in FIGS. 4 and 15, the power supply module 1 has a temperature sensor 13 fixed to the surface of each battery 6. The temperature sensor 13 is an element that can detect the battery temperature. This temperature sensor 13 is preferably a PTC whose electrical resistance varies with battery temperature. The temperature sensor 13 fixed to the surface of each battery 6 is linearly connected in series via the sensor lead 14 and is extended and fixed to the surface of the power supply module 1 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 shrinkable tube or the like covering the surface.
[0030]
The sensor lead 14 protrudes from both ends of the power supply module 1. One of the sensor leads 14 connected to each other protrudes long and the other protrudes short. This is because, as shown in FIG. 15, the end portion of the sensor lead 14 projecting long is directly connected to the sensor lead 14 projecting short of the power supply module 1 disposed adjacently.
[0031]
In the power supply module 1 shown in FIG. 15, the sensor lead 14 of the power supply module 1 disposed in the upper stage is elongated at the left end, and the sensor lead 14 of the power supply module 1 disposed in the lower stage is shortened at the left end. This is because the sensor lead 14 of the upper power supply module 1 is extended and connected to the sensor lead 14 of the lower power supply module 1. In this state, the power supply module 1 to which the sensor lead 14 is connected has the power supply module 1 projecting the sensor lead 14 long on the + side and the power supply module 1 projecting the sensor lead 14 extended on the − side alternately in the upper stage. The sensor leads 14 that are arranged horizontally and protrude long are bent downward and extended.
[0032]
As shown in FIG. 16, in the structure in which all the sensor leads 14 of the upper power supply module 1 are connected and connected downward, the power supply module 1 having a long + side sensor lead 14 and the power supply having a long -side sensor lead 14 are connected. Two types of power supply modules 1 with the module 1 are used. Although not shown, the power supply device having a structure in which the sensor leads are alternately connected to the upper and lower sides uses a single type of power supply module in which the sensor lead protrudes long only on one of the + side and the − side, and all the temperature sensors. Can be connected in series.
[0033]
As shown in FIG. 16, the power supply device using two types of power supply modules 1 bends the sensor lead 14 of the upper power supply module 1 and extends it downward to form the sensor lead 14 of the lower power supply module 1. Connect directly. The sensor leads 14 of the upper and lower power supply modules 1 pass through a connection hole 27 provided through the main body portion 3A of the end plate 3 and together with the sensor connection plate 25 disposed on the back surface of the main body portion 3A. It is fixed with a set screw 35.
[0034]
The sensor connection plate 25 arranged at a fixed position of the main body 3A has a female screw hole into which a set screw 35 is screwed. The ends of the sensor leads 14 of the upper and lower power supply modules 1 are overlaid on the female screw holes, and set screws 35 are inserted into through holes provided at the tips of the two sensor leads 14 to be fixed to the sensor connecting plate 25. By connecting the sensor lead 14 of the power supply module 1 adjacent to the sensor connecting plate 25 with the set screw 35, the sensor lead 14 of the adjacent power supply module 1 is connected and fixed on the end plate 3.
[0035]
The sensor lead 14 is a thin metal plate that can be bent, and covers the surface of the other part with an insulating film 36 except for the end connected to the sensor connecting plate 25. As shown in FIG. 16, the sensor lead 14 having this structure is not electrically short-circuited even if it contacts another metal plate or the like fixed to the main body 3A. For this reason, it can connect easily, without electrically insulating between the sensor lead 14 and another metal plate. Sensor leads 14 of adjacent power supply modules 1 are directly connected to each other at the end plate 3.
[0036]
The holder case 2 includes a lid case 2A shown up and down in the exploded perspective view of FIG. 17, 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 made of plastic. The lid case 2A and the intermediate case 2B are integrally formed with a holder rib 15 in order to sandwich the power supply module 1 and hold it in place. The lid case 2A and the intermediate case 2B shown in the drawing are provided with a plurality of rows of holder ribs 15 in parallel between both end edges. 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 recess 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 cylindrical power supply module 1 is fitted in the holding recess 15A and is held in a fixed state at a fixed position. The holder rib 15 can improve the impact resistance of the battery 6 by connecting the rubber-like elastic buffer packing 16 along the holding recess 15A. In the holder case 2 of FIG. 17, the buffer packing 16 is connected to the two rows of holder ribs 15. The buffer packing 16 is formed in a shape along the holder rib 15 as shown in FIG. The holder case 2 in which the buffer packing 16 is connected to the holder rib 15 can prevent the battery 6 from vibration by causing the buffer packing 16 to absorb vibration.
[0037]
The holder rib 15 is provided with a guide groove 17 for guiding the temperature sensor 13 and the sensor lead 14 protruding in a protruding shape on the surface of the power supply module 1 at the bottom of the holding recess 15A. The temperature sensor 13 and the sensor lead 14 are put in the holding recess 15A, and the holder rib 15 holds the power supply module 1 in the holding recess 15A and holds it in place.
[0038]
The holder case 2 having the above structure is assembled in the following state to hold the power supply module 1 in parallel.
{Circle around (1)} The lower lid case 2 A is placed horizontally, and the power supply module 1 is placed in the holding recess 15 A of the holder rib 15 and arranged in parallel. In the illustrated lid case 2 A, 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 on the same plane. At this time, the temperature sensor 13 and the sensor lead 14 protruding from the surface of the power supply module 1 are guided to the guide groove 17 of the holder rib 15.
(2) Place the intermediate case 2B on the lower lid case 2A. The intermediate case 2B is stacked at a predetermined position by placing the power supply module 1 in the holding recess 15A of the holder rib 15 protruding on the lower surface.
{Circle around (3)} The power supply modules 1 are placed in the holding recesses 15A of the holder ribs 15 protruding from the upper surface of the intermediate case 2B and arranged in parallel. Also at this time, the power supply modules 1 are arranged so that both ends of the power supply module 1 are on the same plane.
(4) The upper lid case 2A is placed on the power supply module 1, and the lid case 2A is stacked at a fixed position. In this state, the power supply module 1 is guided to the holding recess 15A of 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 connecting screw passes through the upper and lower lid cases 2A and 2B and connects them. The connecting screws connect the four corners of the upper and lower lid cases 2A and the middle thereof.
[0039]
In the above state, the end plate 3 is fixed to the holder case 2 holding the power supply module 1 at a fixed position. The end plate 3 includes a 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. 19 and 20, the end plate 3 that holds the bus bar 4 in a fixed position includes a main body portion 3A and a cover portion 3B that are connected in a stacked state. The main body portion 3A and the cover portion 3B are manufactured by separately integrally molding with plastic. The main body 3A is disposed on the side facing the power supply module 1, and the cover 3B is disposed on the back surface of the main body 3A.
[0040]
The main body 3A is provided with a bus bar 4 on the back surface for connecting the power supply modules 1 in series. The bus bar 4 disposed here is sandwiched between the main body 3 A and the cover 3 B and is held at a fixed position of the end plate 3.
[0041]
The main body 3A shown in the drawing has a bus bar fitting recess 18 for holding the bus bar 4 at a fixed position formed on the back surface. The bus bar fitting recess 18 is substantially equal to the outer shape of the rectangular bus bar 4 so that the bus bar 4 which is a metal plate can be fitted in a fixed position, and is a rectangle slightly larger than this. The main body 3A shown in the perspective views of FIGS. 19 and 20 and FIG. 21 is provided with a bus bar fitting recess 18 extending in the lateral direction. In the present specification, the vertical and horizontal directions of the bus bar 4 are the longitudinal direction of the bus bar 4 and the vertical direction to the direction orthogonal to this direction. The main body 3A shown in FIGS. 16 and 22 is provided with a bus bar fitting recess 18 extending in the vertical direction. Further, the main body 3A shown in FIG. 23 is provided with a bus bar fitting recess 18 extending vertically and horizontally. The bus bar fitting recess 18 fits the bus bar 4 here, and connects the power supply modules 1 in series with the bus bar 4.
[0042]
A stopper claw 19 that prevents the bus bar 4 from coming out is integrally formed in the opening of the bus bar fitting recess 18. 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 recess 18 so as to protrude inward at substantially the center of the long side. When the protrusion height of the stopper claw 19 is increased, the bus bar 4 is difficult to come out from the bus bar fitting recess 18, but it is difficult to put the bus bar 4 in the bus bar fitting recess 18. On the other hand, when the stopper claw 19 is lowered, the bus bar 4 can be easily put 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 can smoothly insert the bus bar 4 into the bus bar fitting recess 18 and can effectively prevent the bus bar 4 put in the bus bar fitting recess 18 from coming out. It is provided to project inward from the opening.
[0043]
The holder case 2 shown in FIG. 2 has two upper and lower levels, and stores eight rows of power supply modules 1 in each level. This power supply module 1 has one end plate 3 connected in series with a bus bar 4 built in the horizontal direction on one end plate 3 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. 24, all the power supply modules 1 are connected in series. Therefore, the end plate 3 fixed to one end portion of the holder case 2 has the bus bar 4 built in the lateral direction as shown in FIGS. 19, 20 and 21, and the other end of the holder case 2. As shown in FIG. 22, the end plate 3 fixed to the section incorporates the bus bar 4 in the vertical direction. As shown in FIG. 23, the main body 3 A provided with the bus bar fitting recesses 18 in the vertical and horizontal directions can be fixed to both ends of the holder case 2.
[0044]
The main body 3 A has opening windows 20 that connect the bus bar 4 to the electrode terminals 5 of the power supply module 1 at both ends of the bus bar fitting recess 18. The opening window 20 is opened in such a shape that the electrode terminal 5 fixed to the electrode of the battery 6 can be inserted without rotating. In the power supply module 1 shown in the figure, rectangular electrode terminals 5 are fixed at both ends. In order to fit the electrode terminal 5, the opening window 20 is opened to have an inner shape that is substantially equal to the outer shape of the electrode terminal 5 and is slightly larger than the electrode terminal 5. The main body 3A having this structure can connect the bus bar 4 by inserting the electrode terminal 5 of the power supply module 1 into the opening window 20 and holding the power supply module 1 so as not to rotate.
[0045]
Furthermore, 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 extends in the longitudinal direction of the holder case 2 and is provided substantially at the center of the back surface. A stopper claw 22 is provided at the opening of the lead wire groove 21 to prevent the lead wire from coming out. The stopper claw 22 is disposed at a position facing the opening of the lead wire groove 21. The interval between the opposing stopper claws 22 is substantially equal to the thickness of the lead wire. The stopper claw 22 can easily put the lead wire into the lead wire groove 21, and can prevent the lead wire from coming out of the lead wire groove 21.
[0046]
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 is provided with a fuse recess 23 in order to dispose the fuse 8 at a fixed position. The fuse recess 23 is connected to the lead wire groove 21. A notch 24 for providing a lead plate for connecting the fuse 8 to the bus bar 4 is provided on the wall between the fuse recess 23 and the bus bar fitting recess 18.
[0047]
Further, the main body 3A shown in FIGS. 19 to 22 is provided with a connecting plate fitting recess 26 on the back surface for holding the sensor connecting plate 25 in a fixed position. The connecting plate fitting recess 26 is provided adjacent to the lower side of the bus bar fitting recess 18. The sensor connecting plate 25 inserted into the connecting plate fitting recess 26 connects the temperature sensor 13 fixed to the power supply module 1 in series. The sensor leads 14 of the adjacent power supply modules 1 are connected to the sensor connecting plate 25, and all the temperature sensors 13 are connected in series.
[0048]
In order to connect the sensor lead 14 to the sensor connection plate 25, the main body 3A is provided with a connection hole 27 through which the sensor lead 14 passes. The connection hole 27 is open outside the opening window 20 at a position where the sensor lead 14 protruding from the power supply module 1 can pass. The sensor lead 14 protruding from the power supply module 1 passes through the connection hole 27 of the main body 3 A and is connected to the sensor connection plate 25 with a set screw 35.
[0049]
The temperature sensors 13 connected in series with each other output a detection signal to the outside through a lead wire. When any one of the temperature sensors 13 detects that the battery temperature is abnormally high, the signal from the temperature sensor 13 is processed by a protection circuit or the like connected to the outside, for example, the charge / discharge current of the battery 6 Or the battery 6 is protected by cutting off the current.
[0050]
In order to hold the cover 3B in a fixed position, the main body 3A protrudes from the back surface and is provided with a peripheral wall 28 integrally formed along the periphery. The main body portion 3A having the peripheral wall 28 can be laminated and fixed so that the cover portion 3B is not accurately displaced. 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 and fixed in place. Further, the structure in which the waterproof cover 29 is connected and fixed to the inside of the peripheral wall 28 has a feature that the end plate 3 can be surely made into a waterproof structure by using the outer periphery of the waterproof cover 29 and the inner surface of the peripheral wall 28 as a waterproof structure.
[0051]
The cover portion 3B is laminated and fixed on the back surface of the main body portion 3A, and closes the openings of the bus bar fitting recess 18 and the lead wire groove 21. In this state, the main body 3A and the cover 3B are held in place while the bus bar 4 and the lead wire are sandwiched. In a state where the cover portion 3B is connected and fixed to the main body portion 3A, the bus bar 4, the sensor connecting plate 25, and the lead wire are set at fixed positions and do not go outside. The cover 3B has an outer shape substantially equal to the inner shape of the peripheral wall 28 provided on the main body 3A. This is because the cover portion 3B is stacked at a fixed position of the main body portion 3A.
[0052]
19 and 20 has an opening window 20 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 where both the main body 3A and the cover 3B are opposed to each other, and the bus bar 4 built in the end plate 3 is attached to the electrode terminal 5 of the power supply module 1 with a set screw 30. Can be linked. However, the power supply device of the present invention does not necessarily need to be provided with an opening window in the cover portion. The bus bar is set in the bus bar fitting recess of the main body, and the cover is not fixed to the main body, and the bus bar is connected to the electrode terminal of the power supply module with a set screw, and then the cover is attached to the main body. This is because they can be connected and fixed. The cover portion without the opening window can completely close the opening portion of the bus bar fitting recess. Another feature is that the bus bar can be replaced independently by removing the cover.
[0053]
Further, as shown in FIG. 25, the cover portion 3B without an opening window comes into contact with another metal plate or the like fixed to the main body portion 3A when the sensor lead 14 is extended and connected to the back surface of the cover portion 3B. There is no. Therefore, the sensor lead 14 can be prevented from being electrically short-circuited without being covered with an insulating film or the like.
[0054]
Further, the cover 3 B is provided with a notch 31 on the outer periphery for connecting the sensor lead 14 of the power supply module 1 to the sensor connecting plate 25. The notch 31 is disposed outside the opening window 20. The cover portion 3 B is provided by integrally forming a ridge along the outer periphery and the periphery of the opening window 20. The ridges reinforce the cover portion 3B and effectively prevent water and the like from entering the inside of the end plate 3 from the opening window 20 and the cutout portion 31.
[0055]
19 and 20 has opening openings 32 at both ends for drawing out lead wires from the end plate 3 to the outside. The lead wire set in the lead wire groove 21 is drawn out from the lead-out opening 32 to the outside.
[0056]
The cover 3B is provided with a stopper projection 33 integrally formed on the outer peripheral surface 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 convex portions 33 protrude from each side of the cover portion 3B having a square shape as a whole. A stopper recess 34 for guiding the stopper protrusion 33 is provided on the inner surface of the peripheral wall 28 of the main body 3A. The cover portion 3B is fixed by guiding the stopper convex portion 33 to the stopper concave portion 34 and connecting to the fixed position of the main body portion 3A. The end plate 3 in this figure is provided with a stopper convex portion 33 on the cover portion 3B and a stopper concave portion 34 on the main body portion 3A, but has a stopper concave portion on the cover portion and a stopper convex portion on the main body portion. The cover part can be connected to a fixed position of the main body part. It is also possible to provide a stopper convex portion only on the inner surface of the peripheral wall of the main body portion, and push the cover portion inside the stopper convex portion to connect the cover portion to the main body portion.
[0057]
The end plate 3 that connects the cover portion 3B and the main body portion 3A with the above-described fitting structure has a feature that the cover portion 3B can be easily and easily detached and connected to the main body portion 3A. However, the cover portion can be connected to the main body portion by a structure such as spot welding, local adhesion, screwing, or the like.
[0058]
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, and the lead wire lead-out notch 29A and the power cord are The extraction hole 29B is opened.
[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 ... Holder case 2A ... Lid case 2B ... Intermediate case
3 ... End plate 3A ... Body 3B ... Cover
4 ... Bus bar
5 ... Electrode terminal 5A ... Positive electrode terminal 5B ... Negative electrode terminal
5a ... female screw hole
6 ... Battery 6A ... Exterior can
7 ... Dish-shaped connecting 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 ... 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 ... Waterproof cover 29A ... Drawer cutout 29B ... Eject hole
30 ... Set screw
31 ... Notch
32 ... Drawer opening
33 ... Stopper convex part
34 ... Stopper recess
35 ... Set screw
36 ... Insulating film

Claims

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.

The sensor connection plate (25) is fixed to the end plate (3), and the sensor lead (14) of the adjacent power supply module (1) is fixed to the sensor connection plate (25) with the set screw (35). The power supply device according to claim 1.

The end plate (3) includes a body part (3A) and a cover part (3B) that are stacked on each other, the body part (3A) is on the side facing the power supply module (1), and the cover part (3B) is The sensor lead (14) of the power module (1) passes through the main body (3A) and is fixed to the back of the main body (3A). The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is connected to a sensor connecting plate (25).

The bus bar (4) connecting the electrode terminal (5) of the power supply module (1) is fixed to the back of the main unit (3A), and the surface is covered with an insulating film (36) on the back of the bus bar (4). 4. The power supply device according to claim 3, wherein a covering sensor lead (14) is provided.

The power supply module (1) has a long sensor lead (14) on the other electrode terminal (5) side and a short sensor lead (14) on the other electrode terminal (5) side. The power supply device according to claim 1, wherein the sensor lead (14) protruding from the +-electrode terminal (5) is connected by extending (14) to the short sensor lead (14) side.

The power supply module (1) connects a plurality of secondary batteries (6) in a straight line, and the +-electrode of the secondary battery (6) does not go through the metal plate or through the metal plate. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is directly welded.

2. The power supply device according to claim 1, wherein the sensor lead is connected to an element whose resistance varies with temperature, which is disposed on a surface of the battery of the power supply module.