JP4404536B2 - 車両用の電源装置の製造方法 - Google Patents

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カーや電気自動車等の車両を駆動するモーターの電源として使用される電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の電源装置は、複数の素電池を直列に接続して電池モジュールとし、この電池モジュールをさらに直列に接続している。車両を駆動するためのモーター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、モーター出力を大きくするために、多数の電池モジュールを直列に接続している。この構造のために製造コストが相当に高くなるので、長い期間にわたって使用できることが要求される。ところが、この用途に使用される電源装置は、極めて大きな電流で充放電され、さらに温度等の外的条件も極めて厳しい環境で使用されるので、全ての電池モジュールを長い寿命で使用するのが極めて難しい。電池モジュールは、互いに直列に接続されて同じ電流で充放電されるが、決して同じ条件や環境では使用されない。電池モジュールの使用環境をアンバランスにする原因のひとつに各々の素電池を満充電できる充電容量の相違がある。充電容量の小さい素電池は、同じ充電電流で充電されても、充電容量の大きい素電池よりも過充電される傾向が強く、また、同じ電流で放電しても過放電される傾向が強くなる。車両用の電源装置は、電池の残容量を監視してこれが所定の範囲となるように素電池の充放電を制御している。過充電と過放電が電池性能を低下させるからである。しかしながら、電池の充電容量に差ができると、充電容量の小さい電池は、過充電または過放電される傾向が強くなる。このため、電気特性が低下して、充電容量は次第に小さくなる。充電容量が小さくなると、ますます劣化するので、充電容量に差ができると、充電容量の小さい電池は加速度的に劣化される傾向がある。
【０００３】
さらに、素電池をアンバランスに劣化させる原因として電池温度の相違がある。電源装置は、多数の電池モジュールをケースに収納するので、全ての素電池を同じ温度にするのが極めて難しい。とくに、電池は充放電する電流が同じであっても、内部抵抗が相違すると発生熱が相違する。内部抵抗の大きい電池は電流によるジュール熱の発生が大きくなるからである。したがって、内部抵抗の大きい素電池を効率よく冷却するのが難しいケースの中心部分に配置すると、電池温度が高くなってしまう。
【０００４】
このような弊害は、電池モジュールを組み立てる工程で、同じ電気特性の素電池を接続して少なくできる。同じ電気特性、たとえば充電容量や内部抵抗の差ができるかぎり少なくなるように素電池を選択し、選択された素電池を直列に接続している電池モジュールは、各々の素電池をバランスよく使用できる。それは、同じ電流で充放電する限り、残容量が同じとなり、また発生熱も同じになるので、温度差が少なくなるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ただ、このことを実現する電池モジュールの製造は極めて手間がかかって製造コストが高くなってしまう。それは、製造された素電池の電気特性を測定し、測定された充電容量や内部抵抗等を、たとえば５．６５Ａｈ、１０ｍΩ等の数値で素電池の表面に印刷し、印刷された数値を確認して素電池を選別し、選別された素電池を組み合わせて連結するからである。
【０００６】
さらに、車両用の電源装置は、メンテナンスを簡単にできることも大切である。とくに、電池モジュールが劣化して交換するとき、電池モジュールの製造工程等を正確に特定すること、すなわちトレサビリティーを正確に識別できることも大切である。トレサビリティーが特定されると、不良となる傾向のある電池モジュールの製造条件等を特定できるからである。このことを実現するために、電池モジュールに１２３４５６等の製造番号を表示している。ただ、この従来の表示では、電池のトレサビリティーを簡単にしかも能率よく識別できな欠点があった。
【０００７】
本発明は、このような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、電気特性が近似する素電池を能率よく安価に多量生産できる車両用の電源装置の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用の電源装置の製造方法は、ケース２に複数の素電池３を連結した電池モジュール１を複数収納している。そして、素電池３を円筒型とし、かつ各々の円筒型素電池３の表面には、各々の円筒型素電池３の充電容量の電気特性を示す２次元コードの識別コード４を表示しており、この識別コード４を製造工程で検出し、充電容量が近似する円筒型素電池３を組み合せた電池モジュール１をケースに収納している。
【００１４】
【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車両用の電源装置の好ましい具体例を示するものであって、本発明は電源装置の構成、形状、使用するパーツのタイプ、電気的な接続状態等を以下のものに特定するものでは決してない。
【００１５】
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。
【００１６】
図１と図２に示す車両用の電源装置は、多数の電池モジュール１をケース２に収納している。複数の電池モジュール１は、同一平面に平行に並べられてケース２に収納される。図の電源装置は、電池モジュール１を２段に並べてケース２に収納している。ただ、ケースには、１段に並べて電池モジュールを収納することもできる。図２の断面図に示すケース２は、電池モジュール１を同一平面に並べて配置する嵌着凹部５を有する本体ケース２Ａと、この本体ケース２Ａに積層されて、本体ケース２Ａの開口部を閉塞する蓋ケース２Ｂとを備える。図の電源装置は、本体ケース２Ａと蓋ケース２Ｂとで電池モジュール１を挟着して定位置に配置する。蓋ケース２Ｂは、本体ケース２Ａに脱着できるように連結している。このケース２は、蓋ケース２Ｂを外して、本体ケース２Ａに装着している電池モジュール１をメンテナンス検査し、あるいは交換できる。
【００１７】
ケース２内に装着される複数の電池モジュール１は、パスバー６を介して互いに直列に接続される。ただ、ケース内の電池モジュールは、並列に接続したものを直列に接続し、あるいは並列に接続したものを直列に接続することもできる。
【００１８】
電池モジュール１は、図３に示すように、複数の素電池３を直線状に連結している。図の電池モジュール１は、円筒型電池を直列に接続して直線状に連結している。ただし、電池モジュールは、角型電池を直線状に連結することもできる。複数の素電池３は、図示しないが、各素電池３間に配設されたリング状の溶接部材を介して互いに溶接接続されている。さらに、電池モジュール１は、各素電池３の間に、安全対策として、振動等による素電池３間の同極同士の接触を防止するために絶縁リング７を挿入している。この絶縁リング７は、互いに隣接する素電池３の間に位置して、一方の素電池３の外装缶端部と、他方の素電池３の缶底とが接触するのを防止している。図の電池モジュール１は、５個の素電池３を直列に接続しているが、４個以下の素電池、あるいは６個以上の素電池を直線状に連結することもできる。図の電池モジュール１は、複数の素電池３を縦一列に並べて直線状に連結している。図示しないが、電池モジュールは、複数の素電池を横一列に並べて直線状に連結することもできる。さらに、電池モジュールは、複数の素電池を縦と横に直線状に一列に並べるのではなくて、電池の縦方向に対して傾斜する方向に直線状に並べて連結することもできる。
【００１９】
図３の電池モジュール１は、各々の素電池３の表面に、各々の素電池３の電気特性を示す識別コード４を表示している。識別コード４は、２次元コードで表示している。２次元コードは、縦横に並べたドットで識別コードを表示するので、バーコードに比較して、同じ表示面積であっても情報量を約３０倍と極めて多くできる。また情報量が同じであると表示面積を１／３０と極めて小さくできる。また、バーコードはバーとスペースとの間隔で情報を読み取りするので、間違いなく読み取りするために正確に表示する必要があるが、２次元コードはバーコードのように高い表示品質は要求されない。このため、２次元コードは印刷等を簡単にでき、しかも長期間にわたって厳しい環境で使用される電源装置の電池モジュール１に付される識別コードとして最適である。また、２次元コードは、汚れや欠損等で表示が最大で３０％も消えても読み取りできるので、誤読率が極めて低く、確実に間違いなく安定して読み取りできる特長がある。ただ、本発明の電源装置は、電池モジュールにバーコードの識別コードを表示することもできる。
【００２０】
電池モジュール１に表示される識別コード４は、各々の素電池３の電気特性を示す識別コード４と、各々の電池モジュール１のトレサビリティーを示す識別コード４である。各々の素電池３には、好ましくは電気特性とトレサビリティーの両方の識別コード４を表示する。ただ、電気特性とトレサビリティーのいずれか一方の識別コードを表示することもできる。各々の素電池３に電気特性を示す識別コード４を表示する電池モジュール１は、ほぼ同じ充電容量の素電池３を組み合わせることができ、あるいは内部抵抗を理想的な配置にできる。各々の素電池３にトレサビリティーの識別コード４を表示する電池モジュール１は、メンテナンスにおいて素電池３の製造工程を特定できる。
【００２１】
電気特性を示す識別コード４は、素電池３を満充電できる充電容量や内部抵抗等である。好ましくは、充電容量と内部抵抗の両方を示す識別コード４を表示するが、充電容量と内部抵抗のいずれかを識別コード４として表示することもできる。トレサビリティーを表示する識別コード４は、素電池３の製造工程を特定する情報である。この識別コード４は、製造年月日、製造工場、製造装置、製造条件、素電池３の構成部品、素電池３の形状や寸法等である。
【００２２】
電池モジュール１は、図１と図３に示すように、各々の素電池３に表示している識別コード４を直線状に並べて表示している。この電池モジュール１は、電池モジュール１を回転させることなく縦方向に移動して、全ての素電池３の識別コード４を読み取りできる特長がある。このため、電池モジュール１の製造工程において、各々の素電池３の識別コード４を能率よく読み取りできる。また、図１に示すように、同一平面に配設している電池モジュール１の識別コード４を、本体ケース２Ａの開口部に配設することにより、本体ケース２Ａに装着している電池モジュール１を回転させることなく、ケース２を水平面内で縦横に移動させて、全ての素電池３の識別コード４を能率よく読み取りできる。このため、電源装置のメンテナンスを簡単で能率よくできる。
【００２３】
さらに、図３に示す電池モジュール１は、各々の素電池３に識別コード４を表示すると共に、ひとつの電池モジュール１には同じ識別コード４を複数ヶ所に表示している。素電池３に表示される全ての識別コード４は、直線状に並べて配設される。この電池モジュール１は、回転させることなく縦に移動して、全ての識別コード４を読み取りできる。図の電池モジュール１は、各々の素電池３に３つの同じ識別コード４を表示している。図示しないが、各々の素電池には、２つの識別コードを、あるいは４つ以上の識別コードを表示することもできる。この電池モジュール１は、製造加工時、搬送時、あるいはケース２に収納して使用されるときに、汚れや損傷でいずれかの識別コード４が読み取りできなくなっても、素電池３に表示しているいずれかひとつの識別コード４を読み取りして正確に情報を識別できる。とくに、複数の同じ２次元コードを素電池３に表示している電池モジュール１は、識別コード４が汚れや損傷を受けても正確に情報を読み取りできる特長がある。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の請求項１の電源装置の製造方法は、電気特性が近似する素電池を能率よく安価に多量生産できる特長がある。それは、この電源装置が、各々の素電池の表面に、各々の素電池の電気特性を示す識別コードを表示しているからである。表面に識別コードを表示している素電池は、識別コードを読み取りして電気特性を簡単で能率よく検出できる。このため、製造工程で素電池の電気特性を検出してこれを示す識別コードを表面に表示している素電池は、電池モジュールとして組み立てる工程で、素電池の充電容量や内部抵抗を能率よく検出できる。したがって、充電容量が等しい素電池を組み合わせて電池モジュールとし、あるいは配列する素電池の内部抵抗を均一な温度となるように配列して、素電池をバランスよく理想的な状態で充放電できる。充電容量が等しい素電池を連結している電池モジュールは、各々の素電池が過充電となったり、あるいは過放電となるのを防止しながら、充放電して寿命を極めて長くできる。充電容量が同じである素電池を選択して電池モジュールを製造すると、ひとつの電池モジュールを構成している素電池には充電容量の差はないが、各々の電池モジュールに充電容量の差ができることがある。しかしながら、車両用の電源装置は、この状態にあっても、充電容量の小さい電池モジュールの劣化を有効に防止できる。それは、車両用の電源装置が、バッテリーＥＣＵでもって各々の電池モジュールを単位として残容量を検出して充放電を制御するからである。すなわち、素電池の単位で残容量を検出して充放電を制御することはないが、電池モジュールの単位で残容量を検出するので、いずれの電池モジュールも過充電や過放電にならないように充放電でき、電池の劣化を有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の内部構造を示す概略平面図
【図２】本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の断面図
【図３】電源装置に内蔵される電池モジュールの拡大平面図
【符号の説明】
１…電池モジュール
２…ケース ２Ａ…本体ケース ２Ｂ…蓋ケース
３…素電池
４…識別コード
５…嵌着凹部
６…パスバー
７…絶縁リング

Claims (1)

1. ケース(2)に複数の素電池(3)を連結した電池モジュール(1)を複数収納している車両用の電源装置の製造方法であって、素電池(3)を円筒型とし、かつ各々の円筒型素電池(3)の表面には、各々の円筒型素電池(3)の充電容量の電気特性を示す２次元コードの識別コード(4)を表示しており、この識別コード(4)を製造工程で検出し、充電容量が近似する円筒型素電池(3)を組み合せた電池モジュール(1)をケースに収納した車両用の電源装置の製造方法。

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