JP4568495B2

JP4568495B2 - 組蓄電装置

Info

Publication number: JP4568495B2
Application number: JP2003404642A
Authority: JP
Inventors: 宏一郎粟野; 昇清水; 健富宇賀
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2023-12-03
Also published as: JP2005166493A

Description

本発明は、複数の蓄電セルを直列または並列に切り換えて接続する組蓄電装置に関するものである。

従来、この種の組蓄電装置として、出力時に各蓄電セルを直列に接続する回路によって高電圧を出力する一方、充電時に各蓄電セルを並列に接続する回路に切り換えて各蓄電セルを均等に充電するものがある。

各蓄電セルを直列に接続する回路と並列に接続する回路を切り換えるのに、スイッチング素子等の電気回路素子が用いられている。
特開平１１−７３４１号公報特開平５−１３７２６５号公報

しかしながら、このような従来の組蓄電装置にあっては、スイッチング素子等を用いて回路を切り換える構成のため、蓄電セルの個数が増えると、スイッチング素子等の個数も増えて回路が複雑化し、製品のコストアップを招くという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、多数の蓄電セルを直列または並列に接続する回路をスイッチング素子等を用いることなく切り換える組蓄電装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、複数の蓄電セルを直列または並列に切り換えて接続する組蓄電装置に適用する。

そして、隣り合う蓄電セルの正極端子と負極端子の近傍に渡って延びる複数のバイパス導電板と、各正極端子と各負極端子と各バイパス導電板に摺接可能に支持される複数のスライド導電板と、各スライド導電板を隣り合う各正極端子どうしを導通させるとともに隣り合う各負極端子どうしを導通させて各蓄電セルを並列に接続する並列接続位置と、各正極端子と各負極端子をそれぞれ各バイパス導電板に導通させて各蓄電セルを直列に接続する直列接続位置とに切り換える切り換え機構とを備え、蓄電セルの両端に正極端子と負極端子を配置し、切り換え機構は各蓄電セルの正極端子と負極端子を挟むように各蓄電セルの列方向に延びる対のロッドを備え、各ロッドにスライド導電板を固定し、各ロッドを各蓄電セルの列方向に移動して並列接続位置と直列接続位置とに切り換える構成としたことを特徴とするものとした。

第２の発明は、第１の発明において、蓄電セルの両端に正極端子と負極端子を配置し、各バイパス導電板を各蓄電セルに対して傾斜するように直線状に延ばしたことを特徴とするものとした。

第１の発明によると、切り換え機構は各スライド導電板を移動することにより、各蓄電セルを直列に接続する直列回路と、各蓄電セルを並列に接続する並列回路に切り換えるため、従来装置のようにスイッチング素子等の電気回路素子を用いることなく蓄電セルの個数を増やす場合も、回路が複雑化することなく、容易に対応できる。
そして、切り換え機構は各ロッドを介して各スライド導電板を移動する構造のため、組蓄電装置の小型化がはかれる。

第２の発明によると、各バイパス導電板は各蓄電セルに傾斜して直線状に延びているため、隣り合う蓄電セルの正極端子と負極端子を最短距離で結び、直列回路の長さを抑えて損失の低減がはかれる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１、図２に示すように、組蓄電装置１は、例えば電動スクータの二次電池として搭載されるもので、停車中に外部電源から充電され、走行中にモータ等の負荷に出力する。組蓄電装置１は、７個の蓄電セル１０を一つのモジュールとして備え、要求される電力に応じて任意の個数のモジュールを組み合わせて用いられる。なお、組蓄電装置１に収められる蓄電セル１０等の個数はこれに限らず任意に設定される。

組蓄電装置１は、各蓄電セル１０の正極１１と負極１２にそれぞれ接続した７個の正極端子２１と７個の負極端子２２と、蓄電セル１０の正極端子２１の近傍と隣り合う蓄電セル１０の負極端子２２の近傍に渡って延びる６個のバイパス導電板３１と、各正極端子２１と各負極端子２２と各バイパス導電板３１に摺接可能に支持される６個のスライド導電板２３，２４と、図１に示すように、各スライド導電板２３を隣り合う各正極端子１１どうしを導通させるとともに各スライド導電板２４を隣り合う各負極端子１２どうしを導通させて各蓄電セル１０を並列に接続する並列接続位置と、図２に示すように、各スライド導電板２３，２４を移動し、各正極端子２１と各負極端子２２をそれぞれ各バイパス導電板３１に導通させて各蓄電セル１０を直列に接続する直列接続位置とに切り換える切り換え機構４０とを備える。

これらの蓄電セル１０は円柱状をしており、その両端に正極１１と負極１２を有する。蓄電セル１０はこの正極１１と負極１２を介して充電と放電が行われる。蓄電セル１０は例えば鉛蓄電池、ニッカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の化学二次電池、または電気二重層キャパシタ（コンデンサ）等が用いられる。

また、各蓄電セル１０は図示しないケーシングに収められ、それぞれの正極１１、負極１２が直線上に等間隔を持って並ぶように整列して配置される。

各正極端子２１、各負極端子２２、各バイパス導電板３１はそれぞれ導電材からなり、ケーシングに固定される。

各正極端子２１、各負極端子２２はそれぞれ並行に延びる２本の直線上に配置され、ケーシングに収められる各蓄電セル１０の正極１１と負極１２にそれぞれ当接するようになっている。隣り合う各正極端子２１どうし、隣り合う各負極端子２２どうしの間には間隙が設けられ、互いに絶縁されている。

各バイパス導電板３１は各蓄電セル１０に対して傾斜して直線状に延びる平板状に形成される。各バイパス導電板３１の一端３２は正極端子２１の近傍に並び、各バイパス導電板３１の他端３３は負極端子２２の近傍に並ぶように配置される。バイパス導電板３１の両端３２，３３が近接する正極端子２１と負極端子２２は隣り合う蓄電セル１０どうしのものとなっている。

切り換え機構４０は対のロッド４１，４２を備え、各ロッド４１，４２は各蓄電セル１０の正極端子２１と負極端子２２を挟むように各蓄電セル１０の列方向に延びている。各ロッド４１，４２はケーシング内に摺動可能に支持されている。

各スライド導電板２３，２４は導電材からなり、切り換え機構４０の各ロッド４１，４２に固定される。各スライド導電板２３，２４は等間隔を持って並ぶように整列して配置される。

各ロッド４１，４２はアクチュエータ４３によって駆動され、各スライド導電板２３，２４を移動させて図１に示す並列接続位置と、図２に示す直列接続位置とに切り換える。アクチュエータ４３は例えばモータ、ソレノイド等を用いる。

なお、切り換え機構４０はアクチュエータ４３を備えず、各ロッド４１，４２を手動で移動する構成としてもよい。

以上のように構成されて、次に作用について説明する。

組蓄電装置１の出力時に、図２に示すように、各スライド導電板２３，２４を直列接続位置に切り換え、各正極端子２１と各負極端子２２をそれぞれ各バイパス導電板３１に導通させて各蓄電セル１０を直列に接続する直列回路を構成し、この直列回路に負荷を接続して高電圧を出力する。

組蓄電装置１の充電時に、図１に示すように、各スライド導電板２３，２４を並列接続位置に切り換え、各スライド導電板２３が隣り合う各正極端子１１どうしを導通させるとともに各スライド導電板２４が隣り合う各負極端子１２どうしを導通させて各蓄電セル１０を並列に接続する並列回路を構成し、この並列回路に外部電源を接続して充電を行う。このように各蓄電セル１０を並列に接続して充電を行うことにより、各蓄電セル１０を均等に充電し、充電効率の向上がはかれる。各蓄電セル１０を直列接続のまま充電を行うと、各蓄電セル１０の固体差、例えば、静電容量や放電差等によって、充電時のバラツキが生じるが、本発明の組蓄電装置１によればこの問題を解消できる。

組蓄電装置１は、各スライド導電板２３，２４を移動することにより、各蓄電セル１０を直列に接続する直列回路と、各蓄電セル１０を並列に接続する並列回路に切り換えるため、従来装置のようにスイッチング素子等の電気回路素子を用いることなく、回路の複雑化が避けられる。そして、蓄電セル１０の個数を増やす場合も、回路が複雑化することなく、容易に対応できる。

各バイパス導電板３１は各蓄電セル１０に対して傾斜して直線状に延びる平板状に形成されているため、隣り合う蓄電セル１０の正極端子２１と負極端子２２を最短距離で結び、直列回路の長さを抑えて損失の低減がはかれる。

切り換え機構４０は各ロッド４１，４２を介して各スライド導電板２３，２４を移動する構造のため、組蓄電装置１の小型化がはかれる。

各蓄電セル１０と平板状の各バイパス導電板３１が整列して配置されているため、組蓄電装置１の大型化が避けられる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明の組蓄電装置は、例えばカメラ、ビデオ、携帯型パーソナルコンピュータ等の電気製品や電気自動車、ハイブリッド自動車、電動スクーター等の輸送用機器等に搭載される蓄電装置に利用できる。

（ａ）は本発明の実施の形態を示す並列接続時における組蓄電装置の側面図、（ｂ）は同じく平面図。（ａ）は同じく本発明の実施の形態を示す直列接続時における組蓄電装置の側面図、（ｂ）は同じく平面図、（ｃ）は同じく正面図。

符号の説明

１組蓄電装置
１０蓄電セル
１１正極
１２負極
２１正極端子
２２負極端子
２３，２４スライド導電板
３１バイパス導電板
４０切り換え機構
４１，４２ロッド
４３アクチュエータ

Claims

複数の蓄電セルを直列または並列に切り換えて接続する組蓄電装置において、
隣り合う前記蓄電セルの正極端子と負極端子の近傍に渡って延びる複数のバイパス導電板と、
各正極端子と各負極端子と各バイパス導電板に摺接可能に支持される複数のスライド導電板と、
各スライド導電板を隣り合う各正極端子どうしを導通させるとともに隣り合う各負極端子どうしを導通させて各蓄電セルを並列に接続する並列接続位置と、各正極端子と各負極端子をそれぞれ各バイパス導電板に導通させて各蓄電セルを直列に接続する直列接続位置とに切り換える切り換え機構とを備え、
前記蓄電セルの両端に前記正極端子と前記負極端子を配置し、
前記切り換え機構は各蓄電セルの正極端子と負極端子を挟むように各蓄電セルの列方向に延びる対のロッドを備え、
各ロッドに前記スライド導電板を固定し、
各ロッドを各蓄電セルの列方向に移動して並列接続位置と直列接続位置とに切り換える構成としたことを特徴とする組蓄電装置。
前記蓄電セルの両端に前記正極端子と前記負極端子を配置し、
前記各バイパス導電板を前記各蓄電セルに対して傾斜するように直線状に延ばしたことを特徴とする請求項１に記載の組蓄電装置。