JP6311416B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、電池パックに関する。

特許文献１には、バッテリ組立体が記載されている。このバッテリ組立体は、所定の方向に積層された複数の単バッテリと、所定の方向の両側から複数の単バッテリを挟むように配置された一対の保持プレートと、一方の保持プレートから他方の保持プレートに至るように延在する複数のロッドと、を備えている。このバッテリ組立体は、ロッドを介して一対の保持プレートを互いに締結して複数の単バッテリを挟持することにより、モジュール化されている。

特開平８−１４８１８７号公報

ところで、上述したようなバッテリ組立体を用いて電池パックを構成する場合がある。この場合の電池パックは、一例として、バッテリ組立を制御するための制御装置と、制御装置に電力を供給するために制御装置を所定の端子に電気的に接続するための配線と、をさらに備える。このような電池パックにおいては、制御装置からの配線が接続され得る端子が複数存在する場合には、配線の誤組み付けが生じる可能性がある。

すなわち、制御装置からの配線を正極側の端子に接続すべきところ、誤って負極側の端子に接続してしまう可能性がある。このような配線の誤組み付けは、制御装置の故障の原因となる。或いは、適切な極性の端子であっても、本来接続すべき端子に対してヒューズを介して設けられた別の端子に制御装置からの配線を接続してしまう可能性がある。その場合には、ヒューズが切れると制御装置に電力が供給されなくなり、電池パックの適切な動作が阻害される。

本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、配線の誤組み付けを抑制可能な電池パックを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る電池パックは、複数の電池ユニットを含む電池モジュールと、電池モジュールを制御するための制御装置と、制御装置に電力を供給するための電力供給端子を含む複数の端子と、制御装置と電力供給端子とを電気的に接続するための配線ユニットと、を備え、配線ユニットは、制御装置に接続される第１の配線と、電力供給端子に接続される第２の配線と、第１の配線と第２の配線とを互いに電気的に接続する中継コネクタと、を有し、配線ユニットは、第１の配線と第２の配線とが中継コネクタによって互いに電気的に接続され、且つ、第１の配線が制御装置に接続された状態において、第２の配線が複数の端子のうちの電力供給端子のみに接続可能となるように構成されている、ことを特徴とする。

この電池パックにおいては、制御装置と電力供給端子とを電気的に接続するための配線ユニットが、制御装置に接続される第１の配線と、電力供給端子に接続される第２の配線と、第１の配線と第２の配線とを互いに電気的に接続する中継コネクタと、を有している。したがって、この電池パックにおいては、配線ユニットの第１の配線を制御装置に接続し、第２の配線を電力供給端子に接続した状態で、中継コネクタにより第１の配線と第２の配線とを電気的に接続すると、制御装置と電力供給端子とが電気的に接続される。ここで、この電池パックは、電力供給端子以外の端子も備えている。しかしながら、配線ユニットが、第１の配線と第２の配線とが中継コネクタによって互いに電気的に接続され、且つ、第１の配線が制御装置に接続された状態において、第２の配線が複数の端子のうちの電力供給端子のみに接続可能となるように構成されている。このため、制御装置と電力供給端子以外の端子とが電気的に接続されてしまうような配線の誤組み付けが抑制される。なお、この電池パックにおいては、中継コネクタを用いて制御装置と電力供給端子とを接続する。このため、制御装置と電力供給端子とを直接接続する場合と比較して、中継コネクタの配置位置に応じて配線作業の作業性を向上させることができる。

本発明に係る電池パックにおいては、第１の配線は、制御装置に接続される一端部と、中継コネクタに接続される他端部と、を含み、第２の配線は、中継コネクタに接続される一端部と、電力供給端子に接続される他端部と、を含み、中継コネクタは、第１の配線の他端部及び第２の配線の一端部を保持する第１のコネクタ部と、ジャンパ線を保持する第２のコネクタ部と、を含み、第１の配線と第２の配線とは、第１のコネクタ部と第２のコネクタ部とを結合することによりジャンパ線を介して互いに電気的に接続されてもよい。この場合、第１のコネクタ部と第２のコネクタ部との結合により、制御装置と電力供給端子とを容易に電気的に接続することができる。

本発明に係る電池パックにおいては、第１の配線の他端部及び第２の配線の一端部は、第１のコネクタ部において同一の方向に開口する凹部に接続されてもよい。この場合、第１のコネクタ部における凹部の開口方向と反対側にある端子への配線の誤組み付けが確実に抑制される。

本発明によれば、配線の誤組み付けを抑制可能な電池パックを提供することができる。

本実施形態に係る電池パックの模式的な平面図である。 図１に示された配線ユニットの部分拡大図である。

以下、本発明に係る電池パックの一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る電池パックの模式的な平面図である。図２の（ａ）は、図１に示された電池パックの部分拡大図である。図２の（ｂ）は、図１に示された配線ユニットの部分拡大図である。図１，２に示されるように、本実施形態に係る電池パック１は、筐体１０と、複数（例えば５つ）の電池モジュール２０と、制御装置３０と、複数の端子４０と、配線ユニット５０と、を備えている。

筐体１０は、第１の壁部１１と、第１の壁部１１に立設された第２の壁部１２と、を有している。第１の壁部１１は、例えば、矩形板状を呈している。第２の壁部１２は、例えば、第１の壁部１１の外縁に沿うように矩形環状を呈している。したがって、筐体１０は、第１の壁部１１と第２の壁部１２とによって、例えば、開口部１３を有する矩形箱状（有底筒状）に構成されている。第２の壁部１２は、筐体１０の開口部１３を規定する。より具体的には、筐体１０の開口部１３は、第２の壁部１２における第１の壁部１１と反対側の縁部によって規定される。筐体１０の開口部１３は、蓋体（不図示）により封止され得る。

電池モジュール２０は、筐体１０内に配置され、筐体１０に固定されている。ここでは、電池モジュール２０は、所定の固定部材（不図示）を介して、筐体１０の第１の壁部１１に固定されている。電池モジュール２０は、複数（例えば７つ）の電池ユニット２１を一体化することにより構成される。複数の電池ユニット２１は、例えば、所定の方向に配列された状態において、その所定の方向の両側に配置された一対のエンドプレート（不図示）により互いに固定され、一体化される。各電池ユニット２１は、例えば、リチウム二次電池等の非水電解質二次電池である電池セルを含む。電池モジュール２０は、例えば、電池ユニット２１の温度や電圧を監視するための監視ＥＣＵ（Electronic Control Unit）やＦＥＴリレー（いずれも不図示）等の電子部品を含む。

制御装置３０は、例えばコンピュータを主体として構成される制御ＥＣＵである。制御装置３０は、筐体１０内に配置され、筐体１０に固定されている。ここでは、制御装置３０は、所定の固定部材（不図示）を介して、筐体１０の第１の壁部１１に固定されている。制御装置３０は、電池モジュール２０を制御する。一例として、制御装置３０は、電池モジュール２０の監視ＥＣＵに電気的に接続され、監視ＥＣＵからの信号に基づいて２０の状態を制御する。また、一例として、制御装置３０は、複数の外部のＥＣＵ（不図示）と電池モジュール２０との双方に電気的に接続され、電池モジュール２０の充電や電池モジュール２０からの外部への供給電力量等を制御する。

そのような制御のために、制御装置３０は、通信線や電力線等の配線が接続される複数のコネクタを含む。複数のコネクタは、一例として、制御装置３０に電力を供給するための配線が接続される電源用コネクタ３３や、上述した電池モジュール２０の制御のための配線が接続される複数の制御用コネクタ（不図示）等を含む。これらの複数のコネクタは、制御装置３０における筐体１０の開口部１３に臨まない側面（すなわち、筐体１０の第１の壁部１１の内面に対向する側面）３０ｓに設けられている。

複数の端子４０は、筐体１０内に配置されている。複数の端子４０は、少なくとも、制御装置３０に電力を供給するための電力供給端子４１と、それ以外の端子４２，４３と、を含み、後述する第２の配線５２が接続可能な構造となっている。電力供給端子４１は、制御装置３０の電源用コネクタ３３と電気的に接続されるべき端子であり、一例として正極側の端子である。電力供給端子４１は、例えば、複数の電池モジュール２０の正極に接続されたハーネス（不図示）が集約されて接続された正極バスバー４５に設置されている（電気的に接続されている）。

端子４２，４３は、制御装置３０の電源用コネクタ３３に接続されるべきでない端子である。より具体的には、電力供給端子４１が上述したような正極側の端子である場合、端子４２は、一例として負極側の端子である。その場合、端子４２は、例えば、複数の電池モジュール２０の負極に接続されたハーネス（不図示）が集約されて接続された負極バスバー４６に設置さている（電気的に接続されている）。つまり、端子４２は、電力供給端子４１の極性と異なる極性の端子である。

また、同様に、電力供給端子４１が上述したような正極側の端子である場合、端子４３は、ヒューズＨを介して電力供給端子４１に電気的に接続された正極側の端子であり、外部からの配線Ｃが接続される。つまり、端子４３は、電力供給端子４１の極性と同一の極性の端子であるが、電池モジュール２０との間にヒューズＨが電気的に介在された端子である。

ただし、電力供給端子４１の極性は、制御装置３０の電源用コネクタ３３を介して制御装置３０に付与されるべき電位の極性によって決定される。したがって、上述した場合とは逆に、電力供給端子４１が負極側の端子である場合も想定され得る。その場合には、端子４２は正極側の端子となり、端子４３は負極側の端子となる。ここでは、一例として、これらの複数の端子４０が所定の方向に沿って配列されている。

配線ユニット５０は、制御装置３０と電力供給端子４１とを電気的に接続する。より具体的には、配線ユニット５０は、第１の配線５１と、第２の配線５２と、中継コネクタ５３と、ジャンパ線５４と、を有する。第１の配線５１は、制御装置３０の電源用コネクタ３３に接続される一端部５１ａと、中継コネクタ５３に接続される他端部５１ｂと、を含む。第２の配線５２は、中継コネクタ５３に接続される一端部５２ａと、電力供給端子４１に接続される他端部５２ｂと、を含む。

中継コネクタ５３は、第１の配線５１と第２の配線５２とを互いに電気的に接続する。より具体的には、中継コネクタ５３は、第１のコネクタ部５３ａと、第２のコネクタ部５３ｂと、を含む。第１のコネクタ部５３ａは、第１の配線５１の他端部５１ｂと、第２の配線５２の一端部５２ａとを保持する。第２のコネクタ部５３ｂは、ジャンパ線５４の両端部を保持する。中継コネクタ５３においては、第１のコネクタ部５３ａと第２のコネクタ部５３ｂとを互いに結合（嵌合）することにより、第１の配線５１と第２の配線５２とがジャンパ線５４を介して互いに電気的に接続される。

したがって、制御装置３０は、電源用コネクタ３３に第１の配線５１の一端部５１ａを接続し、電力供給端子４１に第２の配線５２の他端部５２ｂを接続した状態において、第１のコネクタ部５３ａと第２のコネクタ部５３ｂとを互いに結合して第１の配線５１と第２の配線５２とをジャンパ線５４を介して互いに電気的に接続することにより、電力供給端子４１に電気的に接続される。これにより、制御装置３０に対して電力供給端子４１から（すなわち、電池モジュール２０から）電力が供給され得る状態となる。

なお、中継コネクタ５３は、第１のコネクタ部５３ａと第２のコネクタ部５３ｂとの結合の前に、或いは結合の後に、筐体１０の第１の壁部１１に取り付けられた固定部材５５に設置され、固定部材５５を介して筐体１０に固定される。中継コネクタ５３の設置位置は、一例として、複数の端子４０の配列方向について電力供給端子４１と端子４３との間の位置とすることができる。また、中継コネクタ５３においては、第１の配線５１の他端部５１ｂと第２の配線５２の一端部５２ａとは、複数の端子４０の配列方向に沿って、第１のコネクタ部５３ａの一方の側（電力供給端子４１側）に引き出されている。つまり、第１の配線５１の他端部５１ｂと第２の配線５２の一端部５２ａとは、第１のコネクタ部５３ａにおける第２のコネクタ部５３ｂとは反対側の部分（同一方向に開口する凹部）に接続される。

ここで、電池パック１のように、複数の端子を備える電池パックにおいては、配線の誤組み付けが生じる可能性がある。すなわち、制御装置からの配線を正極側の端子に接続すべきところ、誤って負極側の端子に接続してしまう可能性がある。このような配線の誤組み付けは、制御装置の故障の原因となる。或いは、適切な極性の端子であっても、本来接続すべき端子に対してヒューズを介して設けられた別の端子に制御装置からの配線を接続してしまう可能性がある。その場合には、ヒューズが切れると制御装置に電力が供給されなくなり、電池パックの適切な動作が阻害される。

そこで、本実施形態に係る電池パック１においては、そのような配線の誤組み付けを抑制するために、配線ユニット５０が次のような特徴的な構成を有している。すなわち、電池パック１においては、配線ユニット５０は、第１の配線５１と第２の配線５２とが中継コネクタ５３によって互いに電気的に接続され、且つ、第１の配線５１が制御装置３０（電源用コネクタ３３）に接続された状態において、第２の配線５２が、複数の端子４０のうちの電力供給端子４１のみに接続可能となるように構成されている。つまり、第１の配線５１、第２の配線５２、及び中継コネクタ５３の長さ、並びに、配線ユニット５０の筐体１０における配置位置は、第１の配線５１と第２の配線５２とが中継コネクタ５３によって互いに電気的に接続され、且つ、第１の配線５１が制御装置３０（電源用コネクタ３３）に接続された状態において、第２の配線５２が、複数の端子４０のうちの電力供給端子４１のみに接続可能となるように決められている。

例えば、配線ユニット５０の構成の具体例としては、第１の配線５１の長さと第２の配線５２の長さとの合計が、制御装置３０の電源用コネクタ３３から電力供給端子４１までの距離よりも長く、且つ、電源用コネクタ３３から他の端子４２，４３までの距離よりも短くなるように、第１の配線５１及び第２の配線５２の長さを設定することが挙げられる。

或いは、第２の配線５２を電力供給端子４１に接続する前に中継コネクタ５３を筐体１０に対して固定する場合には、第２の配線５２の長さを、中継コネクタ５３から電力供給端子４１までの距離よりも長く、且つ、中継コネクタ５３から他の端子４２，４３までの距離よりも短くなるように設定することもできる。この場合には、第１の配線５１の長さと第２の配線５２の長さとの合計が、電源用コネクタ３３から電力供給端子４１までの距離よりも長く、且つ、電源用コネクタ３３から他の端子４２，４３までの距離よりも長い場合も想定され得る。

このように、電池パック１にあっては、第１の配線５１の一端部５１ａが制御装置３０の電源用コネクタ３３に接続された状態では（或いは中継コネクタ５３が筐体１０に固定された状態では）、第２の配線５２の他端部５２ｂが、接続すべき電力供給端子４１には届くものの、接続すべきでない他の端子４２，４３には届かないようされている。このため、電池パック１によれば、制御装置３０と電力供給端子４１以外の端子４２，４３とが、第１の配線５１及び第２の配線５２（及びジャンパ線５４）を介して電気的に接続されてしまうような配線の誤組み付けが抑制される。

特に、ここでは、複数の端子４０が所定の方向に沿って配列されており、第１の配線５１の他端部５１ｂと第２の配線５２の一端部５２ａとが、所定の方向に沿って第１のコネクタ部５３ａの一方の側に引き出されている。つまり、第１の配線の他端部５１ｂと第２の配線の一端部５２ａとは、第１のコネクタ部５３ａにおける第２のコネクタ部５３ｂとは反対側の部分に接続されている。このため、第１のコネクタ部５３ａよりも第２のコネクタ部５３ｂ側にある端子４３への配線の誤組み付けが確実に抑制される。

ここで、電源用コネクタ３３への配線の接続（電力供給端子４１との電気的な接続）は、制御装置３０の故障防止の観点から、他の配線の接続を行った後に行うことが望ましい。しかしながら、電源用コネクタ３３が、制御装置３０における筐体１０の開口部１３に面しない側面３０ｓに設けられているため、他の配線等が邪魔になって電源用コネクタ３３への配線の接続が困難である場合がある。

これに対して、電池パック１においては、中継コネクタ５３を用いて制御装置３０の電源用コネクタ３３と電力供給端子４１とを電気的に接続している。このため、例えば、中継コネクタ５３が筐体１０の開口部１３に臨む位置に配置されつつ第１のコネクタ部５３ａと第２のコネクタ部５３ｂとが結合されていない状態において、予め第１の配線５１を電源用コネクタ３３及び第１のコネクタ部５３ａに接続し、第２の配線５２を電力供給端子４１及び第１のコネクタ部５３ａに接続しておけば、他の配線の接続を行った後に、第１のコネクタ部５３ａに第２のコネクタ部５３ｂを結合させて制御装置３０と電力供給端子４１との電気的な接続を完了させることができる。このようにすれば、制御装置３０の故障防止を図りつつ、中継コネクタ５３の配置に応じて配線作業の作業性を向上させることができる。

以上の実施形態は、本発明に係る電池パックの一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る電池パックは、上述した電池パック１に限定されない。

例えば、上記実施形態においては、配線ユニット５０を、第１の配線５１と第２の配線５２とが中継コネクタ５３によって互いに電気的に接続され、且つ、第１の配線５１が制御装置３０（電源用コネクタ３３）に接続された状態において、第２の配線５２が、複数の端子４０のうちの電力供給端子４１のみに接続可能となるようにする構成として、特定の具体例を挙げた。しかしながら、そのような構成は種々想定され得るものであり、特定の具体例に限定されるものではない。

例えば、電池パック１においては、中継コネクタ５３を筐体１０に固定する際の位置を、中継コネクタ５３（詳しくは第１のコネクタ部５３ａにおける第１の配線５１の他端部５１ｂと第２の配線５２の一端部５２ａを保持する部分）と電力供給端子４１との距離と中継コネクタ５３（詳しくは第１のコネクタ部５３ａにおける第１の配線５１の他端部５１ｂと第２の配線５２の一端部５２ａを保持する部分）と端子４３との距離が略等しくなるように設定し得る。その場合には、第２の配線５２が、電力供給端子４１と端子４３との両方に至り得るとも考えられる。

しかしながら、そのように中継コネクタ５３の固定位置を設定した場合であっても、第１のコネクタ部５３ａにおける第２の配線５２の一端部５２ａを保持する部分を、端子４３から電力供給端子４１に向かう方向に開口する凹部とすることにより、やはり、第２の配線５２が電力供給端子４１には至り且つ端子４３に至らないように（すなわち電力供給端子４１のみに接続可能なように）、配線ユニット５０を構成することが可能である。

また、上記実施形態においては、電池パック１の複数の端子４０が所定の方向に沿って配列されている場合について説明したが、複数の端子４０の配置はこれに限定されない。一例として、正極バスバー４５と負極バスバー４６とが上下方向（筐体１０の第１の壁部１１から開口部１３に向かう方向）に重なるように配置されることにより、電力供給端子４１と端子４２とが上下方向に重なるように配置されていてもよい。

この場合であっても、上述したように、配線ユニット５０が、制御装置３０の電源用コネクタ３３に接続すべき電力供給端子４１には第２の配線が至るものの、電源用コネクタ３３に接続すべきでない端子４２，４３には第２の配線が至らないように構成されていれば、同様の効果を奏することができる。すなわち、この場合であっても、配線ユニット５０を、第１の配線５１と第２の配線５２とが中継コネクタ５３によって互いに電気的に接続され、且つ、第１の配線５１が制御装置３０（電源用コネクタ３３）に接続された状態において、第２の配線５２が、複数の端子４０のうちの電力供給端子４１のみに接続可能となるように構成すれば、同様の効果を奏することができる。

また、上記実施形態においては、制御装置３０の電源用コネクタ３３に接続すべき電力供給端子４１として、電池モジュール２０の電極が集約されたバスバー（正極バスバー４５）に設置された端子を例示し、電池パック１の内部において制御装置３０に電力を供給するものとした。しかしながら、制御装置３０に対して電池パック１の外部から電力が供給されてもよい。その場合、制御装置３０の電源用コネクタ３３に接続すべき電力供給端子４１は、電池パック１の外部の電源に電気的に接続された端子となる。

さらに、上記実施形態においては、制御装置３０における筐体１０の開口部１３に臨まない側面３０ｓに対して、電源用コネクタ３３を含む複数のコネクタが設けられている場合について説明した。しかしながら、複数のコネクタの配置はこれに限定されず、制御装置３０の任意の面に複数のコネクタを設けることができる。

１…電池パック、２０…電池モジュール、２１…電池ユニット、３０…制御装置、４０…端子、４１…電力供給端子、４２，４３…端子、５０…配線ユニット、５１…第１の配線、５１ａ…一端部、５１ｂ…他端部、５２…第２の配線、５２ａ…一端部、５２ｂ…他端部、５３…中継コネクタ、５３ａ…第１のコネクタ部、５３ｂ…第２のコネクタ部、５４…ジャンパ線。

Claims (2)

1. 複数の電池ユニットを含む電池モジュールと、
   前記電池モジュールを制御するための制御装置と、
   前記制御装置に電力を供給するための電力供給端子を含む複数の端子と、
   前記制御装置と前記電力供給端子とを電気的に接続するための配線ユニットと、
   を備え、
   前記配線ユニットは、前記制御装置に接続される第１の配線と、前記電力供給端子に接続される第２の配線と、前記第１の配線と前記第２の配線とを互いに電気的に接続する中継コネクタと、を有し、
   前記配線ユニットは、前記第１の配線と前記第２の配線とが前記中継コネクタによって互いに電気的に接続され、且つ、前記第１の配線が前記制御装置に接続された状態において、前記第２の配線が前記複数の端子のうちの前記電力供給端子のみに接続可能となるように構成されており、
   前記第１の配線は、前記制御装置に接続される一端部と、前記中継コネクタに接続される他端部と、を含み、
   前記第２の配線は、前記中継コネクタに接続される一端部と、前記電力供給端子に接続される他端部と、を含み、
   前記中継コネクタは、前記第１の配線の他端部及び前記第２の配線の一端部を保持する第１のコネクタ部と、ジャンパ線を保持する第２のコネクタ部と、を含み、
   前記第１の配線と前記第２の配線とは、前記第１のコネクタ部と前記第２のコネクタ部とを結合することにより前記ジャンパ線を介して互いに電気的に接続される、
   ことを特徴とする電池パック。
2. 前記第１の配線の他端部及び前記第２の配線の一端部は、前記第１のコネクタ部において同一方向に開口する凹部に接続される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。

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