WO2022163478A1 - 電源装置及びその製造方法 - Google Patents

電源装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022163478A1
WO2022163478A1 PCT/JP2022/001893 JP2022001893W WO2022163478A1 WO 2022163478 A1 WO2022163478 A1 WO 2022163478A1 JP 2022001893 W JP2022001893 W JP 2022001893W WO 2022163478 A1 WO2022163478 A1 WO 2022163478A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
power supply
overvoltage
unit
circuit
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/001893
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
尚樹 河合
孝浩 山下
Original Assignee
三洋電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三洋電機株式会社 filed Critical 三洋電機株式会社
Priority to CN202280011833.0A priority Critical patent/CN116888816A/zh
Priority to EP22745699.3A priority patent/EP4287352A1/en
Priority to JP2022578296A priority patent/JPWO2022163478A1/ja
Priority to US18/262,029 priority patent/US20240079749A1/en
Publication of WO2022163478A1 publication Critical patent/WO2022163478A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/583—Devices or arrangements for the interruption of current in response to current, e.g. fuses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/284—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with incorporated circuit boards, e.g. printed circuit boards [PCB]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/298—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the wiring of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/101—Bimetal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/103—Fuse
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/51—Connection only in series
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a power supply device and its manufacturing method.
  • a power supply with a large number of secondary battery cells connected in series and parallel can be used as a backup power supply for servers, as a power supply for stationary power storage in homes, offices, and factories, as well as for hybrid vehicles and electric vehicles. It is used as a power source for driving vehicles such as automobiles, electric carts, and electric scooters, and as a power source for driving assisted bicycles and electric tools.
  • a large number of secondary battery cells are connected in series to achieve high output.
  • a power supply device 600 shown in the exploded perspective view of FIG. 6 includes a battery unit 602 holding a plurality of secondary battery cells 601, a control circuit for controlling charging and discharging of the secondary battery cells 601, and an overvoltage detection fuse.
  • a circuit board 604 is provided.
  • FIG. 7 shows a circuit diagram of a power supply device provided with such an overvoltage detection fuse.
  • the power supply device 600 connects a battery unit 602 and a circuit unit 603 .
  • the battery unit 602 has a large number of secondary battery cells 601 connected in series, and is provided with a battery side ground terminal 621G and a battery side total positive terminal 621H.
  • the circuit unit 603 has a connection terminal 641 for connection with the battery unit 602 and external terminals 648 and 649.
  • connection terminal 641 and the external terminal 648, and the connection terminal 641 and the external terminal 649 are respectively connected. It has a conductive path.
  • a fuse module 634 , a charging switching element 644 and a discharging switching element 645 are inserted in a conductive path on the positive electrode side connecting the connection terminal 640 and the external terminal 648 .
  • the fuse module 634 is configured by a combination of two thermal fuses 634a, 634a connected in series and a heating resistor 634b having one end connected to the connection point thereof.
  • the other end of the heating resistor 634b is connected to a ground-side conductive path that connects the connection terminal 641 and the external terminal 649 via the heating resistor switching element 650 .
  • the other end of the heating resistor 634b is not necessarily connected to the ground side, and may be connected to the intermediate potential of the secondary battery cell 601 depending on the circuit configuration.
  • Various switching elements such as MOSFET can be appropriately used as the heating resistance switching element.
  • connection terminals 641 are each connected to the control section 646 , and the control section 646 monitors the voltage of each secondary battery cell 601 .
  • the control unit 646 is also connected to the gate of the heating resistance switching element 650, and when it determines that the voltage of the secondary battery cell 601 is in an abnormal state such as an overvoltage, the heating resistance switching element 650 is turned on. When turned ON, the heating resistor 634b is heated and the thermal fuse 634a is fused.
  • One of the objects of the present invention is to provide a power supply device that avoids erroneous blowing of fuses during assembly and improves workability, and a method of manufacturing the same.
  • a method of manufacturing a power supply device includes connecting at least a plurality of secondary battery cells in series, and connecting the series-connected low voltage side battery side ground to , a battery-side output on the high-voltage side; and a circuit unit electrically connected to the battery unit, controlling charging and discharging, and including an overvoltage detection fuse that detects and blows out an overvoltage. wherein the plurality of series-connected secondary battery cells are provided in the battery unit in a state in which a detachable lead member that connects the overvoltage detection fuse and the battery side output is removed.
  • the overvoltage detection fuse of the circuit unit can be electrically separated by removing the detachable lead member when assembling the power supply device, and the battery-side intermediate terminal of the battery unit and the circuit-side intermediate terminal of the circuit unit are connected. It is possible to avoid a situation in which the overvoltage detection fuse is erroneously blown.
  • the workability of connecting the circuit unit and the battery unit can be enhanced, and the production efficiency can be improved.
  • the circuit unit includes an overvoltage protection circuit that monitors overvoltage of at least one of the plurality of secondary battery cells
  • the overvoltage protection circuit is configured to fuse the overvoltage detection fuse when the overvoltage of the secondary battery cell is detected.
  • the power supply device at least a plurality of secondary battery cells are connected in series, and the series-connected battery-side ground on the low voltage side and the battery-side output on the high voltage side are connected. and a circuit unit connected to the battery unit, wherein the battery unit is electrically connected to an intermediate potential of at least part of the plurality of series-connected secondary battery cells.
  • the circuit unit includes one or more circuit-side intermediate terminals connected to at least one of the plurality of secondary battery cells via the one or more battery-side intermediate terminals.
  • an overvoltage detection fuse connected to the battery-side output for detecting overvoltage of the plurality of secondary battery cells and blowing; and a detachable type interposed between the overvoltage detection fuse and the battery-side output. and a lead member.
  • the circuit unit includes an overvoltage protection circuit that monitors overvoltage of the plurality of secondary battery cells, and the overvoltage The protection circuit is configured to fuse the overvoltage detection fuse when the overvoltage of the secondary battery cell is detected.
  • the lead member is configured by a metal bus bar. With the above configuration, the lead member through which a large current flows can be easily attached to and detached from the circuit unit.
  • the power supply device is such that the lead member includes a lead wire with a connector or a wire clip.
  • a power supply device at least a plurality of secondary battery cells are connected in series, and the series-connected battery-side ground on the low voltage side and the battery-side output on the high voltage side are connected. and a circuit unit connected to the battery unit, wherein the battery unit has an intermediate potential of at least some of the plurality of series-connected secondary battery cells and an electric One or more battery-side intermediate terminals are connected, and the circuit unit is connected to at least one of the plurality of secondary battery cells via the one or more battery-side intermediate terminals. and an overvoltage detection fuse that is connected to the battery-side output and that detects an overvoltage of the plurality of secondary battery cells and blows the overvoltage detection fuse.
  • a fuse and a heating resistor having one end connected to a connection point of the thermal fuse and generating heat when energized to melt the thermal fuse, wherein the overvoltage detection fuse is detachable from the circuit unit. It is configured.
  • the overvoltage detection fuse of the circuit unit can be electrically separated by removing the detachable lead member when assembling the power supply device, and the battery-side intermediate terminal of the battery unit and the circuit-side intermediate terminal of the circuit unit are connected. It is possible to avoid a situation in which the overvoltage detection fuse is erroneously blown.
  • the workability of connecting the circuit unit and the battery unit can be enhanced, and the production efficiency can be improved.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a power supply device according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a power supply device according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a state in which lead members are removed during assembly of the power supply device of FIG. 2
  • FIG. 1 is a plan view of a power supply device according to Embodiment 1
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a state in which a fuse unit is removed when assembling the power supply device according to the second embodiment
  • FIG. 11 is an exploded perspective view showing a conventional power supply device.
  • FIG. 10 is a circuit diagram showing a power supply device provided with a conventional overvoltage detection fuse;
  • the power supply device of the present invention is a backup power supply for a server, a power supply mounted in an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle to supply power to a running motor, and a storage of power generated by natural energy sources such as solar power generation and wind power generation. It is used for various purposes such as a power source for storing power at night, and a power source for storing late-night power.
  • a power supply device used as a backup power supply for a server will be described below as an embodiment of the present invention. [Embodiment 1]
  • FIG. 1 An exploded perspective view of FIG. 1 shows a power supply device 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a power supply device 100 shown in this figure includes a battery unit 2 and a circuit unit 3 mounted on one surface of the battery unit 2 .
  • the battery unit 2 holds a plurality of secondary battery cells 1 .
  • the circuit unit 3 has a circuit board 40 . (Secondary battery cell 1)
  • Each secondary battery cell 1 is a cylindrical secondary battery cell having a cylindrical exterior can. Cylindrical secondary battery cell 1 has electrode surfaces on both end faces. A plurality of secondary battery cells 1 are connected at least in series. Preferably, the secondary battery cells 1 connected in series are further connected in parallel. The output of the battery assembly composed of the secondary battery cells 1 including series connection in this way is output from the power supply device 100 .
  • the secondary battery cell 1 is a cylindrical lithium ion secondary battery. However, in the power supply device of the present invention, the secondary battery cells are not specified as cylindrical batteries, nor are they specified as lithium ion secondary batteries. Battery cells can also be all rechargeable batteries, such as nickel metal hydride battery cells. (Battery holder 10)
  • the battery unit 2 is a member for holding a plurality of secondary battery cells 1.
  • This battery unit 2 includes a battery holder 10 forming a cylindrical battery holding portion into which a cylindrical secondary battery cell 1 can be inserted.
  • the battery holding portion is arranged in two stages, and the center of the cylinder of the battery holding portion is offset between the upper and lower stages, thereby suppressing the overall thickness.
  • the battery holder 10 is made of a material having excellent insulation and heat resistance, such as polycarbonate ABC resin.
  • the battery holder 10 is divided into a plurality of sub-holders, and configured to sandwich the secondary battery cells 1 from both sides. An intermediate portion of the secondary battery cell 1 is exposed from the sub-holder. Further, the lead plate 20 is fixed to the side surface of the battery holder 10 while the secondary battery cell 1 is sandwiched between the sub-holders, and the secondary battery cell 1 and the lead plate 20 are welded. A lead positioning guide along the outer shape of the lead plate 20 is formed on the side surface of the battery holder 10 so as to position the lead plate 20 at a predetermined position.
  • the battery holder 10 includes a plurality of lead plates 20 and battery-side ground terminals 30 .
  • a plurality of lead plates 20 are provided with battery-side intermediate terminals 21 .
  • Battery-side intermediate terminal 21 is electrically connected to at least one of the plurality of secondary battery cells 1 . (Lead plate 20)
  • Each lead plate 20 is arranged on the side surface of the battery holder 10 and connected to the electrode surfaces of the plurality of secondary battery cells 1 .
  • the lead plate 20 is used to connect a plurality of secondary battery cells 1 in series and in parallel.
  • a high-capacity secondary battery cell 1 such as a lithium ion secondary battery
  • the potential of each lead plate 20 is detected in order to grasp the state of each secondary battery cell 1.
  • 20 and the voltage of the assembly of the secondary battery cells 1 connected in parallel can be grasped.
  • a battery assembly is formed of a total of 42 secondary battery cells 1, in which six secondary battery cells 1 are connected in parallel and seven sets of these are connected in series.
  • the plurality of lead plates 20 electrically connect the electrode terminals of adjacent secondary battery cells 1 to each other. Further, among the plurality of lead plates 20, the lead plate serving as the ground side of the total output of the battery connection body in which the plurality of secondary battery cells 1 are electrically connected in series is designated as a ground lead plate 20G. side ground terminal 30 is connected. Also, the lead plate on the HIGH side of the total output of the battery connection is referred to as an output lead plate 20H.
  • the battery-side ground terminal 30 is connected to the ground side of the total output obtained by electrically connecting a plurality of secondary battery cells 1 in series and/or in parallel.
  • the battery-side ground terminal 30 is drawn out from the battery holder 10 .
  • the upper surface of the battery holder 10 is used as a mounting surface 11 on which the circuit board 40 is mounted.
  • a frame for holding the circuit board may be formed on the substrate mounting surface.
  • a board holder for holding the circuit board may be provided separately.
  • the circuit board 40 is mounted on the mounting surface 11 .
  • the circuit board 40 is equipped with electronic circuits such as a voltage detection circuit that detects the intermediate potential of the battery assembly in which the secondary battery cells 1 are connected in series or in parallel, a control circuit that controls charging and discharging, and a safety circuit. be done.
  • the intermediate potential of the plurality of series-connected secondary battery cells 1 forming the battery assembly is detected from the potential of the lead plate 20 and input to the voltage detection circuit.
  • FIG. 1 A circuit diagram of this power supply device 100 is shown in FIG.
  • a power supply device 100 shown in this figure includes a battery unit 2 and a circuit unit 3 . (Battery unit 2)
  • the battery unit 2 has a plurality of secondary battery cells 1. A plurality of secondary battery cells 1 are connected in series. Although not shown in FIG. 2 for simplification of explanation, the series-connected battery connection bodies can also be connected in parallel.
  • the battery unit 2 also includes a low-voltage side battery-side ground 21G and a high-voltage side battery-side output 21H, which are connected in series.
  • the battery side ground 21G is connected to the ground lead plate 20G, and the battery side output 21H is connected to the output lead plate 20H.
  • the battery unit 2 includes one or more battery-side intermediate terminals 21 electrically connected to the intermediate potential of at least some of the plurality of secondary battery cells 1 connected in series.
  • the negative battery side ground 21G is connected to the circuit side ground terminal 46 in the circuit unit 3, and the positive side battery side output 21H is connected to the circuit side HIGH terminal 41H.
  • the battery-side intermediate terminal 21 is connected to the controller 43 via the circuit-side intermediate terminal 41 .
  • the circuit-side intermediate terminal 41 is connected to the negative-side external terminal 49 via a conductive path.
  • the battery-side output 21H is connected to the external discharge terminal 47 and the external charge terminal 48 on the positive electrode side via conductive paths.
  • a discharge path DP of the battery unit 2 is formed between the battery-side output 21H and the external discharge terminal 47 . Discharge control via the discharge path DP is performed by the host power supply or the system side.
  • the fuse module 34, the charging switching element 44, and the discharging switching element 45 are inserted in series in the charging/discharging path CP connecting the connection terminal and the external charging terminal 48. Gates of the charging switching element 44 and the discharging switching element 45 are connected to the controller 43 .
  • the discharge path DP connected to the external discharge terminal 47 is provided separately from the charge/discharge path CP connected to the external charge terminal 48 for the battery side output 21H.
  • the discharge path is a large current of 100A class, such as a power supply for backup of an electricity storage server
  • the present invention is not limited to a configuration in which such a path dedicated to discharge is separately provided, and can also be applied to a configuration having no discharge path. That is, in the circuit example of FIG. 2, the discharge path DP may be omitted.
  • the overvoltage detection fuse is arranged on the charging/discharging path CP.
  • the fuse module 34 is composed of thermal fuses 34a, 34a connected in series with each other, and a heating resistor 34b having one end connected to the connection point thereof.
  • the other end of the heating resistor 34 b in the fuse module 34 is connected to the controller 43 . It may also be connected to a conducting path connecting the battery-side intermediate terminal 21 and the external terminal 49 via the heating resistor switching element.
  • the gate of the heating resistor switching element is connected to the controller 43, and the controller 43 controls the heating resistor switching element to regulate the operation of the heating resistor 34b.
  • the circuit unit 3 includes a circuit board on which a plurality of electronic components constituting a charging/discharging circuit and an overvoltage protection circuit are mounted.
  • the circuit unit 3 includes a circuit-side intermediate terminal 41, an external discharge terminal 47, an external charging terminal 48, a control section 43, a fuse module 34, a lead member 50, a charging switching element 44, and a discharging switching element. 45 and a second overvoltage protection circuit 43B.
  • the circuit-side intermediate terminal 41 is connected to at least one of the plurality of secondary battery cells 1 via one or more battery-side intermediate terminals 21 .
  • the control unit 43 charges and discharges the battery unit 2 by controlling the charging switching element 44 and the discharging switching element 45 .
  • FETs can be suitably used for the charging switching element 44 and the discharging switching element 45 .
  • a p-channel type FET may also be used.
  • a charging FET is arranged on the left side
  • a discharging FET is arranged on the right side
  • the drain terminals of these FETs are connected to each other.
  • a discharging FET may be arranged on the right side
  • a charging FET may be arranged on the right side, and the source terminals of the FETs may be connected to each other.
  • the charging switching element 44 and the discharging switching element 45 may be composed of a plurality of FETs. For example, by connecting a plurality of FETs in parallel, an element with a small rated current can be used.
  • control unit 43 implements an overvoltage protection circuit. That is, the intermediate potential obtained by connecting a plurality of secondary battery cells 1 in series is monitored via the battery-side intermediate terminal 21 and the circuit-side intermediate terminal 41, and when it reaches a predetermined voltage, it is regarded as an overvoltage, and the fuse module 34 is operated. to cut off the current.
  • this circuit unit 3 comprises a second overvoltage protection circuit 43B.
  • the second overvoltage protection circuit 43B monitors the charging current during charging of the battery unit 2 to improve safety, in addition to the overvoltage protection circuit of the control unit 43 described above.
  • This second overvoltage protection circuit 43B may be omitted.
  • the fuse module 34 functions as an overvoltage detection fuse that detects an overvoltage of the secondary battery cell 1 and blows it.
  • the fuse module 34 includes two thermal fuses 34a, 34a connected in series, and a heating resistor 34b whose one end is connected to a connection point between the thermal fuses 34a and which generates heat when energized to melt the thermal fuse 34a.
  • the heating resistor 634b is controlled by the controller 43 and the second overvoltage protection circuit 43B.
  • a heating resistor switching element such as a MOSFET may be connected to the heating resistor 634b to operate the heating resistor 634b.
  • the other end of the heating resistor switching element may be connected to the conductive path on the ground side, or may be connected to the intermediate potential of the battery unit 2, depending on the required driving voltage, withstand voltage, etc. . (Lead member 50)
  • the lead member 50 is interposed between the fuse module 34 and the battery side output 21H.
  • This lead member 50 is detachable from the circuit unit 3 .
  • the fuse module 34 can be electrically separated as shown in FIG.
  • the overvoltage protection circuit It is possible to avoid a situation in which the overvoltage detection fuse is erroneously blown due to malfunction of the overvoltage detection fuse. Further, by realizing random connection between the battery-side intermediate terminals 21 and the circuit-side intermediate terminals 41, the workability of connecting the circuit unit 3 and the battery unit 2 can be improved, and the production efficiency can be improved.
  • the fuse module 34 interposed in the charge/discharge path CP is mounted on the circuit board 40 .
  • the lead member 50 connects the fuse module 34 and the discharge path DP on the circuit board 40 .
  • the lead member 50 can be composed of a lead wire, a metal bus bar, or the like.
  • a fuse module including the overvoltage detection fuse may be prepared as a separate member instead of being mounted on the circuit board.
  • the fuse module may be configured as a unit containing an overvoltage detection fuse or the like in a case.
  • the present invention can also be applied in such a case, and the circuit board 40 and the fuse module 34 are connected by the lead member 50 .
  • the fuse module 34 is mounted on a board different from the circuit board, and the lead members 50 formed of bus bars are used for electrical connection between them. With such a configuration, the lead member 50 through which a large current flows can be easily attached to and detached from the circuit unit 3 .
  • the lead member 50 is not limited to such a bus bar, and may be composed of a flexible member such as a lead wire with a connector or a wire clip.
  • the fuse module 34 can also be mounted on a circuit board. In this case, it is effective to configure the lead member 50 with a flexible member that is easy to attach and detach.
  • the detachable type is not necessarily limited to the configuration in which the lead member 50 can be completely separated physically, and it is sufficient to take a mode in which the current supply can be physically cut off temporarily.
  • the lead wire or wire clip described above one end is fixed to one of the fuse module and battery side output, and the other end is used as a free end, and a clip, round terminal, connector, etc.
  • the fuse module and battery side output is attached to the other of the fuse module and battery side output. It may be configured to be connected by a method such as engagement, locking, clamping, insertion/extraction, screwing, or the like. Alternatively, one end of the lead wire may be fixed and the other end may be engaged with a notch of the lead plate. Alternatively, it may be physically cut off by providing an open/close switch. [Manufacturing method of power supply device]
  • the circuit unit 3 is connected to the battery unit 2 with the detachable lead member 50 removed.
  • the circuit unit 3 is placed on one surface of the battery unit 2, and the battery-side intermediate terminals 21 of the battery unit 2 are connected to the circuit-side intermediate terminals 41 of the circuit unit 3, respectively.
  • the lead member 50 is fixed to the circuit unit 3, and the overvoltage detection fuse and the battery side output 21H are connected.
  • the circuit units 3 including the overvoltage detection fuses are randomly connected to the battery series at approximately the same time, the circuit board can be attached without erroneously blowing the overvoltage detection fuses. Further, by realizing random connection, the substrate and the cell block can be connected in a short time, and the production efficiency can be improved.
  • the lead member 50 that connects the fuse module 34 and the battery side output 21H is detachable, and the fuse module itself may be detachable.
  • a configuration is shown in the circuit diagram of FIG. 5 as a power supply device 200 according to the second embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same members as in the first embodiment described above, and detailed description thereof will be omitted.
  • the fuse module is detachable from the circuit unit 3 as a unit-type fuse unit 34'. Even with this configuration, when assembling the power supply device 200, the thermal fuse 34a can be physically de-energized.
  • the lead member 50 according to the first embodiment needs only two terminals, while the fuse unit 34' according to the second embodiment needs three terminals.
  • the power supply device and manufacturing method thereof according to the present invention can be suitably used as a backup power supply device that can be mounted on the power supply module of a computer server.
  • backup power supply for wireless base stations such as mobile phones, storage power supply for domestic use and factories, power supply for street lights, etc., power storage combined with solar cells, backup power supply for traffic lights, etc., or EV driving
  • applications such as power sources for plug-in hybrid electric vehicles, hybrid electric vehicles, and electric vehicles that are capable of switching between modes and HEV running modes.

Abstract

組立時のヒューズの誤溶断を回避し作業性を高める。　複数の二次電池セル（１）を少なくとも直列接続し、該直列接続された低電圧側の電池側グランド（２１Ｇ）と、高電圧側の電池側出力（２１Ｈ）とを備える電池ユニット（２）と、電池ユニット（２）と電気接続され、充放電を制御すると共に、過電圧を検出して溶断する過電圧検知ヒューズを備える回路ユニット（３）とを備える電源装置（１００）の製造方法は、過電圧検知ヒューズと電池側出力（２１Ｈ）とを接続する、着脱式のリード部材（５０）を外した状態で、電池ユニット（２）に設けた、直列接続された複数の二次電池セル（１）の少なくとも一部の中間電位と電気接続された一以上の電池側中間端子（２１）を、回路ユニット（３）に設けた、一以上の回路側中間端子（４１）と、それぞれ接続する工程と、リード部材（５０）を回路ユニット（３）に固定し、過電圧検知ヒューズと電池側出力（２１Ｈ）とを接続する工程とを含む。

Description

電源装置及びその製造方法
　本発明は、電源装置及びその製造方法に関する。
　多数の二次電池セルを直列、並列に接続した電源装置は、サーバーのバックアップ用電源として、あるいは据え置き型の蓄電用途で家庭用、事業所用、工場用の電源装置として、さらにはハイブリッド車や電気自動車、電動カートや電動スクータなどの車両の駆動用、アシスト自転車や電動工具の駆動用電力源等に用いられている。このような電源装置は、二次電池セルを多数、直列に接続して高出力化を図っている。
　例えば図６の分解斜視図に示す電源装置６００は、複数の二次電池セル６０１を保持する電池ユニット６０２と、この二次電池セル６０１の充放電を制御する制御回路や過電圧検知ヒューズを実装した回路基板６０４を備えている。
　また電源装置は、二次電池セルを過電圧から保護すべく、過電圧を検知して溶断する過電圧検知ヒューズを設けている。このような過電圧検知ヒューズを設けた電源装置の回路図を、図７に示す。この図に示すように、電源装置６００は、電池ユニット６０２と、回路ユニット６０３とを接続している。電池ユニット６０２は、二次電池セル６０１を多数、直列に接続して、電池側グランド端子６２１Ｇと電池側総プラス端子６２１Ｈとが設けられている。一方、回路ユニット６０３は、電池ユニット６０２との接続に供される接続端子６４１と、外部端子６４８、６４９とを有し、接続端子６４１と外部端子６４８、接続端子６４１と外部端子６４９を各々結ぶ導電路を有する。また、回路ユニット６０３では、接続端子６４０と外部端子６４８とを結ぶ正極側の導電路中に、ヒューズモジュール６３４、充電用スイッチング素子６４４、および放電用スイッチング素子６４５が介挿されている。ヒューズモジュール６３４は、直列接続された２つの温度ヒューズ６３４ａ、６３４ａと、その接続点に一端が接続された加熱抵抗６３４ｂとの組み合わせにより構成されている。加熱抵抗６３４ｂの他端は、加熱抵抗用スイッチング素子６５０を介して、接続端子６４１と外部端子６４９とを結ぶグランド側の導電路に接続されている。なお加熱抵抗６３４ｂの他端は、必ずしもグランド側に接続する構成に限られず、回路構成によっては、二次電池セル６０１の中間電位に接続されることもある。また加熱抵抗用スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ等の各種のスイッチング素子を適宜利用できる。
　回路ユニット６０３において、接続端子６４１は、それぞれ制御部６４６に接続されており、制御部６４６は、各二次電池セル６０１の電圧を監視するようになっている。また、制御部６４６は、加熱抵抗用スイッチング素子６５０のゲートにも接続されており、二次電池セル６０１の電圧が過電圧などの異常状態であると判断した場合に、加熱抵抗用スイッチング素子６５０をＯＮにし、加熱抵抗６３４ｂを加熱して温度ヒューズ６３４ａを溶断するようになっている。
　このような電源装置の組立時においては、作業性の観点から電源装置とセルブロックの直列接続部との接続順を規定しないランダム接続が求められている。しかしながら、二次電池セルを多数直列に接続した直列接続部に、過電圧検知ヒューズを含む回路基板を接続する際、過電圧検知ヒューズを含む溶断パスとなる回路部位も含めてランダム接続をすると、接続時の過電圧保護ＩＣの瞬間的な検出動作等によって、過電圧検知ヒューズを誤溶断してしまうことがあった。特に図６に示すように、電池ユニットに回路ユニットを載せて接続する際は、複数の端子のどれが最初に触れるかを管理することは容易でなく、接続の仕方によっては過電圧検知ヒューズの誤溶断が組立時に生じる可能性があった。このため、ランダム接続はできず、回路側のグランドと電池側のグランドから順番に、回路基板と各セル直列接続部とを高電圧側に向かって接続していく必要があり、接続順が規定されるため、作業性が悪くなり時間を要するという問題があった。
特開２０１４－１０２９６８号公報
　本発明の目的の一は、組立時のヒューズの誤溶断を回避し作業性を高めた電源装置及びその製造方法を提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
　上記の目的を達成するために、本発明の第１の形態に係る電源装置の製造方法は、複数の二次電池セルを少なくとも直列接続し、該直列接続された低電圧側の電池側グランドと、高電圧側の電池側出力とを備える電池ユニットと、前記電池ユニットと電気接続され、充放電を制御すると共に、過電圧を検出して溶断する過電圧検知ヒューズを備える回路ユニットと、を備える電源装置の製造方法であって、前記過電圧検知ヒューズと前記電池側出力とを接続する、着脱式のリード部材を外した状態で、前記電池ユニットに設けた、前記直列接続された複数の二次電池セルの少なくとも一部の中間電位と電気接続された一以上の電池側中間端子を、前記回路ユニットに設けた、一以上の回路側中間端子と、それぞれ接続する工程と、前記リード部材を前記回路ユニットに固定し、前記過電圧検知ヒューズと前記電池側出力とを接続する工程と、を含む。これにより、電源装置の組立時には着脱式のリード部材を外しておくことで回路ユニットの過電圧検知ヒューズを電気的に分離でき、電池ユニットの電池側中間端子と回路ユニットの回路側中間端子を接続する際に過電圧検知ヒューズを誤溶断する事態を回避できる。また電池側中間端子と回路側中間端子とのランダム接続を実現することにより、回路ユニットと電池ユニットとの接続の作業性を高め、生産効率を向上できる。
　また、本発明の第２の形態に係る電源装置の製造方法は、上記において、前記回路ユニットは、前記複数の二次電池セルの少なくともいずれかの過電圧を監視する過電圧保護回路を備えており、前記過電圧保護回路は、前記二次電池セルの過電圧を検出すると、前記過電圧検知ヒューズを溶断するよう構成している。これにより、電源装置の組み立て時において、過電圧保護回路を電気接続する際に誤って過電圧の検出信号を発することがあっても、過電圧検知ヒューズを電気的に分離しておくことで溶断が生じず、組立時の意図しない破損から保護する利点が得られる。
　さらに、本発明の第３の形態に係る電源装置は、複数の二次電池セルを少なくとも直列接続し、該直列接続された低電圧側の電池側グランドと、高電圧側の電池側出力とを備える電池ユニットと、前記電池ユニットと接続される回路ユニットとを備える電源装置であって、前記電池ユニットは、前記直列接続された複数の二次電池セルの少なくとも一部の中間電位と電気接続された一以上の電池側中間端子を備え、前記回路ユニットは、前記複数の二次電池セルの少なくともいずれかと、前記一以上の電池側中間端子を介して接続される一以上の回路側中間端子と、前記電池側出力と接続されて、該複数の二次電池セルの過電圧を検出して溶断する過電圧検知ヒューズと、前記過電圧検知ヒューズと前記電池側出力との間に介在される、着脱式のリード部材と、を備える。上記構成により、電源装置の組立時には着脱式のリード部材を外しておくことで回路ユニットの過電圧検知ヒューズを電気的に分離でき、電池ユニットの電池側中間端子と回路ユニットの回路側中間端子を接続する際に過電圧検知ヒューズを誤溶断する事態を回避できる。また電池側中間端子と回路側中間端子とのランダム接続を実現することにより、回路ユニットと電池ユニットとの接続の作業性を高め、生産効率を向上できる。
　さらにまた、本発明の第４の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記回路ユニットは、前記複数の二次電池セルの過電圧を監視する過電圧保護回路を備えており、前記過電圧保護回路は、前記二次電池セルの過電圧を検出すると、前記過電圧検知ヒューズを溶断するよう構成している。上記構成により、電源装置の組み立て時において、過電圧保護回路を電気接続する際に誤って異常を検出することがあっても、過電圧検知ヒューズを溶断させる事態を回避し、組立時の意図しない破損から保護する利点が得られる。
　さらにまた、本発明の第５の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記リード部材が、金属製のバスバーで構成されている。上記構成により、大電流の流れるリード部材を回路ユニットに容易に着脱することが可能となる。
　さらにまた、本発明の第６の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記リード部材が、コネクタ付きリード線、又はワイヤークリップを備えている。
　さらにまた、本発明の第７の形態に係る電源装置は、複数の二次電池セルを少なくとも直列接続し、該直列接続された低電圧側の電池側グランドと、高電圧側の電池側出力とを備える電池ユニットと、前記電池ユニットと接続される回路ユニットと、を備える電源装置であって、前記電池ユニットは、前記直列接続された複数の二次電池セルの少なくとも一部の中間電位と電気接続された一以上の電池側中間端子を備え、前記回路ユニットは、前記複数の二次電池セルの少なくともいずれかと、前記一以上の電池側中間端子を介して接続される一以上の回路側中間端子と、前記電池側出力と接続されて、該複数の二次電池セルの過電圧を検出して溶断する過電圧検知ヒューズと、を備えており、前記過電圧検知ヒューズは、直列接続された２つの温度ヒューズと、前記温度ヒューズの接続点に一端が接続され、通電時に発熱して前記温度ヒューズを溶断する加熱抵抗と、を備え、前記過電圧検知ヒューズが、前記回路ユニットに対し着脱式のユニット状に構成されている。上記構成により、電源装置の組立時には着脱式のリード部材を外しておくことで回路ユニットの過電圧検知ヒューズを電気的に分離でき、電池ユニットの電池側中間端子と回路ユニットの回路側中間端子を接続する際に過電圧検知ヒューズを誤溶断する事態を回避できる。また電池側中間端子と回路側中間端子とのランダム接続を実現することにより、回路ユニットと電池ユニットとの接続の作業性を高め、生産効率を向上できる。
本発明の実施形態１に係る電源装置を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態１に係る電源装置を示す回路図である。 図２の電源装置の組み立て時において、リード部材を外した状態を示す回路図である。 実施形態１に係る電源装置の平面図である。 実施形態２に係る電源装置の組み立て時において、ヒューズユニットを外した状態を示す回路図である。 従来の電源装置を示す分解斜視図である。 従来の過電圧検知ヒューズを設けた電源装置を示す回路図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
　本発明の電源装置は、サーバー用のバックアップ電源、ハイブリッド車や電気自動車などの電動車両に搭載されて走行モータに電力を供給する電源、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの発電電力を蓄電する電源、あるいは深夜電力を蓄電する電源用など、種々の用途に使用され、特に大電力、大電流の用途に好適な電源として使用される。以下、本発明の一実施形態として、サーバー用のバックアップ電源として用いる電源装置について説明する。
［実施形態１］
　本発明の実施形態１に係る電源装置１００を図１の分解斜視図に示す。この図に示す電源装置１００は、電池ユニット２と、電池ユニット２の一面に載置される回路ユニット３とを備える。電池ユニット２は、複数の二次電池セル１を保持している。回路ユニット３は、回路基板４０を備える。
（二次電池セル１）
　各二次電池セル１は、その外装缶を円筒形とする円筒形二次電池セルである。円筒形二次電池セル１は、両側の端面に電極面を有する。複数の二次電池セル１は、少なくとも直列に接続されている。好ましくは、直列接続された二次電池セル１をさらに並列に接続している。このように直列接続を含む二次電池セル１で構成された電池集合体の出力は、電源装置１００から出力される。二次電池セル１は、円筒形のリチウムイオン二次電池である。ただ本発明の電源装置は、二次電池セルを円筒形電池には特定せず、またリチウムイオン二次電池にも特定しない。電池セルには、充電できるすべての電池、例えばニッケル水素電池セルなども使用できる。
（電池ホルダ１０）
　電池ユニット２は、複数の二次電池セル１を保持するための部材である。この電池ユニット２は、円筒形二次電池セル１を挿入可能な円筒形の電池保持部を形成した電池ホルダ１０を備える。図１の電池ホルダ１０は、電池保持部を二段として、上下段で電池保持部の円筒の中心をオフセットさせて配置することで、全体の厚みを抑えている。この電池ホルダ１０は、絶縁性、耐熱性に優れた材質で構成され、例えばポリカーボネートＡＢＣ樹脂製とする。
　電池ホルダ１０は、複数のサブホルダに分割して、二次電池セル１を両側から挟み込むように構成している。二次電池セル１の中間部分は、サブホルダから露出された状態となる。また、サブホルダ同士で二次電池セル１を狭持した状態で、電池ホルダ１０の側面にリード板２０が固定され、二次電池セル１とリード板２０とを溶接する。リード板２０を所定の位置に位置決めするよう、電池ホルダ１０の側面には、リード板２０の外形に沿ったリード位置決めガイドが形成される。
　さらに電池ホルダ１０は、複数のリード板２０と、電池側グランド端子３０を備える。複数のリード板２０は、電池側中間端子２１を備えている。電池側中間端子２１は、複数の二次電池セル１の少なくともいずれかと電気接続される。
（リード板２０）
　各リード板２０は、電池ホルダ１０の側面に配置されて、複数の二次電池セル１の電極面と接続される。リード板２０は、複数の二次電池セル１を直列、並列に接続するために用いられる。特に、リチウムイオン二次電池等の高容量の二次電池セル１を用いる場合は、各二次電池セル１の状態を把握するため、各リード板２０の電位を検出することで、このリード板２０と並列に接続された二次電池セル１の集合体の電圧を把握することができる。この例では、６本の二次電池セル１を並列に接続し、かつこれを７組直列に接続した、計４２本の二次電池セル１で構成される電池集合体としている。
　また複数のリード板２０は、隣接する二次電池セル１の電極端子同士をそれぞれ電気接続する。さらに複数のリード板２０の内、複数の二次電池セル１が直列に電気接続された電池接続体の総出力のグランド側となるリード板をグランドリード板２０Ｇとし、このグランドリード板２０Ｇに電池側グランド端子３０が接続されている。また電池接続体の総出力のＨＩＧＨ側となるリード板を出力リード板２０Ｈとする。
　電池側グランド端子３０は、複数の二次電池セル１を直列及び／又は並列に電気接続した総出力のグランド側と接続されている。この電池側グランド端子３０は、電池ホルダ１０から外部に引き出されている。
　さらに電池ホルダ１０の上面は、回路基板４０を載置する載置面１１としている。基板載置面には、回路基板を保持する枠体を形成してもよい。あるいは、回路基板を保持する基板ホルダを別途設けてもよい。
（回路基板４０）
　回路基板４０は、載置面１１に載置される。回路基板４０には、二次電池セル１が直列や並列に接続された電池集合体の中間の電位を検出する電圧検出回路や、充放電を制御する制御回路、安全回路等の電子回路が実装される。電池集合体を構成する直列接続された複数の二次電池セル１の中間電位は、リード板２０の電位から検出されて電圧検出回路に入力される。
　この電源装置１００の回路図を、図２に示す。この図に示す電源装置１００は、電池ユニット２と、回路ユニット３を備える。
（電池ユニット２）
　電池ユニット２は、複数の二次電池セル１を有する。複数の二次電池セル１は、直列接続されている。なお図２においては説明を簡略化するため図示しないものの、直列接続された電池接続体を、並列接続することもできる。また電池ユニット２は、直列接続された低電圧側の電池側グランド２１Ｇと、高電圧側の電池側出力２１Ｈとを備える。電池側グランド２１Ｇは、グランドリード板２０Ｇと、また電池側出力２１Ｈは出力リード板２０Ｈと、それぞれ接続される。さらに電池ユニット２は、直列接続された複数の二次電池セル１の少なくとも一部の中間電位と電気接続された一以上の電池側中間端子２１を備える。
　図２に示すように、電池ユニット２は、負極側の電池側グランド２１Ｇが回路ユニット３における回路側グランド端子４６に接続され、正極側の電池側出力２１Ｈが回路側ＨＩＧＨ端子４１Ｈに接続されている。電池側中間端子２１は、回路側中間端子４１を介して制御部４３に接続されている。回路側中間端子４１は、負極側の外部端子４９に導電路を介して接続されている。電池側出力２１Ｈは、導電路を介して正極側の外部放電端子４７及び外部充電端子４８に接続されている。電池側出力２１Ｈと外部放電端子４７との間は、電池ユニット２の放電経路ＤＰを構成する。放電経路ＤＰを介した放電制御は、上位電源やシステム側で行う。
　接続端子と外部充電端子４８との間を結ぶ充放電経路ＣＰ中には、ヒューズモジュール３４、充電用スイッチング素子４４、および放電用スイッチング素子４５が直列に介挿されている。充電用スイッチング素子４４および放電用スイッチング素子４５は、各ゲートが制御部４３に接続されている。
　このように図２の例では、電池側出力２１Ｈに対し、外部放電端子４７とつながる放電経路ＤＰを、外部充電端子４８につながる充放電経路ＣＰとは別に設けている。例えば蓄電サーバーバックアップ用の電源装置のように、放電経路が１００Ａクラスの大電流の場合は、このように充放電経路ＣＰとは別に放電経路ＤＰを設けることで、大電流の放電に対応し易くできる。ただ本発明は、このような放電専用の経路を別途設ける構成に限定されるものでなく、放電経路を有しない構成においても適用可能である。すなわち、図２の回路例において、放電経路ＤＰを省いてもよい。例えば放電電流が比較的小さい場合は、大電流に対応した高価でサイズの大きい過電圧検知ヒューズを省き、回路構成の簡素化や小型化、低コスト化が図られる。この場合は、過電圧検知ヒューズを充放電経路ＣＰに配置する。
　ヒューズモジュール３４は、互いに直列接続されてなる温度ヒューズ３４ａ、３４ａと、その接続点に一端が接続されてなる加熱抵抗３４ｂとで構成されている。ヒューズモジュール３４における加熱抵抗３４ｂの他端は、制御部４３に接続されている。また、加熱抵抗用スイッチング素子を介して、電池側中間端子２１と外部端子４９とを結ぶ導電路に接続してもよい。この場合、加熱抵抗用スイッチング素子のゲートは、制御部４３に接続され、制御部４３でもって加熱抵抗用スイッチング素子を制御することにより、加熱抵抗３４ｂの動作を規定する。
（回路ユニット３）
　回路ユニット３は、充放電回路や過電圧保護回路を構成する複数の電子部品を実装した回路基板を備える。回路ユニット３は、回路側中間端子４１と、外部放電端子４７と、外部充電端子４８と、制御部４３と、ヒューズモジュール３４と、リード部材５０と、充電用スイッチング素子４４と、放電用スイッチング素子４５と、第二過電圧保護回路４３Ｂを備える。回路側中間端子４１は、複数の二次電池セル１の少なくともいずれかと、一以上の電池側中間端子２１を介して接続されている。
　制御部４３は、充電用スイッチング素子４４と放電用スイッチング素子４５を制御して、電池ユニット２の充放電を行う。充電用スイッチング素子４４や放電用スイッチング素子４５は、ＦＥＴが好適に利用できる。また、ＦＥＴは図２等に示したｎチャンネル型の他、ｐチャンネル型を使用してもよい。さらに、図２等の例では、左側に充電用のＦＥＴを、右側に放電用のＦＥＴを配置し、これらＦＥＴのドレイン端子同士を接続した構成を示しているが、これに限らず、例えば左側に放電用ＦＥＴを、右側に充電用ＦＥＴを配置し、ＦＥＴのソース端子同士を接続した構成としてもよい。さらにまた、充電用ＦＥＴと放電用ＦＥＴの間に、抵抗を介在させるなど、適宜必要な素子を付加してもよい。加えて、これら充電用スイッチング素子４４や放電用スイッチング素子４５を、複数個のＦＥＴで構成してもよい。例えば複数個のＦＥＴを並列接続して、定格電流の少ない素子を利用できる。
　また制御部４３は、過電圧保護回路を実現する。すなわち、複数の二次電池セル１を直列接続した中間電位を、電池側中間端子２１及び回路側中間端子４１を介して監視し、所定の電圧に至ると過電圧とみなして、ヒューズモジュール３４を動作させて電流を遮断する。
　さらにこの回路ユニット３は、第二過電圧保護回路４３Ｂを備えている。第二過電圧保護回路４３Ｂは、上述した制御部４３の過電圧保護回路とは別に、電池ユニット２の充電時に、充電電流を監視して安全性を高めている。この第二過電圧保護回路４３Ｂは、省略してもよい。
（ヒューズモジュール３４）
　ヒューズモジュール３４は、二次電池セル１の過電圧を検出して溶断する過電圧検知ヒューズとして機能する。このヒューズモジュール３４は、直列接続された２つの温度ヒューズ３４ａ、３４ａと、これら温度ヒューズ３４ａ同士の接続点に一端が接続され、通電時に発熱して温度ヒューズ３４ａを溶断する加熱抵抗３４ｂとを備える。加熱抵抗６３４ｂは、制御部４３や第二過電圧保護回路４３Ｂによって制御される。例えば加熱抵抗６３４ｂにＭＯＳＦＥＴ等の加熱抵抗用スイッチング素子を接続させて、加熱抵抗６３４ｂを動作させてもよい。この場合、加熱抵抗用スイッチング素子の他端は、要求される駆動電圧や耐圧等に応じて、グランド側の導電路に接続してもよいし、電池ユニット２の中間電位に接続してもよい。
（リード部材５０）
　リード部材５０は、ヒューズモジュール３４と電池側出力２１Ｈとの間に介在される。このリード部材５０は、回路ユニット３に対し着脱式としている。リード部材５０を回路ユニット３から取り外すことで、図３に示すようにヒューズモジュール３４を電気的に分離できる。これにより、電源装置１００の組立時には着脱式のリード部材５０を外しておくことで、電池ユニット２の電池側中間端子２１と回路ユニット３の回路側中間端子４１を接続する際に、過電圧保護回路等が誤作動して過電圧検知ヒューズを誤溶断する事態を回避できる。また電池側中間端子２１と回路側中間端子４１とのランダム接続を実現することにより、回路ユニット３と電池ユニット２との接続の作業性を高め、生産効率を向上できる。
　充放電経路ＣＰに介在させるヒューズモジュール３４は、回路基板４０上に実装されている。リード部材５０は、回路基板４０上でヒューズモジュール３４と放電経路ＤＰとを接続している。このリード部材５０は、リード線や金属製のバスバー等で構成できる。
　また、電流値が大きい場合等、過電圧検知ヒューズが大きい場合には、回路基板上に実装するのでなく、過電圧検知ヒューズを含むヒューズモジュールを別部材として準備することもある。例えば過電圧検知ヒューズ等をケースに収めたユニット状にヒューズモジュールを構成することもある。このような場合にも本願発明は適用可能であり、回路基板４０とヒューズモジュール３４とをリード部材５０でもって接続する。例えば図４の例では、回路基板とは別の基板にヒューズモジュール３４を実装しており、この間をバスバーで構成したリード部材５０で電気接続している。このような構成により、大電流の流れるリード部材５０を回路ユニット３に容易に着脱することが可能となる。
　またリード部材５０はこのようなバスバーに限定されるものでなく、例えばコネクタ付きのリード線やワイヤークリップ等の可撓性のある部材で構成してもよい。またヒューズモジュール３４は、回路基板上に実装することも可能である。この場合、リード部材５０を着脱し易い可撓性のある部材で構成することは、有効となる。また本明細書において着脱式とは、必ずしも物理的にリード部材５０を完全に分離できる構成に限らず、一時的に通電を物理的に遮断できる態様を取れれば足りる。例えば、上述したリード線やワイヤークリップの場合、一端をヒューズモジュールや電池側出力の一方に固定しつつ、他端を自由端として、ヒューズモジュールや電池側出力の他方にクリップや丸端子、コネクタ等で係合や係止、挟持、挿抜、螺合等の方法で連結するよう構成してもよい。あるいは、リードワイヤの一端を固定し、他端をリード板の切り欠きなどに係止させる構成としてもよい。あるいはまた、開閉式のスイッチを設けることで、物理的に遮断してもよい。
［電源装置の製造方法］
　以下、この電源装置の製造方法を説明する。まず、着脱式のリード部材５０を外した状態で、電池ユニット２に回路ユニット３接続する。例えば図１に示すように、電池ユニット２の一面に回路ユニット３を載置して、電池ユニット２の電池側中間端子２１を、回路ユニット３の回路側中間端子４１と、それぞれ接続する。そしてリード部材５０を回路ユニット３に固定し、過電圧検知ヒューズと電池側出力２１Ｈとを接続する。これにより、過電圧検知ヒューズを含む回路ユニット３を、電池直列体にほぼ同時にランダム接続する際に、過電圧検知ヒューズを誤溶断することなく、回路基板を取り付けることができる。またランダム接続を実現することにより、短時間で基板とセルブロックとを接続でき生産効率を上げることができる。
［実施形態２］
　さらに、本発明はヒューズモジュール３４と電池側出力２１Ｈとを接続するリード部材５０を着脱式とする他、ヒューズモジュール自体を着脱式としてもよい。このような構成を実施形態２に係る電源装置２００として、図５の回路図に示す。この図に示す電源装置２００において、上述した実施形態１と同様の部材は、同一の符号を付して詳細説明を省略する。この図における電源装置２００は、リード部材に変えて、ヒューズモジュールをユニット式のヒューズユニット３４’として、回路ユニット３に対し着脱可能としている。この構成であっても、同様に電源装置２００の組み立て時において、温度ヒューズ３４ａをへの通電を物理的に遮断できるので、仮に過電圧保護回路が誤って過電圧を検出しても、加熱抵抗３４ｂが加熱されて温度ヒューズ３４ａが溶断する事態を回避できる。またこの構成であれば、温度ヒューズ３４ａが溶断した後も、ヒューズユニット３４’を交換することで、再度利用可能とできる。反面、実施形態１に係るリード部材５０は、端子が２箇所で済むところ、実施形態２に係るヒューズユニット３４’は端子が３箇所となる。
　本発明に係る電源装置及びその製造方法は、コンピュータサーバーの電源モジュールに搭載可能なバックアップ電源装置として好適に利用できる。また、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用、あるいはＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源等の用途にも適宜利用できる。
１００、２００…電源装置
１…二次電池セル
２…電池ユニット
３…回路ユニット
１０…電池ホルダ
１１…載置面
２０…リード板
２０Ｈ…出力リード板
２０Ｇ…グランドリード板
２１…電池側中間端子
２１Ｈ…電池側出力
２１Ｇ…電池側グランド
３０…電池側グランド端子
３４…ヒューズモジュール；３４’…ヒューズユニット
３４ａ…温度ヒューズ；３４ｂ…加熱抵抗
４０…回路基板
４１…回路側中間端子
４１Ｈ…回路側ＨＩＧＨ端子
４３…制御部
４３Ｂ…第二過電圧保護回路
４４…充電用スイッチング素子
４５…放電用スイッチング素子
４６…回路側グランド端子
４７…外部放電端子
４８…外部充電端子
４９…外部端子
５０…リード部材
６００…電源装置
６０１…二次電池セル
６０２…電池ユニット
６０３…回路ユニット
６０４…回路基板
６２１Ｈ…電池側総プラス端子
６２１Ｇ…電池側グランド端子
６３４…ヒューズモジュール
６３４ａ…温度ヒューズ
６３４ｂ…加熱抵抗
６４０…接続端子
６４１…接続端子
６４４…充電用スイッチング素子
６４５…放電用スイッチング素子
６４６…制御部
６４８…外部端子
６４９…外部端子
６５０…加熱抵抗用スイッチング素子
ＤＰ…放電経路
ＣＰ…充放電経路

Claims (7)

  1. 　複数の二次電池セルを少なくとも直列接続し、該直列接続された低電圧側の電池側グランドと、高電圧側の電池側出力とを備える電池ユニットと、
    　前記電池ユニットと電気接続され、充放電を制御すると共に、過電圧を検出して溶断する過電圧検知ヒューズを備える回路ユニットと、
    を備える電源装置の製造方法であって、
    　前記過電圧検知ヒューズと前記電池側出力とを接続する、着脱式のリード部材を外した状態で、
    　　前記電池ユニットに設けた、前記直列接続された複数の二次電池セルの少なくとも一部の中間電位と電気接続された一以上の電池側中間端子を、
    　　前記回路ユニットに設けた、一以上の回路側中間端子と、それぞれ接続する工程と、
    　前記リード部材を前記回路ユニットに固定し、前記過電圧検知ヒューズと前記電池側出力とを接続する工程と、
    を含む電源装置の製造方法。
  2. 　請求項１に記載の電源装置の製造方法であって、
    　前記回路ユニットは、前記複数の二次電池セルの少なくともいずれかの過電圧を監視する過電圧保護回路を備えており、
    　前記過電圧保護回路は、前記二次電池セルの過電圧を検出すると、前記過電圧検知ヒューズを溶断するよう構成してなる電源装置の製造方法。
  3. 　複数の二次電池セルを少なくとも直列接続し、該直列接続された低電圧側の電池側グランドと、高電圧側の電池側出力とを備える電池ユニットと、
    　前記電池ユニットと接続される回路ユニットと、
    を備える電源装置であって、
    　前記電池ユニットは、前記直列接続された複数の二次電池セルの少なくとも一部の中間電位と電気接続された一以上の電池側中間端子を備え、
    　前記回路ユニットは、
    　　前記複数の二次電池セルの少なくともいずれかと、前記一以上の電池側中間端子を介して接続される一以上の回路側中間端子と、
    　　前記電池側出力と接続されて、該複数の二次電池セルの過電圧を検出して溶断する過電圧検知ヒューズと、
    　　前記過電圧検知ヒューズと前記電池側出力との間に介在される、着脱式のリード部材と、
    を備えてなる電源装置。
  4. 　請求項３に記載の電源装置であって、
    　前記回路ユニットは、前記複数の二次電池セルの過電圧を監視する過電圧保護回路を備えており、
    　前記過電圧保護回路は、前記二次電池セルの過電圧を検出すると、前記過電圧検知ヒューズを溶断するよう構成してなる電源装置。
  5. 　請求項３又は４に記載の電源装置であって、
    　前記リード部材が、金属製のバスバーで構成されてなる電源装置。
  6. 　請求項３又は４に記載の電源装置であって、
    　前記リード部材が、コネクタ付きリード線、又はワイヤークリップを備えてなる電源装置。
  7. 　複数の二次電池セルを少なくとも直列接続し、該直列接続された低電圧側の電池側グランドと、高電圧側の電池側出力とを備える電池ユニットと、
    　前記電池ユニットと接続される回路ユニットと、
    を備える電源装置であって、
    　前記電池ユニットは、前記直列接続された複数の二次電池セルの少なくとも一部の中間電位と電気接続された一以上の電池側中間端子を備え、
    　前記回路ユニットは、
    　　前記複数の二次電池セルの少なくともいずれかと、前記一以上の電池側中間端子を介して接続される一以上の回路側中間端子と、
    　　前記電池側出力と接続されて、該複数の二次電池セルの過電圧を検出して溶断する過電圧検知ヒューズと、
    を備えており、
    　前記過電圧検知ヒューズは、
    　　直列接続された２つの温度ヒューズと、
    　　前記温度ヒューズの接続点に一端が接続され、通電時に発熱して前記温度ヒューズを溶断する加熱抵抗と、
    を備え、
    　前記過電圧検知ヒューズが、前記回路ユニットに対し着脱式のユニット状に構成されてなる電源装置。
PCT/JP2022/001893 2021-01-29 2022-01-20 電源装置及びその製造方法 WO2022163478A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280011833.0A CN116888816A (zh) 2021-01-29 2022-01-20 电源装置及其制造方法
EP22745699.3A EP4287352A1 (en) 2021-01-29 2022-01-20 Power source device and method for manufacturing same
JP2022578296A JPWO2022163478A1 (ja) 2021-01-29 2022-01-20
US18/262,029 US20240079749A1 (en) 2021-01-29 2022-01-20 Power source device and method for manufacturing same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-013123 2021-01-29
JP2021013123 2021-01-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022163478A1 true WO2022163478A1 (ja) 2022-08-04

Family

ID=82653396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/001893 WO2022163478A1 (ja) 2021-01-29 2022-01-20 電源装置及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240079749A1 (ja)
EP (1) EP4287352A1 (ja)
JP (1) JPWO2022163478A1 (ja)
CN (1) CN116888816A (ja)
WO (1) WO2022163478A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001176561A (ja) * 1999-12-14 2001-06-29 Toshiba Battery Co Ltd 二次電池装置
JP2007143284A (ja) * 2005-11-17 2007-06-07 Matsushita Electric Works Ltd 電動工具用の電池パック
JP2009097954A (ja) * 2007-10-16 2009-05-07 Sony Corp 電池パックおよび二次電池の残容量補正方法
JP2014102968A (ja) 2012-11-20 2014-06-05 Sanyo Electric Co Ltd 電池パックとその製造方法
JP2018082535A (ja) * 2016-11-15 2018-05-24 株式会社ケーヒン 回路保護装置及び電源監視装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001176561A (ja) * 1999-12-14 2001-06-29 Toshiba Battery Co Ltd 二次電池装置
JP2007143284A (ja) * 2005-11-17 2007-06-07 Matsushita Electric Works Ltd 電動工具用の電池パック
JP2009097954A (ja) * 2007-10-16 2009-05-07 Sony Corp 電池パックおよび二次電池の残容量補正方法
JP2014102968A (ja) 2012-11-20 2014-06-05 Sanyo Electric Co Ltd 電池パックとその製造方法
JP2018082535A (ja) * 2016-11-15 2018-05-24 株式会社ケーヒン 回路保護装置及び電源監視装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20240079749A1 (en) 2024-03-07
CN116888816A (zh) 2023-10-13
JPWO2022163478A1 (ja) 2022-08-04
EP4287352A1 (en) 2023-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100920207B1 (ko) 전지모듈 어셈블리 제조용 전원 스위칭 모듈
KR200491964Y1 (ko) 배터리 디스커넥트 유닛
US8294293B2 (en) High-voltage electrical component unit for vehicles
JP7218308B2 (ja) バッテリシステムの流れ込み電流遮断方法及びバッテリシステム、バッテリシステムを備える電源装置及び蓄電装置
JP6277057B2 (ja) バッテリパック、バッテリシステム、及び放電方法
CN103066339B (zh) 整体式单元电压感测线路熔断装置
KR102249889B1 (ko) 이차 전지용 보호 장치
KR20130043258A (ko) 안전성이 향상된 전지팩
US9379367B2 (en) Stacking type battery pack having connecting member made of different metals
KR101524002B1 (ko) 자동 전자 개폐기를 적용한 전지팩
US20120155036A1 (en) Hybrid circuit
KR102259215B1 (ko) 배터리 보호 장치
WO2022163478A1 (ja) 電源装置及びその製造方法
WO2022163477A1 (ja) 電源装置及びその製造方法
KR102364930B1 (ko) 커버레이를 포함하는 전지팩
EP3471172B1 (en) Disconnectable bus bar for a battery system and battery system including the same
KR200482372Y1 (ko) 파워릴레이 어셈블리
US9768433B2 (en) Multi-layered terminal having thermal fuse for a traction battery cell
JP6116223B2 (ja) 保護回路、バッテリユニット
KR20210088984A (ko) Hv 와이어 어셈블리를 포함하는 배터리 팩 및 상기 배터리 팩의 제조 방법
CN114930634A (zh) 具有用于防止短路的熔断器盒支架的电池组
CN115606071A (zh) 保护电路
WO2018141444A1 (en) Device for discharging a battery cell and battery cell
TWM557480U (zh) 能提供備用電能之載具用電池模組結構
KR20170103231A (ko) 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22745699

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022578296

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18262029

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280011833.0

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022745699

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022745699

Country of ref document: EP

Effective date: 20230829