JP2011008954A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のセルを直列接続することにより構成される組電池の所定の二つのセルの電気的な接続をより確実に解除できる構成で電源装置における電気的なロスをより抑制すると共に電源装置の小型化を図る。
【解決手段】組電池３０の隣接する所定の二つのセル３４の接続端子に直接に接続された導電板４４を有しケース２２に取り付けられた固定部４２と、固定部４２に対して着脱させることにより導電板４４の電気的な接続および接続の解除が可能な接続解除部５０と、からなるサービスプラグ４０を備える。これにより、セル３４の接続端子から電線を引き出すものに比して電源装置の電気的なロスの抑制と小型化を図ることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、電源装置に関する。

従来、この種の電源装置としては、車両の動力電線から電線を引き出し、その端部である端子に取付体を取り付けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電源装置では、ハンドル部を有する導電体を取付体に対して着脱することにより車両の動力電線の電気的な接続および接続を解除することができ、車両の修理や点検，事故などのときに動力電線の電気的な接続を解除することで安全性を確保することができる。

特開平９−２６５８７４号公報

しかしながら、上述の電源装置では、動力電線から電線を引き出すため、引き出された電線のスペースが必要となると共に電線とケースなどとの絶縁性の確保も必要となる。また、動力電線から電線を引き出すと、電源装置における銅損が大きくなると共に電線から生じるノイズの影響が大きくなる場合がある。

本発明の電源装置は、複数のセルを直列接続することにより構成される組電池の所定の二つのセルの電気的な接続をより確実に解除できる構成で電源装置における電気的なロスをより抑制すると共に電源装置の小型化を図ることを主目的とする。

本発明の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電源装置は、
複数のセルを直列接続することにより構成される組電池と、該組電池を収納するケースと、前記ケースの外側に取り付けられて前記複数のセルのうち隣接する所定の二つのセルを直列接続する際に用いられる接続機構と、を備える電源装置であって、
前記接続機構は、前記所定の二つのセルのうちの一方の正極側端子に直接に接続された第１の導電板と前記所定の二つのセルのうちの他方の負極側端子に直接に接続された第２の導電板とを有し前記ケースに取り付けられた固定部と、前記固定部に対して着脱可能で前記固定部に取り付けたときに前記第１の導電板と前記第２の導電板とを電気的に接続し、前記固定部から取り外したときに前記第１の導電板と前記第２の導電板との電気的な接続を解除する接続解除部と、により構成されてなる、
ことを要旨とする。

この本発明の電源装置では、接続解除部を固定部から取り外すことで、複数のセルを直列接続することにより構成される組電池の所定の二つのセルの電気的な接続をより確実に解除することができ、作業や点検時に安全性を確保することができる。また、組電池の隣接する所定の二つのセルに直接に固定部の導電板が接続されるから、セルから電線が引き出されるものに比して電源装置の銅損を小さくして電気的なロスをより抑制することができ、電線のためのスペースを必要としないため電源装置の小型化を図ることができる。なお、「所定の二つのセル」としては、第１の導電板側と第２の導電板側とに接続されたセルの数が略均等となるような二つのセルとすることもできる。

こうした本発明の電源装置において、前記組電池は、前記所定の二つのセルの前記正極側端子および前記負極側端子が側面に位置するよう形成され、前記固定部は、前記所定の二つのセルの上部近傍で前記ケースに取り付けられてなり、前記第１の導電板および前記第２の導電板は、クランク状に形成されてなる、ものとすることもできる。こうすれば、より容易に導電板を短くすることができ、より容易に電源装置の電気的なロスの抑制と小型化を図ることができる。また、この態様の本発明の電源装置において、冷却媒体を前記ケースに設けられた圧送口を通じて前記複数のセルに圧送することにより前記組電池を冷却する冷却機器を備え、前記固定部は、前記圧送口と隣接して前記ケースに取り付けられてなる、ものとすることもできる。

また、本発明の電源装置において、前記組電池は、前記所定の二つのセルの前記正極側端子および前記負極側端子が所定の側面に位置するよう形成され、前記固定部は、前記所定の側面に対して垂直な前記ケースの側面に取り付けられてなり、前記第１の導電板および前記第２の導電板は、クランク状に形成されてなる、ものとすることもできる。こうすれば、特に所定の二つのセルが組電池の端部近傍に位置する場合などに導電板をより容易に短くすることができ、より容易に電源装置の電気的なロスの抑制と小型化を図ることができる。

本発明の一実施例としての電源装置２０の構成の概略を示す斜視図である。 図１の電源装置２０における組電池３０とサービスプラグ４０との電気的な接続関係の概略を示す回路図である。 図１における固定部４２を拡大した斜視図である。 サービスプラグ４０の分解斜視図である。 導電板４４と組電池３０との接続の断面図である。 変形例の電源装置１２０の外観の概略を示す斜視図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電源装置２０の構成の概略を示す斜視図であり、図２は、図１の電源装置２０における組電池３０とサービスプラグ４０との電気的な接続関係の概略を示す回路図である。なお、図１では、理解の容易のため、電源装置２０の一部分（図中、右上の部分）についてケース２２を破線で示すと共にケース２２内部の組電池３０を実線で示している。実施例の電源装置２０は、図１および図２に示すように、複数のセル３４が直列接続されることにより構成される組電池３０と、組電池３０を収納するケース２２と、ケース２２に取り付けられて組電池３０を冷却する冷却機器２６と、組電池３０の隣接する所定の二つのセル３４の電気的な接続および接続の解除が可能なサービスプラグ４０と、を備える。

組電池３０は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などとして構成された複数のセル３４を直列接続してなる複数のモジュール３２が直列接続されたものとして構成されている。組電池３０は、モジュール３２の両端の接続端子が組電池３０の側面に位置すると共に隣接するモジュール３２の接続端子（セル３４の接続端子）の極が異なるなるよう即ち組電池３０の側面に正極端子と負極端子とが交互に並ぶようモジュール３２が配列されて形成され、隣接するモジュール３２の接続端子を電気的に接続することにより複数のモジュール３２が直列接続されている。

ケース２２は、支持部材２４ａ，２４ｂに支持されて例えば図示しない車両のマウントなどに取り付けられ、上面と側面とにそれぞれ冷却機器２６の圧送口２６ａと排出口２６ｂとが設けられている。冷却機器２６は、ケース２２上面の圧送口２６ａに設けられた図示しない冷却ファンを駆動することにより外気や車内の空気などの冷却媒体を圧送口２６ａからケース２２内に圧送すると共に冷却媒体を排出口２６ｂから排出させて組電池３０を冷却することができる。

サービスプラグ４０は、ケース２２の上面において冷却機構２６の圧送口２６ａ近傍に取り付けられる固定部４２と、固定部４２に対して着脱可能に形成される接続解除部５０と、により構成されている。図３に、図１における固定部４２を拡大した斜視図を示し、図４に、サービスプラグ４０の分解斜視図を示す。固定部４２は、図３および図４に示すように、導電性の良好な材料（例えば、銅など）の板材に打ち抜き加工や折り曲げ加工などを施して形成された導電板４４，４５と、導電板４４，４５を支持するための台座４６と、導電板４４，４５を覆うためのカバー４７と、接続解除部５０を取り付け可能な差込受け４８と、から構成されている。導電板４４，４５は、モジュール３２の接続端子（セル３４の接続端子）を嵌挿可能な嵌挿孔４４ａ，４５ａがそれぞれ端部に形成されると共に嵌挿孔４４ａ，４５ａが形成された面から複数回略直角に折り曲げられてケース２２の形状に沿う形状としてのクランク状（階段形状）に形成されている。台座４６やカバー４７，差込受け４８は、それぞれ絶縁性の材料により形成され、例えば、樹脂などを型枠に射出して形成することができる。そして、台座４６に導電板４４，４５が載置された状態でカバー４７の凸部４７ａが台座４６の所定部位に嵌合されることにより導電板４４，４５とカバー４７とが台座４６に取り付けられ、差込受け４８の底部に設けられた図示しないレールが台座４６のガード４６ａに嵌挿されると共に差込受け４８の側面に設けられた爪４８ａが台座４６の爪受け部４６ｂに嵌合されることにより差込受け４８が台座４６に取り付けられて固定部４２が形成される。

接続解除部５０は、導電性の良好な材料（例えば、銅など）により形成された図示しない導電体が絶縁体（例えば、樹脂など）により覆われて形成され、固定部４２の差込受け４８に取り付けられたときに導電体により導電板４４，４５が電気的に接続されるよう形成されている。即ち、接続解除部５０を固定部４２に取り付けることで導電板４４，４５を電気的に接続することができ、接続解除部５０を固定部４２から取り外すことで導電板４４，４５を電気的に遮断することができるように形成されているのである。また、接続解除部５０には、図４中両矢印方向に９０度回動可能な取っ手５０ａが取り付けられており、取っ手５０ａを９０度回動させて引っ張ることにより固定部４２から接続解除部５０を取り外すことができるように形成されている。なお、実施例では、接続解除部５０は図示しないヒューズを有し、接続解除部５０を固定部４２から取り外すことによってヒューズの交換も簡易に行なうことができるものとした。

次に、こうして構成されたサービスプラグ４０と組電池３０との接続について説明する。図５は、固定部４２がケース２２に取り付けられたときの導電板４４と組電池３０との接続の断面の一例を示す断面図である。なお、導電板４５と組電池３０との接続の断面も同様のものとした。サービスプラグ４０の固定部４２は、図示するように、モジュール３２の接続端子（セル３４の接続端子）が導電板４４，４５の嵌挿孔４４ａ，４５ａに嵌挿される位置で図示しないボルトによって台座４６とケース２２とが締結されることによりケース２２に取り付けられる。これにより、固定部４２は、導電板４４，４５と接続されるセル３４の上部でケース２２の外側に取り付けられることになる。導電板４４，４５は、それぞれ組電池３０における隣接するモジュール３２の接続端子に直接に接続され、上述したように組電池３０の側面には正極端子と負極端子とが交互に配置されるものとしたから、導電板４４，４５は、隣接する二つのセル３４の一方の正極側端子と他方の負極側端子とに接続されることになる。ここで、接続解除部５０が固定部４２から取り外されているときには、導電板４４，４５は互いに電気的に接続されないため導電板４４，４５が接続された隣接する二つのセル３４は電気的に遮断され、組電池３０が接続される回路は閉回路を形成しない。一方、組電池３０のセル３４は固定部４２が接続されたセル３４を除いてそれぞれ直列接続されており、接続解除部５０が固定部４２に取り付けられているときには、導電板４４，４５が電気的に接続されて組電池３０の全てのセル３４が直列接続される。こうしたサービスプラグ４０を設けることにより、接続解除部５０を固定部４２に取り付けることで組電池３０からの電力の入出力を可能にすることができると共に接続解除部５０を固定部４２から取り外すことで組電池３０からの電力の入出力を確実に遮断することができ、特に組電池３０を含む電気回路の修理や点検，事故などのときに接続解除部５０を固定部４２から取り外すことで安全性を確保することができる。なお、導電板４４，４５を接続するセル３４としては、例えば、導電板４４，４５の各々に接続されたセル３４の数が略均等となるような二つのセル３４とすることもできる。こうすれば、接続解除部５０を固定部４２から取り外したときに組電池３０の電圧を略半分に分断することができ、より安全性を確保することができる。

また、このようにセル３４の接続端子に直接に導電板４４，４５を接続することにより、セル３４の接続端子から電線を引き出すものに比して電源装置２０の銅損を小さくして電気的なロスをより抑制することができると共にノイズの影響を抑制することができ、電線のためのスペースも必要としないため電源装置２０の小型化も図ることができる。ここで、電源装置２０の銅損を小さくできるのは、一般にワイヤーハーネスなどの電線に比して導電板の方が導電率が優れていることに基づく。しかも、実施例では、組電池３０の側面において導電板４４，４５とセル３４の接続端子とを接続させると共にこのセル３４の上部で固定部４２をケース２２に取り付けるから、より容易に導電板４４，４５を短くすることができ、より容易に電源装置２０の電気的なロスの抑制や小型化を図ることができる。

以上説明した実施例の電源装置２０によれば、組電池３０の隣接する所定の二つのセル３４に直接に固定部４２の導電板４４，４５を接続するから、セル３４から電線を引き出すものに比して銅損を小さくして電気的なロスをより抑制することができると共に電線のためのスペースを必要としないため電源装置２０の小型化を図ることができる。しかも、組電池３０の側面で導電板４４，４５とセル３４とを接続すると共にこのセル３４の上部で固定部４２をケース２２に取り付けるから、より容易に導電板４４，４５を短くすることができ、より容易に電源装置２０の電気的なロスの抑制と小型化を図ることができる。

実施例の電源装置２０では、サービスプラグ４０の固定部４２は、冷却機器２８の圧送口２８ａ近傍においてケース２２に取り付けられるものとしたが、圧送口２８ａと離れた位置においてケース２２に取り付けられるものとしてもよい。

実施例の電源装置２０では、ケース２２の上面に圧送口２８ａを有すると共にケース２２の側面に排出口２８ｂを有する冷却機器２８がケース２２に取り付けられているものとしたが、圧送口２８ａや排出口２８ｂは、ケース２２の如何なる場所に設けられるものとしても構わない。また、こうした冷却機器２８を備えないものとしても構わない。

実施例の電源装置２０では、固定部４２は、導電板４４，４５や台座４６，カバー４７，差込受け４８を組み合わせることにより形成されるものとしたが、台座４６，カバー４７，差込受け４８はそれぞれ複数の部材から形成されるものとしても構わないし、台座４６，カバー４７，差込受け４８はいずれか２つ以上が一体に形成されるものとしても構わない。また、固定部４２は、導電板４４，４５を所定の型枠に配置した状態で例えば樹脂などの絶縁材料を射出することにより一体として形成されるものとしても構わない。

実施例の電源装置２０では、複数のセル３４を直列接続してなる複数のモジュール３２が直列接続されることにより組電池３０が形成されるものとしたが、複数のセル３４が直列接続されることにより組電池が形成されるものとすればよく、複数のセル３４を直列接続してなる複数のモジュール３２を有さないものとしても構わない。

実施例の電源装置２０では、組電池３０は、モジュール３２の両端の接続端子（セル３４の接続端子）が組電池３０の側面に位置すると共に組電池３０の側面に正極端子と負極端子とが交互に並ぶようモジュール３２が配列されて形成されるものとしたが、組電池３０の一方の側面に正極端子が位置して他方の側面に負極端子が位置するものとしてもよい。また、組電池３０の上面にセル３４の接続端子が位置するものとしても構わない。

実施例の電源装置２０では、ケース２２の上面においてサービスプラグ４０の固定部４２をケース２２に取り付けるものとしたが、隣接する所定の二つのセル３４に直接に固定部の導電板が接続されるものとすればよく、ケース２２の側面において固定部４２がケース２２に取り付けられるものとしてもよい。この場合の変形例の電源装置１２０の外観の概略を図６に示す。なお、図６では、理解の容易のため、サービスプラグ１４０の固定部１４２と組電池３０の接続部分についてはケース１２２を示していない。変形例の電源装置１２０は、図示するように、サービスプラグ１４０の固定部１４２が組電池３０を収納するケース１２２の側面に取り付けられており、組電池３０の側面で複数のモジュール３２のうち端となる二つのモジュール３２の接続端子に直接に導電板１４４，１４５が接続されている。ここで、導電板１４４，１４５は、固定部１４２が組電池の３０の接続端子を有する側面とは異なるケース１２２の側面に取り付けられるようクランク状に形成されている。組電池３０は上述したものと同様とし、その側面には正極端子と負極端子とが交互に配置されるから、この場合においても導電板１４４，１４５は隣接する二つのセル３４の一方の正極側端子と他方の負極側端子とに接続され、図示しない接続解除部を固定部１４２に取り付けることで組電池３０からの電力の入出力を可能にすることができると共に接続解除部を固定部１４２から取り外すことで組電池３０からの電力の入出力を確実に遮断することができる。そして、こうした構成においても、セル３４の接続端子に直接に固定部１４２の導電板１４４，１４５を接続するから、セル３４から電線を引き出すものに比して銅損を小さくして電気的なロスをより抑制することができると共に電線のためのスペースを必要としないため電源装置１２０の小型化を図ることができる。しかも、変形例の電源装置１２０では、組電池３０の複数のモジュール３２のうち端となる二つのモジュール３２の接続端子に導電板１４４，１４５を接続すると共にケース１２２の側面に固定部１４２を取り付けているから、より容易に導電板１４４，１４５を短くすることができ、より容易に電気的なロスの抑制や小型化を図ることができる。なお、導電板１４４，１４５は、組電池３０の複数のモジュール３２のうち端となる二つのモジュール３２の接続端子とは異なる接続端子に接続されるものとしても構わない。また、固定部は、モジュール３２の接続端子（セル３４の接続端子）と同一の側面に相当する組電池３０のケースの側面に取り付けられるものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、複数のセル３４を直列接続してなる複数のモジュール３２が直列接続されたものとして構成された組電池３０が「組電池」に相当し、ケース２２が「ケース」に相当し、隣接する二つのセル３４の一方の正極側端子と他方の負極側端子とに直接に接続される導電板４４，４５を有する固定部４２と、固定部４２に対して着脱可能な接続解除部５０と、により構成されるサービスプラグ４０が「接続機構」に相当する。また、冷却機器２６が「冷却機器」に相当する。ここで、「組電池」としては、複数のセル３４を直列接続してなる複数のモジュール３２が直列接続されたものとして構成された組電池３０に限定されるものではなく、複数のモジュールを有さないものなど複数のセルを直列接続することにより構成されるものであれば如何なるものとしても構わない。「ケース」としては、ケース２２に限定されるものではなく、組電池を収納するものであれば如何なるものとしても構わない。「接続機構」としては、隣接する二つのセル３４の一方の正極側端子と他方の負極側端子とに直接に接続される導電板４４，４５を有する固定部４２と、固定部４２に対して着脱可能な接続解除部５０と、により構成されるサービスプラグ４０に限定されるものではなく、ケースの外側に取り付けられて複数のセルのうち隣接する所定の二つのセルを直列接続する際に用いられ、所定の二つのセルのうちの一方の正極側端子に直接に接続された第１の導電板と所定の二つのセルのうち他方の負極側端子に直接に接続された第２の導電板とが取り付けられケースに取り付けられた固定部と、固定部に対して着脱可能で固定部に取り付けたときに第１の導電板と第２の導電板とを電気的に接続し、固定部から取り外したときに第１の導電板と第２の導電板との電気的な接続を解除する接続解除部と、により構成されてなる、ものであれば如何なるものとしても構わない。「冷却機器」としては、冷却機器２６に限定されるものではなく、冷却媒体をケースに設けられた圧送口を通じて複数のセルに圧送することにより組電池を冷却するものであれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電源装置の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０ 電源装置、２２，１２２ ケース、２４ａ，２４ｂ 支持部材、２６ 冷却機器、２６ａ 圧送口、２６ｂ 排出口、３０ 組電池、３２ モジュール、３４ セル、４０，１４０ サービスプラグ、４２，１４２ 固定部、４４，４５，１４４，１４５ 導電板、４４ａ，４５ａ 嵌挿孔、４６ 台座部、４６ａ レール、４６ｂ 爪受け部、４７ カバー、４７ａ 凸部、４８ 差込受け、４８ａ 爪、５０ 接続解除部、５０ａ 取っ手。

Claims (4)

1. 複数のセルを直列接続することにより構成される組電池と、該組電池を収納するケースと、前記ケースの外側に取り付けられて前記複数のセルのうち隣接する所定の二つのセルを直列接続する際に用いられる接続機構と、を備える電源装置であって、
   前記接続機構は、前記所定の二つのセルのうちの一方の正極側端子に直接に接続された第１の導電板と前記所定の二つのセルのうちの他方の負極側端子に直接に接続された第２の導電板とを有し前記ケースに取り付けられた固定部と、前記固定部に対して着脱可能で前記固定部に取り付けたときに前記第１の導電板と前記第２の導電板とを電気的に接続し、前記固定部から取り外したときに前記第１の導電板と前記第２の導電板との電気的な接続を解除する接続解除部と、により構成されてなる、
   電源装置。
2. 請求項１記載の電源装置であって、
   前記組電池は、前記所定の二つのセルの前記正極側端子および前記負極側端子が側面に位置するよう形成され、
   前記固定部は、前記所定の二つのセルの上部近傍で前記ケースに取り付けられてなり、
   前記第１の導電板および前記第２の導電板は、クランク状に形成されてなる、
   電源装置。
3. 請求項２記載の電源装置であって、
   冷却媒体を前記ケースに設けられた圧送口を通じて前記複数のセルに圧送することにより前記組電池を冷却する冷却機器を備え、
   前記固定部は、前記圧送口と隣接して前記ケースに取り付けられてなる、
   電源装置。
4. 請求項１記載の電源装置であって、
   前記組電池は、前記所定の二つのセルの前記正極側端子および前記負極側端子が所定の側面に位置するよう形成され、
   前記固定部は、前記所定の側面に対して垂直な前記ケースの側面に取り付けられてなり、
   前記第１の導電板および前記第２の導電板は、クランク状に形成されてなる、
   電源装置。

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