JP5971562B2 - Short-circuit protection device for battery monitoring system - Google Patents
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- Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
- Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
Description
本発明は、バッテリ監視システムにおける短絡保護装置に関するものである。 The present invention relates to a short-circuit protection device in the battery-monitoring system.
従来より、ハイブリッド車や電気自動車には、バッテリの充電状況等を監視するためのバッテリ監視装置を搭載していることが一般的である。そのような技術に下記特許文献1を挙げることができる。ここには、複数の電池セルを配列した組電池をバッテリとしたものが開示されている。各電池セルは電気的に直列に接続されて高い出力電圧が得られるようにしてある。隣り合う電池セルの電極間はバスバーによって接続されている。各バスバーにはその上から電圧検知端子が重ねられ、各電池セルの正極あるいは負極のいずれか一方側に接続されている。電圧検知端子にはそれぞれ検知用電線の一端側が接続されている。検知用電線の他端側にもそれぞれ端子金具が接続されており、各端子金具はコネクタ内に挿通され、バッテリ監視装置(ECU)とコネクタ接続されるようになっている。各検知用電線と接続されるバッテリ監視装置側のコネクタはECU内の基板上に設置されることが一般的であり、このコネクタから引き出された端子金具はプリント基板に形成されたスルーホールへ貫通され半田付けされることで、プリント基板上に形成された回路と電気的に接続されている。 Conventionally, a hybrid vehicle or an electric vehicle is generally equipped with a battery monitoring device for monitoring a charging state of the battery. The following patent document 1 can be mentioned to such a technique. Here, a battery that is an assembled battery in which a plurality of battery cells are arranged is disclosed. Each battery cell is electrically connected in series so that a high output voltage can be obtained. The electrodes of adjacent battery cells are connected by a bus bar. A voltage detection terminal is overlaid on each bus bar, and is connected to either the positive electrode or the negative electrode of each battery cell. One end of a detection wire is connected to each voltage detection terminal. Terminal fittings are also connected to the other ends of the detection wires, and each terminal fitting is inserted into the connector and connected to a battery monitoring device (ECU). The connector on the side of the battery monitoring device connected to each detection wire is generally installed on the board in the ECU, and the terminal fitting drawn from this connector penetrates through the through hole formed in the printed board By being soldered, it is electrically connected to a circuit formed on the printed circuit board.
ところで、バッテリ監視装置が上記したコネクタを含めて電解液(以下、電解液とは、例えば塩水、バッテリ内部の溶液等、イオン性物質が水等の極性溶媒中に溶解している、電気伝導性を有する溶液と定義する)に浸かってしまうことを想定した場合には、プリント基板上において端子金具間同士が電解液を介して短絡してしまうことが懸念される。そのような場合には、端子金具間に過電流が流れ、コネクタが異常なまでに発熱することになりかねない。また、部位によっては端子金具(銅合金で作られていることが一般的である)から銅イオンが溶出し、その結果、いわゆる端子細りを生じ、電流が通過する断面積の減少による抵抗増大が原因で、発熱状況を一層悪化させる事態も考えられた。 By the way, the battery monitoring device includes the above-described connector and an electrolytic solution (hereinafter, the electrolytic solution is an electrically conductive material in which an ionic substance such as salt water or a solution in the battery is dissolved in a polar solvent such as water. In the case where it is assumed that the terminal fitting is immersed in a solution having a liquid crystal structure, the terminal fittings may be short-circuited via the electrolytic solution on the printed circuit board. In such a case, an overcurrent flows between the terminal fittings, and the connector may generate heat before it becomes abnormal. In addition, depending on the part, copper ions are eluted from the terminal fitting (generally made of a copper alloy), resulting in so-called terminal thinning, and an increase in resistance due to a decrease in cross-sectional area through which current passes. For this reason, the situation of exacerbating the fever situation was also considered.
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、短絡の事態に有効に対応することができるバッテリ監視システムにおける短絡保護装置を提供することを目的とする。 The present invention was completed based on the above situation, and an object thereof is to provide a short-circuit protection device in the resolver Tteri monitoring system can effectively corresponds to a situation of short circuit.
本発明のバッテリ監視装置における短絡保護装置は、複数の電池セルからなる組電池であるバッテリと、前記バッテリの電圧を検知するためのバッテリ監視装置との間を、複数本の端子付き電線によって接続するバッテリ監視システムにおいて、
前記端子付き電線は、途中部が絶縁被覆にて被覆され、両端部は前記絶縁被覆が除去されて芯線が露出されるとともに、この露出された芯線に前記バッテリ監視装置側に接続するための銅合金製の端子金具が接続され、かつ前記芯線は前記端子金具よりイオン化傾向の高いアルミニウム又はアルミニウム合金にて形成されて前記露出された芯線のうちの前記端子金具との接続箇所は、前記端子金具に対する被かしめ部と電食が生じたときに溶断される溶断部を兼ねた構成であることを特徴とする。
The short circuit protection device in the battery monitoring device of the present invention connects a battery, which is an assembled battery composed of a plurality of battery cells, and a battery monitoring device for detecting the voltage of the battery by a plurality of electric wires with terminals. In the battery monitoring system to
The electric wire with terminal is covered with an insulating coating in the middle, the insulating coating is removed at both ends, and the core wire is exposed, and the copper for connecting the exposed core wire to the battery monitoring device side An alloy terminal fitting is connected, and the core wire is formed of aluminum or aluminum alloy having a higher ionization tendency than the terminal fitting, and the connection portion of the exposed core wire with the terminal fitting is the terminal fitting. It is the structure which served as the fusing part melt | dissolved when the caulking part and electric corrosion generate | occur | produce with respect to.
本発明によれば、バッテリ監視装置側において端子金具が電解液に浸ると、端子金具間で短絡の事態が継続することがある。しかし、その場合において、電線芯線はアルミニウムまたはアルミニウム合金製であることから、銅合金製である端子金具が溶出を開始し発熱する時期より早く電食を進行させて、早期に溶断に至らしめることが期待できるため、端子金具に過電流が流れる事態が継続することを回避できる。 According to the present invention , when the terminal fitting is immersed in the electrolyte on the battery monitoring device side, the short circuit may continue between the terminal fittings. However, in that case, since the wire core is made of aluminum or aluminum alloy, the terminal metal fitting made of copper alloy starts to elute and heats up earlier than the time when it generates heat, leading to early fusing. Therefore, it can be avoided that an overcurrent flows through the terminal fitting.
<実施例>
次に、本発明を具体化した実施例について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、ハイブリッド車両に搭載されたバッテリBとバッテリ監視装置M側との間の電気的接続状態の概略を示している。本実施例のバッテリBは複数の電池セル1よりなる組電池である。各電池セル1は、上面に一対の電極2(正極及び負極)を有しており、組み合わせ時には電極2が形成された面が同方向を向くようにして密着状態で整列される。また、この際には並び方向に沿って正極と負極とが交互に位置するようにしてある。さらに、並び方向に隣接する電極2間はバスバー3によって接続されている。
< Example>
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an outline of an electrical connection state between the battery B mounted on the hybrid vehicle and the battery monitoring device M side. The battery B of the present embodiment is an assembled battery composed of a plurality of battery cells 1. Each battery cell 1 has a pair of electrodes 2 (a positive electrode and a negative electrode) on its upper surface, and is aligned in close contact so that the surfaces on which the electrodes 2 are formed face the same direction when combined. At this time, the positive electrode and the negative electrode are alternately positioned along the alignment direction. Further, the electrodes 2 adjacent to each other in the arrangement direction are connected by a bus bar 3.
バスバー3は、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼等の導電性を有する金属製の板材よりなり、詳細には図示されないが、一対の貫通孔を有している。そして、並び方向で隣接する電極2にそれぞれ貫通孔を挿通させることにより、隣接する電極2同士がバスバー3を介して接続され、これによって全電池セル1が直列に接続されるようにしている。 The bus bar 3 is made of, for example, a conductive metal plate material such as copper, copper alloy, and stainless steel, and has a pair of through holes, although not shown in detail. And by making a through-hole penetrate each electrode 2 adjacent in the arrangement direction, the adjacent electrodes 2 are connected to each other via the bus bar 3, thereby all the battery cells 1 are connected in series.
なお、図1に示すように、全電池セル1のうち並び方向の両端に配置された電池セル1の一方の電極(組電池の対角位置にある電極:以下、単独電極1aという)はバスバー3との接続はなされていない。
In addition, as shown in FIG. 1, one electrode (electrodes at the diagonal position of the assembled battery: hereinafter referred to as a
各バスバー3によって接続された両電極2のうちの一方の電極(例えば正極側)及びバスバー3との接続がなされていない両単独電極1aには、図3に示すような検知用電線W(端子付き電線)が接続されている。
A detection wire W (terminal) as shown in FIG. 3 is connected to one electrode (for example, the positive electrode side) of both electrodes 2 connected by each bus bar 3 and both
検知用電線Wは、複数本の素線からなる芯線4と芯線4を覆う絶縁被覆5とからなっている。芯線4の各素線はアルミニウムあるいはアルミニウム合金によって形成されている。検知用電線Wの両端部の絶縁被覆5は所定長さ分が除去されて、芯線4が露出されている。そして、この露出された芯線4にはそれぞれ第1・第2の端子金具6,7が取付けられている。バッテリBの電極2に接続される側の第1端子金具6は、銅あるいは黄銅等の銅合金製の板材によって形成されている。第1端子金具6は電極接続部6Aと検知用電線Wに対する電線接続部6Bとから形成されている。電極接続部6Aには差し込み孔8が円形状に開口して形成されていて、バスバー3の上面に重ねつつ電極2へ差し込まれ、ナット9にて締め付け固定がなされる。
The detection electric wire W is composed of a core wire 4 made of a plurality of strands and an
第1端子金具6は、図1に示すように、電極2との接続がなされる際には、電極接続部6Aの一端に突出形成された突片10の突出方向が電池セル1の並び方向と直交する方向となるようにしてある。電極接続部6Aにおいて突片10と反対側の縁はバスバー3の一方の側縁に沿いつつ上方へ折り曲げられて屈曲縁11が形成されている。屈曲縁11の幅方向中央部からは突片10とは反対向きに連結片12が張り出し、前記した電線接続部6Bへと連続している。電線接続部6Bは検知用電線Wの絶縁被覆5にかしめ付けられるインシュレーションバレル13と、芯線にかしめ付けられるワイヤバレル14とから形成されている。
As shown in FIG. 1, when the
図1に示すように、各検知用電線WはバッテリBの上面の中央部に集約され、各電池セル1の並び方向に沿うようにして配索されて、バッテリ監視装置M側へ延出されている。 As shown in FIG. 1, the detection wires W are collected at the center of the upper surface of the battery B, routed along the alignment direction of the battery cells 1, and extended to the battery monitoring device M side. ing.
各検知用電線Wにおいて第1端子金具6と反対側の端部には第2端子金具7が取付けられている。第2端子金具7は銅あるいは銅合金製の板材を折り曲げ加工して形成したものであり、公知の雌型端子金具が使用されている。すなわち、第2端子金具7は、前端部に角筒状をなす端子接続部7Aが形成され、その後部側に電線接続部7Bが形成されている。電線接続部7Bは第1端子金具6と同様、検知用電線Wの絶縁被覆5にかしめ付けられるインシュレーションバレル15と、芯線4にかしめ付けられるワイヤバレル16とから形成されている。第2端子金具7は雌コネクタハウジング17の各キャビティ18内に差し込まれている。
A
一方、バッテリ監視装置(ECU)Mは各電池セル1の電圧を測定する機能を有している。バッテリ監視装置Mはボックス体(図示しない)の内部に配され、内部にはプリント基板19及びこのプリント基板19上に装着された雄コネクタハウジング20が組込まれている。
On the other hand, the battery monitoring device (ECU) M has a function of measuring the voltage of each battery cell 1. The battery monitoring device M is disposed inside a box body (not shown), and a printed
上記した雌コネクタハウジング17は、プリント基板19上の雄コネクタハウジング20と嵌合可能である。雄コネクタハウジング20の内部には複数本の雄端子金具21が取付けられている。図5に示すように、各雄端子金具21の一端側は雄コネクタハウジング20内に並列して突出し、他端側は雄コネクタハウジング20の背面側から突出している。各雄端子金具21のうち雄コネクタハウジング20から突出した部分は途中でほぼ直角に屈曲した後、プリント基板19のスルーホール22に挿通され、プリント基板19の裏面側において半田付けされることで、プリント基板19上に形成された電圧検知用の回路と接続される。
The
次に、上記のように構成された本実施例の作用効果を説明する。バッテリB側とバッテリ監視装置M側とが検知用電線Wを介して接続されている状態において、例えば雌雄のコネクタハウジングが共に電解液に浸かった事態を想定すると、第2端子金具7側において短絡が生じ、検知用電線Wには過大な電流が流れる。 Next, the function and effect of the present embodiment configured as described above will be described. In a state where the battery B side and the battery monitoring device M side are connected via the detection electric wire W, for example, assuming that the male and female connector housings are both immersed in the electrolyte, a short circuit occurs on the second terminal fitting 7 side. And an excessive current flows through the detection wire W.
これと同時に、雌コネクタハウジング17内においては、検知用電線Wと第2端子金具7との接続部分(芯線4がワイヤバレル16でかしめ付けられている部分)において芯線4の溶出が進行する。すなわち、第2端子金具7のワイヤバレル16においては、銅あるいは銅合金製の部分であるワイヤバレル16とアルミニウムあるいはアルミニウム合金製の芯線4とが接触する部位であるため、ここで電食を生じる。その場合、イオン化傾向の違いから、よりイオン化傾向の高い材質である芯線4側においてもっぱら溶出がなされる。しかも、良く知られるように、異種金属が接触し合っている部位に電解液が付着した場合には、芯線4の溶出速度は単体時よりも早く、比較的短期にワイヤバレル部16との接続が断たれる事態(溶断)を生じ得る。図4、図5では芯線4がワイヤバレル16から前方に露出した範囲の全てが溶出して第2端子金具7との電気的導通がとれなくなった状態を示している。このことにより、検知用電線Wに過大な電流が流れ続けることがなく、コネクタ17,20部分が異常な高温になってしまうことがなくなり、併せて電池セル1も保護される。かくして、絶縁被覆5から露出した芯線4はワイヤバレル16によってかしめ付けられる被かしめ部と溶断される溶断部としての機能を併せ持つことになる。
At the same time, in the
なお、検知用電線Wの溶断が生じる前の早期の段階で電解液に浸かっている状態が解消されてしまえば、短絡の事態は一旦は解消されることになる。しかし、もし電解液による浸漬状態が解消されても、雄端子金具21上に析出した酸化銅(CuO)粉末が、隣接する雄端子金具21との間でブリッジBR(図5参照)を架けていれば、短絡状態が継続し、コネクタハウジング17,20同士の嵌合部分で異常な発熱が避けられないところとなってしまう。しかし、既に述べたように、銅単体を電解液に浸漬した場合の腐食速度と、異種金属と接触し合っているアルミニウム芯線4を電解液に浸漬した場合の腐食速度とでは、後者の速度の方が速い。したがって、酸化銅粉末によるブリッジBRが形成される前にはワイヤバレル16部分で検知用電線Wが溶断されている可能性が高いから、電解液による浸漬状態が解消された後では短絡が生じる事態は殆どないと考えられる。
In addition, if the state immersed in electrolyte solution is eliminated at the early stage before the cutting of the detection electric wire W occurs, the situation of the short circuit is once eliminated. However, even if the immersion state by the electrolytic solution is eliminated, the copper oxide (CuO) powder deposited on the male terminal fitting 21 bridges the bridge BR (see FIG. 5) between the adjacent male
また、コネクタに加えバッテリBも電解液に浸った場合には、第1端子金具6側においても芯線4が溶断されうる。このように二重に溶断部位が設定されれば、短絡の事態を確実に回避することができる。さらに、溶断によって第1端子金具4との接続状態が解除されると、検知電線WがバッテリB上で移動して露出した芯線4の先端部分が周辺のバスバー3に触れて短絡の事態が懸念されるが、露出したアルミ芯線4が空気に触れることにより直ちに酸化被膜(酸化アルミニウム)を形成して電気的絶縁性が確保されることから、上記の懸念は払拭できる。 Further, when the battery B is immersed in the electrolytic solution in addition to the connector, the core wire 4 can be melted also on the first terminal fitting 6 side. If double fusing sites are set in this way, a short circuit can be reliably avoided. Further, when the connection state with the first terminal fitting 4 is released by fusing, the detection wire W moves on the battery B, and the exposed tip portion of the core wire 4 touches the peripheral bus bar 3 to cause a short circuit. However, since the exposed aluminum core wire 4 is immediately exposed to air, an oxide film (aluminum oxide) is immediately formed to ensure electrical insulation, so the above-mentioned concerns can be eliminated.
1…電池セル
4…芯線
5…被覆
6…第1端子金具
7…第2端子金具
16…第2端子金具のワイヤバレル
17…雌コネクタハウジング
19…プリント基板
20…雄コネクタハウジング
21…雄端子金具
B…バッテリ
M…バッテリ監視装置
W…電線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery cell 4 ...
Claims (1)
前記端子付き電線は、途中部が絶縁被覆にて被覆され、両端部は前記絶縁被覆が除去されて芯線が露出されるとともに、この露出された芯線に前記バッテリ監視装置側に接続するための銅合金製の端子金具が接続され、かつ前記芯線は前記端子金具よりイオン化傾向の高いアルミニウム又はアルミニウム合金にて形成されて前記露出された芯線のうちの前記端子金具との接続箇所は、前記端子金具に対する被かしめ部と電食が生じたときに溶断される溶断部を兼ねた構成であることを特徴とするバッテリ監視システムにおける短絡保護装置。 The electric wire with terminal is covered with an insulating coating in the middle, the insulating coating is removed at both ends, and the core wire is exposed, and the copper for connecting the exposed core wire to the battery monitoring device side An alloy terminal fitting is connected, and the core wire is formed of aluminum or aluminum alloy having a higher ionization tendency than the terminal fitting, and the connection portion of the exposed core wire with the terminal fitting is the terminal fitting. A short-circuit protection device in a battery monitoring system, characterized in that it is configured to serve as both a caulking portion and a fusing portion that is fused when electric corrosion occurs.
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