JP5285960B2 - Battery control device for battery pack - Google Patents
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Description
本発明は、複数の電池モジュールを直列に接続して構成される組電池の電源制御装置に関する。 The present invention relates to a battery pack power supply control device configured by connecting a plurality of battery modules in series.
モータのみで走行する電気自動車、又はエンジンとモータで走行するハイブリッド自動車における駆動用モータの電源として用いられるニッケル・水素蓄電池、リチウムイオン蓄電池等は、一般に、単位電池(セル)を複数個直列に接続して電池モジュールを構成し、この電池モジュールを電池収納箱内に複数個収納し、これらを直列に接続して組電池とする構成をとっている。 Nickel-hydrogen storage batteries, lithium ion storage batteries, etc. used as power sources for drive motors in electric vehicles that run only with motors or hybrid vehicles that run with engines and motors are generally connected in series. Thus, a battery module is configured, and a plurality of the battery modules are stored in a battery storage box, and these are connected in series to form a battery pack.
例えば、電気自動車、又はハイブリッド自動車用の駆動モータのための電源としては、エネルギー密度、出力密度、サイクル寿命等の基本特性に優れている密閉型ニッケル・水素蓄電池が主に使用されているが、近年エネルギー密度等の基本性能がより高いリチウムイオン電池が注目され、実用化すべく盛んに研究開発が行われている。 For example, as a power source for a drive motor for an electric vehicle or a hybrid vehicle, a sealed nickel-hydrogen storage battery that is excellent in basic characteristics such as energy density, output density, and cycle life is mainly used. In recent years, lithium ion batteries having higher basic performances such as energy density have attracted attention, and research and development has been actively conducted for practical use.
高圧バッテリとしての組電池は、コンタクタ、ヒューズ、ブレーカ(遮断器)を介し、更にパワー駆動ユニット(PDU)を介して走行用のモータに接続されている。ここで、コンタクタ、ヒューズ、ブレーカ等、高圧バッテリの保護機能を有する部品が車両の各所に分散して配置されていると、メインテナンス性の低下を招くため、従来から様々な配置が提案されている。 The assembled battery as a high-voltage battery is connected to a traveling motor via a contactor, a fuse, and a breaker (breaker), and further via a power drive unit (PDU). Here, when parts having a high voltage battery protection function such as contactors, fuses, breakers, etc. are dispersed and arranged in various parts of the vehicle, the maintenance performance is deteriorated, so various arrangements have been proposed conventionally. .
例えば、特開平11−162445号公報では、電池収納箱内に電池モジュールを複数個収納するとともに、2個の電池モジュール分の空きスペースを設け、この空きスペースに電気接続箱を収納して、電気接続箱内にメインコンタクタリレー及び安全プラグ(ブレーカ)を収納した構成が提案されている。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-162445, a plurality of battery modules are stored in a battery storage box, and an empty space for two battery modules is provided. A configuration in which a main contactor relay and a safety plug (breaker) are housed in a connection box has been proposed.
また、特開平8−162171号公報では、組電池の各電池モジュールについて、その両端間に接続された電圧検出回路と、この電圧検出回路の出力をデジタル信号に変換してシリアル伝送出力する信号変換・伝送回路等を備えた電圧計測ユニットを、それぞれ対応する電池モジュールに近接して設けた組電池の監視装置が提案されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 8-162171 discloses a voltage detection circuit connected between both ends of each battery module of an assembled battery, and a signal converter that converts the output of the voltage detection circuit into a digital signal and outputs it serially. A battery pack monitoring device has been proposed in which a voltage measurement unit including a transmission circuit or the like is provided in the vicinity of a corresponding battery module.
電池モジュール内の隣接する単位電池は正極と負極とが隣接するように配列され、複数のバスバーを有するバスバーモジュールを電池モジュール上に搭載し、バスバーモジュールを介して各電池モジュールを電池制御ユニット(バッテリECU)に接続している。 Adjacent unit cells in the battery module are arranged so that the positive electrode and the negative electrode are adjacent to each other, a bus bar module having a plurality of bus bars is mounted on the battery module, and each battery module is connected to a battery control unit (battery via the bus bar module). ECU).
各バスバーで隣接する単位電池の正極と負極とを接続するとともに、各バスバーからの信号を中継基板に接続するために接続用リードピンが必要であるが、従来は特開2007−48793号公報又は特開2007−48498号公報に開示されているように、電池接続用バスバーと基板接続用のリードピンとは別体構造であるのが一般的である。
特許文献3及び特許文献4に記載されたように、従来は電池接続用のバスバーと基板接続用のリードピンとは別体構造であったので、バスバーとリードピンとの接続工数が掛かるという問題があった。 As described in Patent Document 3 and Patent Document 4, conventionally, the bus bar for battery connection and the lead pin for substrate connection have been separate structures, so there is a problem that it takes time for connecting the bus bar and the lead pin. It was.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電池接続用のバスバーと中継基板との接続を容易に達成可能な組電池の電源制御装置を提供することである。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a battery pack power supply control device that can easily achieve connection between a battery connection bus bar and a relay board. It is.
本発明によると、複数の単位電池を直列に接続して構成される電池モジュールを電池収納箱内に複数並列配置し、各前記電池モジュールを直列接続した組電池の電源制御装置であって、前記組電池及び各前記電池モジュールの電圧を制御する電池制御ユニットと、各前記単位電池と前記電池制御ユニットの間に設けられ、隣接する単位電池の正極と負極とを接続する複数のバスバーを有する複数のバスバーモジュールと、各前記バスバーモジュールと前記電池制御ユニットの間に設けられた中継基板と、を具備し、各前記バスバーは中継基板接続用のリードピンを一体的に形成したリードピン一体型バスバーから構成され、
前記リードピン一体型バスバーは、ネジにより前記隣接する単位電池の正極と負極に接続され、且つ、前記リードピンが前記中継基板に形成されたスルーホールに挿入されて半田接続されることを特徴とする組電池の電源制御装置が提供される。
また、本発明によると、前記中継基板は、前記電池モジュール毎に設けられ、ハーネスを介して前記電池制御ユニットと接続されることを特徴とする電圧制御装置が提供される。
According to the present invention, a plurality of battery modules configured by connecting a plurality of unit cells in series are arranged in parallel in a battery storage box, and the battery module power supply control device in which the battery modules are connected in series, A battery control unit that controls the voltage of the assembled battery and each of the battery modules, and a plurality of bus bars that are provided between each of the unit batteries and the battery control unit and connect the positive electrode and the negative electrode of adjacent unit batteries. Each bus bar module and a relay board provided between each of the bus bar modules and the battery control unit, and each of the bus bars comprises a lead pin integrated type bus bar integrally formed with a lead pin for connecting the relay board. And
The lead pin integrated bus bar is connected to a positive electrode and a negative electrode of the adjacent unit cell by screws, and the lead pin is inserted into a through hole formed in the relay substrate and soldered. A battery power supply control device is provided.
According to the present invention, there is provided a voltage control device, wherein the relay board is provided for each battery module and is connected to the battery control unit through a harness.
本発明によると、バスバーモジュールに複数のリードピン一体型バスバーを搭載したので、隣接する単位電池の接続と基板の接続とを簡単な構成で容易に達成でき、組付け工数の削減を図ることができる。 According to the present invention, a plurality of lead pin integrated bus bars are mounted on the bus bar module, so that connection of adjacent unit cells and connection of substrates can be easily achieved with a simple configuration, and the number of assembly steps can be reduced. .
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1を参照すると、本発明第1実施形態に係る組電池2の平面図が示されている。図2は図1の正面図、図3は図1の左側面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, a plan view of an assembled
4は組電池2の電池収納箱であり、横方向に伸びる仕切り板6及び縦方向に伸びる2枚の仕切り板8a,8bにより電池収納箱4の内部は6つの収納スペースに区画されている。電池収納箱4は例えば樹脂のモールド成型体から形成される。
Reference numeral 4 denotes a battery storage box of the assembled
6つに区画された電池収納スペース内には、それぞれ電池モジュール10が収納されている。電池モジュール10は、図4に示すように、例えば8個の単位電池(セル)12を直列接続して構成されている。
The
単位電池12は例えばリチウムイオン電池から構成され、単位電池1個の出力電圧は3.6Vである。本実施形態の組電池2は、6個の電池モジュール10を直列接続して構成されているため、組電池2の出力電圧は3.6×8×6=172.8Vである。
The
図4に示すように、8個の単位電池12上には複数のバスバー(本実施形態では8個)34,40を有するバスバーモジュール14が、ネジ16により単位電池12の電極上に締結搭載されて電池モジュール10を構成する。
As shown in FIG. 4, a
バスバーモジュール14は、図5に示すように樹脂ボード18を含んでいる。樹脂ボード18はそれぞれ一対の穴22を有する8個のバスバー搭載部20と開口部24を有している。樹脂ボード18はさらに、開口部24の対角線の延長線上に形成された2個の位置決めピン26を有している。
The
28は中継基板であり、コネクタ30と樹脂ボード18の位置決めピン26が挿入される2個の位置決め穴32を有している。34はリードピン一体型バスバーであり、中継基板28に接続されるリードピン36がバスバー34と一体的に形成されている。
リードピン一体型バスバー34はさらに、バスバー締結用ネジ16が挿入される一対の丸穴38を有している。40は隣接する電池モジュール10同士を接続するリードピン一体型バスバーである。
The lead pin integrated
リード一ピン体型バスバー34を樹脂ボード18のバスバー搭載部20に搭載し、さらに電池モジュール接続用のリードピン一体型バスバー40を樹脂ボード18の端部に形成されたバスバー搭載部21に搭載する。
The lead one-pin
次いで、樹脂ボード18の位置決めピン26が中継基板28の位置決め穴30に挿入されるように中継基板28を位置決めして、中継基板28を樹脂ボード18上に搭載する。これにより、リードピン一体型バスバー34,40の各リードピン36は中継基板28に形成されたスルーホール中に挿入されることになり、各リードピン36は中継基板28に半田付け接続される。この状態が図6に示されている。42は電池モジュール10のカバーである。
Next, the
図4に示した締結ネジ16をリードピン一体型バスバー34,40の丸穴38及び樹脂ボード18の穴22を通して単位電池(セル)12の電極に締結することにより、リードピン一体型バスバー34が隣接する単位電池12の電極同士を接続する。
The
図1を再び参照すると、電池収納箱4の左端壁4aにはバッテリECU44及びコンタクタ46が取り付けられている。一方、電池収納4の右端壁4bにはヒューズ48とブレーカ(遮断器)50が取り付けられている。
Referring again to FIG. 1, a
図7の分解斜視図に示すように、バッテリECU44は電子制御回路が形成されたECU基板52を有している。ECU基板52には電流センサ54が搭載されている。電流センサ54は2個の丸穴55a,55bを有している。ECU基板52にはさらに、外部信号用端子56とバッテリ信号処理用端子58が搭載されている。
As shown in the exploded perspective view of FIG. 7, the
バスバー60をネジ62及びナット64を使用して電流センサ54の丸穴55aに締結する。フレーム72の2個の位置決めピン(1個のみ図示)73をECU基板52の位置決め穴53に挿入して、ECU基板52をフレーム72内に挿入し、ネジ68を電流センサ54の丸穴55bを介してコンタクタ46の一方の端子47aのネジ穴に締結する。
The
さらに、バスバー66をECU基板52の丸穴57を通してコンタクタ46の他方の端子47bのネジ穴に締結する。コンタクタ46は一対のネジ74によりフレーム72に固定される。
Further, the
このようにECU基板52及びコンタクタ46をフレーム72に対して組み立てた状態の斜視図が図8に示されている。フレーム72は一対の取り付け部84を有しており、図4に示すようにネジ90でフレーム72の取り付け部86を電池収納箱4の取り付け部5に固定することにより、コンタクタ46を有するバッテリECU44は電池収納箱4の左端壁4aに搭載される。
FIG. 8 shows a perspective view of the state in which the ECU
フレーム72は一対のバスバー接続部76,78を有しており、各バスバー接続部76,78の六角穴にはそれぞれナット80,82がセットされている。図8に示すように、バスバー60,66の接続端部はフレーム70のバスバー接続部76,78に位置づけされる。
The
図1を再び参照すると、電池収納箱4内に収容された複数の電池モジュール10のうち、左端壁4aに隣接する一方の電池モジュール10がバスバー60を介してバッテリECU44に接続され、右端壁4bに隣接する一方の電池モジュール10がバスバー92を介してヒューズ48に接続され、他方の電池モジュール10がバスバー94を介してブレーカ50に接続される。さらに、左端壁4aに隣接する他方の電池モジュール10は、バスバー96を介して図9に示すPDU(パワー駆動ユニット)100の正極端子に接続される。
Referring again to FIG. 1, among the plurality of
図9を参照すると、上述した実施形態の組電池2のブロック回路図が示されている。コネクタ88は中継基板28に搭載されたコネクタ30に接続され、各中継基板28はハーネス98を介してバッテリECU44のバッテリ信号処理用端子58に接続される。よって、バッテリECU44では、各セル12の電圧、各電池モジュール10、組電池2の電圧等を常時検出可能である。
Referring to FIG. 9, a block circuit diagram of the assembled
コンタクタ46は、プリチャージコンタクタ46aとメインコンタクタ46bを含んでいる。自動車のイグニッションスイッチがONされると、まずプリチャージコンタクタ46aがON作動され、次いで所定のディレーをもってメインコンタクタ46bがON作動される。
The
組電池2の正極端子であるバスバー96はPDU100の正極端子及びDV(ダウンコンバータ)104の正極端子に接続される。一方、組電池2の負極端子であるバスバー66はPDU100の負極端子及びDV100の負極端子に接続される。
The
これにより、組電池2はPDU100を介してモータ102を駆動するとともに、DV104により電圧を12Vに落として12V系蓄電池106を充電する。
As a result, the assembled
次に図10〜図14を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。図10を参照すると、本発明第2実施形態に係る組電池112の分解斜視図が示されている。114は組電池112の電池収納箱であり、例えば樹脂のモールド成型体から形成される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Referring to FIG. 10, an exploded perspective view of the assembled
電池収納箱114は、横方向に延びる仕切り板116により二つの収納スペースに区画されており、各収納スペース内に三つの電池モジュール120が収納されており、電池収納箱114内には合計6個の電池モジュール120が収納されている。仕切り板116には縦方向に延びる複数の係合溝118が形成されている。
The
電池モジュール120は、例えば8個の単位電池(セル)122を直列接続して構成されている。単位電池122は例えばリチウムイオン電池から構成され、単位電池1個の出力電圧は3.6Vである。本実施形態の組電池112は、第1実施形態と同様に、6個の電池モジュール120を直列接続して構成されているため、組電池112の出力電圧は3.6×8×6=172.8Vである。
The
図11の拡大図に示すように、8個の単位電池122上には複数のバスバー(本実施形態では8個)140を有するバスモジュール124が、樹脂ボード126に一体的に形成した下方向に延びる複数の係合爪154を仕切り板116の係合溝118に係合することにより搭載されて、電池モジュール120を構成する。
As shown in the enlarged view of FIG. 11, a
樹脂ボード126には、6個のリードピン一体型バスバー140がバスバー保持部144に差し込むことにより搭載されている。リードピン一体型バスバー140はリードピン142を有している。
On the
バスバー保持部144は樹脂ボード126と一体的に形成されており、図12に示すように保持部144の両端に一対の開口部158を有しているため、バスバー140を保持部144に差し込むと、バスバー140の両端部が開口部158から下方に突出する。
Since the bus
よって、バスバーモジュール124を8個の単位電池122上に取り付けると、図13及び図14に示すように、バスバー140が隣接する単位電池122の正電極138a及び負電極138bに接続される。
Therefore, when the
樹脂ボード126は更に、開口部156の対角線の延長線上に形成された2個の位置決めピン146と、上方向に延びる6個の係止爪152を有している。128は中継基板であり、コネクタ130と樹脂ボード126の位置決めピン146が挿入される2個の位置決め穴148と、リードピン一体型バスバー140のリードピン142が挿入される8個のスルーホール150を有している。
The
図10に示すように、各中継基板128に搭載されたコネクタ130はハーネス132に接続されたコネクタ134に嵌合され、ハーネス132の端部のコネクタ136は図9に示したバッテリECU50のバッテリ信号処理用端子に接続される。
As shown in FIG. 10, the
中継基板128を樹脂ボード126に搭載固定するには、樹脂ボード126の位置決めピン146が中継基板128の位置決め穴148に挿入されるように中継基板128を位置決めして、中継基板128を樹脂ボード126上に搭載し、図14に示すように係合爪152により中継基板128を上から係止する。
In order to mount and fix the
これにより、リードピン一体型バスバー140のリードピン142が中継基板128に形成されたスルーホール150中に挿入されることになり、各リードピン142は中継基板128に半田付け接続される。
As a result, the lead pins 142 of the lead pin integrated
本実施形態の組電池112の電源制御装置によると、バスバーモジュール124を並んで配置した8個の単位電池122上にワンタッチ係合で搭載することにより、隣接して配置された単位電池122の正極138aと負極138bがリードピン一体型バスバー140に弾性接続されるため、従来のバスバーのねじ固定を廃止でき、簡単な構成で組付け工数を削減できる。更にねじ固定に比較して、各単位電池122への応力を抑えることが可能となる。
According to the power supply control device for the assembled
2,112 組電池
4,114 電池収納箱
6,8a,8b,116 仕切り板
10,120 電池モジュール
12,122 単位電池(セル)
14,124 バスバーモジュール
18,126 樹脂ボード
28,128 中継基板
34,140 リードピン一体型バスバー
36,142 リードピン
44 バッテリECU
46 コンタクタ
48 ヒューズ
50 ブレーカ
52 ECU基板
54 電流センサ
100 PDU
102 モータ
104 ダウンコンバータ
2,112 assembled battery 4,114
14,124
46
102
Claims (2)
前記組電池及び各前記電池モジュールの電圧を制御する電池制御ユニットと、
各前記単位電池と前記電池制御ユニットの間に設けられ、隣接する単位電池の正極と負極とを接続する複数のバスバーを有する複数のバスバーモジュールと、
各前記バスバーモジュールと前記電池制御ユニットとの電気的接続を中継する中継基板と、
を具備し、
各前記バスバーは中継基板接続用のリードピンを一体的に形成したリードピン一体型バスバーから構成され、
前記リードピン一体型バスバーは、ネジにより前記隣接する単位電池の正極と負極に接続され、且つ、前記リードピンが前記中継基板に形成されたスルーホールに挿入されて半田接続される
ことを特徴とする組電池の電源制御装置。 A plurality of unit batteries of the battery module formed by connecting in series a plurality of parallel arrangement in the battery storage box, a power supply control apparatus of an assembled battery of each of said battery modules are connected in series,
A battery control unit for controlling the battery pack and voltages of each of the battery modules,
A plurality of bus bar modules provided between each of the unit batteries and the battery control unit, and having a plurality of bus bars for connecting the positive and negative electrodes of adjacent unit cells ,
A relay board that relays electrical connection between each of the bus bar modules and the battery control unit;
Comprising
Each bus bar is composed of a lead pin integrated bus bar integrally formed with a lead pin for connecting a relay board ,
The lead pin integrated bus bar is connected to a positive electrode and a negative electrode of the adjacent unit cell by screws, and the lead pin is inserted into a through hole formed in the relay substrate and soldered. Battery power control device.
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