JP5223607B2 - 電池パックの高電圧検出モジュール装置 - Google Patents

Description

本発明は、大電流を流す二次電池を複数個パッキングした電池パックの電圧を検出して一定電圧以下に制御する電池パックの高電圧検出モジュール装置に関する。

従来、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両においてモータを駆動するための電力変換装置に接続される車載用の電池パックは、リチウムを用いた二次電池である電池セルが複数個パッキングされており、全ての電池セルの高電圧が高電圧検出モジュール装置によって検出されるようになっている。高電圧検出モジュール装置では、全ての電池セルの高電圧を検出するために、断面形状が丸型の高電圧信号線を各電池セルに接続し、これら接続された高電圧信号線を束ねる構成となっている。

この種の従来技術として特許文献１及び２に記載のものがある。特許文献１に記載のバッテリ用接続プレートは、電池間を接続する複数のブスバー（バスバ）を複数の電池の配列に合わせて一体にモールドするモールド樹脂板内に、所望の電池の電圧を検出するための電圧検出用端子とその接続電線が電線プロテクタにより所定のレイアウトで収容保持されると共に該電圧検出用端子が前記所望のブスバーに接続された状態で組み込まれている。

特許文献２に記載のバッテリーホルダ用接続プレートは、複数の電池間を接続するブスバーを前記複数の電池の配列に対応する間隔を有して一体にモールドするモールド樹脂板内に、所望の電池の電圧を検出するための電圧検出用端子が前記ブスバーに接続された状態で組み込まれている。

特許文献１及び２何れのプレートも、電池間を接続するブスバーと電圧検出回路を構成する電圧検出用端子とその接続電線が電線プロテクタおよび樹脂で一体にインサート成形されているので、外部への露出部分が少なくて、安全性が高く組付作業がし易いといったメリットがある。
特開２０００−１２３８０２号公報 特開平１１−１２０９８６号公報

ところで、上述した従来の高電圧検出モジュール装置は、各電池セルに接続する断面形状が丸型の高電圧信号線を束ねる構成となっているので、高電圧信号線の本数が多い場合は太くなって曲げにくく、重たいので配線作業がし辛いという問題がある。更に、電池セルから突き出した＋と−の端子に、高電圧信号線の環状の圧着端子を嵌め込むと共に、接続部材であるバスバを嵌め込んで上方からナットで締め付ける共締めを行う。このため、バスバと圧着端子との接触面の抵抗が大きくなり電圧降下が生じるという問題がある。

また、特許文献１及び２は何れも、電圧検出用端子とその接続電線が電線プロテクタおよび樹脂で一体にインサート成形されているが、構造が複雑な問題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で、各電池セルへ容易に配線することができ、電圧降下が生じない電池パックの高電圧検出モジュール装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明による電池パックの高電圧検出モジュール装置は、＋端子及び−端子が一面に突き出た電池セルを＋端子と−端子とが交互に配置されるように複数個、筺体内に配列固定した電池パック本体と、この電池パック本体の各電池セルの電圧を検出するように当該電池パック本体に組み合わされる電池パックの高電圧検出モジュール装置において、前記電池パック本体に配列された電池セルの隣接する＋端子と−端子を接続する複数のバスバと、前記電池パック本体の一面に突き出た＋端子及び−端子並びに各電池セルが絶縁状態となるように当該電池パック本体に組み込まれる絶縁枠体と、 複数本の平坦な導体線が一定間隔の並列状態で配列されて絶縁体によりシート状に被覆されて形成されたフラットケーブルとを備え、前記絶縁枠体に前記電池セルの所定の＋端子及び−端子を接続する状態に前記複数のバスバを配設し、この配設領域以外の絶縁枠体の領域に前記フラットケーブルを配設し、このフラットケーブルの各導体線間に所定状に切り込みを入れ根元を残して切り離した導体線を所定のバスバに溶接することにより、前記バスバ及び前記フラットケーブルの前記導体線を介して前記各電池セルの高電圧検出経路を形成して成ることを特徴とする。

この構成によれば、電池パックの高電圧検出モジュール装置を、各電池セルを絶縁状態にして電池パック本体に組み込まれる絶縁枠体の所定位置に各バスバを配設し、フラットケーブルの各導体線間に所定状に切り込みを入れ根元を残して切り離した導体線を、所定のバスバに溶接することで構成した。従って、絶縁枠体へのバスバの配設と、フラットケーブルの各導体線の切り離しと、導体線のバスバへの溶接との簡単な作業で高電圧検出モジュール装置を構成することができる。また、絶縁枠体と、複数のバスバと、フラットケーブルとの部材による構成なので簡単な構成とすることができる。更に、従来のように、電池セルの＋端子又は−端子に圧着端子とバスバとを嵌め込む共締めを行わず、バスバのみで異なる電池セルの＋端子と−端子を接続しているので、従来のように、バスバと圧着端子との接触面の抵抗が大きくなり電圧降下が生じるといったことがなくなる。

また、本発明による電池パックの高電圧検出モジュール装置は、前記フラットケーブルの各導体線を切り込みの根元部分で略直角に折り曲げて各バスバに溶接することを特徴とする。

この構成によれば、フラットケーブルの各導体線を最短距離でバスバに配線することができるので、電池パックの高電圧検出モジュール装置の小型化を図ることができる。

以上説明したように本発明によれば、簡単な構造で、各電池セルへ容易に配線することができ、電圧降下が生じない電池パックの高電圧検出モジュール装置を提供することができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る電池パックの高電圧検出モジュール装置１０の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図２は、電池パック本体２０の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図３は、高電圧検出モジュール装置１０を電池パック本体２０に組み込んだ電池パック４０の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。但し、図１〜図３における（ｂ）に示す側面図では一部断面図も示す。

図１に示す高電圧検出モジュール装置１０は、平面形状が長方形の板状でこの下面に所定間隔で複数の突出部１１ａを有すると共に板状部分に所定間隔で複数の貫通口１１ｂが開口された１組の絶縁枠体１１と、絶縁枠体１１の上面の所定位置に接着等によりセットされた複数のバスバ１２と、これらバスバ１２に溶接されたフラットケーブル１３と、フラットケーブル１３の根元に接続固定された凸型監視用コネクタ１４とを備えて構成されている。

図２に示す電池パック本体２０は、箱型の筺体２１内に絶縁部材２２を介して複数の電池セル２３が２列配列されて固定され、この一端側に、凸型監視用コネクタ１４が差し込まれる凹型監視用コネクタ２４と、凹型監視用コネクタ２４が接続固定された監視ユニット２５と、この監視ユニット２５が組み込まれた機器ボックス２６とを備え、更に、機器ボックス２６に、電池接続端子２７ａ，２７ｂと、これら電池接続端子２７ａ，２７ｂに接続されたリレー２８ａ，２８ｂと、これらリレー２８ａ，２８ｂに接続された外部端子２９ａ，２９ｂとを備えて構成されている。

電池セル２３は二次電池であり、図４に示すように、一面に＋端子２３ａと−端子２３ｂとが突き出ており、筺体２１内に配列する場合は、図２に示すように、＋端子２３ａと−端子２３ｂとが交互に配置されるように各電池セル２３を配列する。この際、各電池セル２３は、間隙３１又は絶縁部材２２が交互に介在する状態に配列される。それら間隙３１には、図１に示した絶縁枠体１１の複数の突出部１１ａが、図３（ｂ）に示すように嵌合されるようになっている。

つまり、絶縁枠体１１の複数の突出部１１ａは、各電池セル２３の間の間隙３１に嵌合される状態並びに形状で形成されている。また、絶縁枠体１１の複数の貫通口１１ｂは、２列に配列された電池セル２３の＋端子２３ａ及び−端子２３ｂの間隔で開口されている。

このような絶縁枠体１１の上面にバスバ１２をセットする場合を説明する。バスバ１２には、図５（ｃ）に示すように、絶縁枠体１１の貫通口１１ｂの間隔と同じ間隔の２つの貫通口１２ａ，１２ｂが開口されている。従って、例えばバスバ１２の一方の貫通口１２ａが電池セル２３の＋端子２３ａに嵌合する場合、他方の貫通口１２ｂが隣り合わせの電池セル２３の−端子２３ｂに嵌合されるように、バスバ１２を絶縁枠体１１の上面の貫通口１１ｂに合わせてセットすることになる。

次に、そのセットされたバスバ１２にフラットケーブル１３を溶接する場合を説明する。フラットケーブル１３は、図５（ａ）に示すように、複数本の平坦な導体線１３ａが一定間隔の並列状態で配列され、これが絶縁体によりシート状に被覆されて形成されたものである。各導体線１３ａを１本づつ切り離すために、破線３３で示すように、所定の寸法で導体線１３ａ間に切り込みを入れる。次に、このフラットケーブル１３を絶縁枠体１１の所定位置にセットし、（ｂ）に示すように、各導体線１３ａを切り込みの根元部分で略直角に折り曲げ、（ｃ）に示すようにバスバ１２の所定位置に合わせる。ここで必要に応じて切断する。そして、（ｃ）に破線丸３４で示すように、バスバ１２に導体線１３ａを溶接する。

これによって完成した高電圧検出モジュール装置１０を、電池パック本体２０に組み込んで、図３に示す電池パック４０を完成させる。この際の組み込みを行う場合、高電圧検出モジュール装置１０の凸型監視用コネクタ１４を電池パック本体２０の凹型監視用コネクタ２４に差し込むと共に、絶縁枠体１１の突出部１１ａを電池セル２３間の間隙３１に差し込み、更に、各電池セル２３の＋端子２３ａ及び−端子２３ｂにバスバ１２の貫通口１２ａ及び１２ｂを差し込んで行う。また、図３には示していないが各電池セル２３の＋端子２３ａ及び−端子２３ｂはナットで固定される。

この組み込み後、サービスプラグ４１で２列の電池セル２３間の一端部の＋端子２３ｂ，−端子２３ａを接続し、また、他端部の＋端子２３ａ，−端子２３ｂと、電池接続端子２７ａ，２７ｂとを接続ワイヤ４２ａ，４２ｂによって接続する。これによって、外部端子２９ａからリレー２８ａを介して接続ワイヤ４２ａを通り一方の電池セル２３列に至り、更にサービスプラグ４１を介して他方の電池セル２３列に至って接続ワイヤ４２ｂを通りリレー２８ｂを介して外部端子２９ｂへ至る経路が形成される。

このような各電池セル２３の高電圧検出経路としては、各バスバ１２の電圧がフラットケーブル１３を通って監視用コネクタ１４，２４を介して監視ユニット２５に至り、ここから図示せぬＥＣＵ（電子制御ユニット）へ検出電圧が出力される。そして、ＥＣＵで、その検出電圧に応じて各電池セル２３の電圧が所定電圧以下に制御されることになる。

このような本実施形態の電池パックの高電圧検出モジュール装置１０は、電池パック本体２０に組み合わされる絶縁枠体１１に、電池セル２３の所定の＋端子２３ａ及び−端子２３ｂを接続する状態に複数のバスバ１２を配設し、この配設領域以外の絶縁枠体１１の領域にフラットケーブル１３を配設し、このフラットケーブル１３の各導体線間に所定状に切り込みを入れ根元を残して切り離した導体線を所定のバスバ１２に溶接して成る。

つまり、電池パックの高電圧検出モジュール装置１０を、各電池セル２３を絶縁状態にして電池パック本体２０に組み込まれる絶縁枠体１１の所定位置に各バスバ１２を配設し、フラットケーブル１３の各導体線間に所定状に切り込みを入れ根元を残して切り離した導体線を、所定のバスバ１２に溶接することで構成することができる。従って、絶縁枠体１１へのバスバ１２の配設と、フラットケーブル１３の各導体線の切り離しと、導体線のバスバ１２への溶接との簡単な作業で高電圧検出モジュール装置１０を構成することができる。

また、絶縁枠体１１と、複数のバスバ１２と、フラットケーブル１３との部材による構成なので簡単な構成とすることができる。更に、従来のように、電池セル２３の＋端子２３ａ又は−端子２３ｂに圧着端子とバスバ１２とを嵌め込む共締めを行わず、バスバ１２のみで異なる電池セル２３の＋端子２３ａと−端子２３ｂを接続しているので、従来のように、バスバ１２と圧着端子との接触面の抵抗が大きくなり電圧降下が生じるといったことがなくなる。

本発明の実施形態に係る電池パックの高電圧検出モジュール装置の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 電池パック本体の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本実施形態の電池パックの高電圧検出モジュール装置を電池パック本体に組み込んだ電池パックの構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 電池セルの外観構成を示す斜視図である。 （ａ）はフラットケーブルの構成を示し、（ｂ）はフラットケーブルを折り曲げた状態を示し、（ｃ）はフラットケーブルをバスバに溶接した状態を示す図である。

符号の説明

１０ 高電圧検出モジュール装置
１１ 絶縁枠体
１１ａ 突出部
１１ｂ 貫通口
１２ バスバ
１２ａ，１２ｂ 貫通口
１３ フラットケーブル
１４ 凸型監視用コネクタ
２０ 電池パック本体
２１ 筺体
２２ 絶縁部材
２３ 電池セル
２３ａ ＋端子
２３ｂ −端子
２４ 凹型監視用コネクタ
２５ 監視ユニット
２６ 機器ボックス
２７ａ，２７ｂ 電池接続端子
２８ａ，２８ｂ リレー
２９ａ，２９ｂ 外部端子
３１ 間隙
３４ 溶接部分

Claims (2)

1. ＋端子及び−端子が一面に突き出た電池セルを＋端子と−端子とが交互に配置されるように複数個、筺体内に配列固定した電池パック本体と、この電池パック本体の各電池セルの電圧を検出するように当該電池パック本体に組み合わされる電池パックの高電圧検出モジュール装置において、
   前記電池パック本体に配列された電池セルの隣接する＋端子と−端子を接続する複数のバスバと、
   前記電池パック本体の一面に突き出た＋端子及び−端子並びに各電池セルが絶縁状態となるように当該電池パック本体に組み込まれる絶縁枠体と、
   複数本の平坦な導体線が一定間隔の並列状態で配列されて絶縁体によりシート状に被覆されて形成されたフラットケーブルとを備え、
   前記絶縁枠体に前記電池セルの所定の＋端子及び−端子を接続する状態に前記複数のバスバを配設し、この配設領域以外の絶縁枠体の領域に前記フラットケーブルを配設し、このフラットケーブルの各導体線間に所定状に切り込みを入れ根元を残して切り離した導体線を所定のバスバに溶接することにより、前記バスバ及び前記フラットケーブルの前記導体線を介して前記各電池セルの高電圧検出経路を形成して成ることを特徴とする電池パックの高電圧検出モジュール装置。
2. 前記フラットケーブルの各導体線を切り込みの根元部分で略直角に折り曲げて各バスバに溶接することを特徴とする請求項１に記載の電池パックの高電圧検出モジュール装置。

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