JP6151476B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、積層された複数の電池セルを有する電源装置に関する。

例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車には、電動モータの駆動源として電源装置が搭載される。この種の従来の電源装置として、特許文献１に開示されたものがある。この電源装置５０は、図９及び図１０に示すように、積層された複数の電池セル５２が２列配列された電池集合体５１を備えている。各電池セル５２の上面には、一対の電極（プラス電極とマイナス電極）５２ａ，５２ｂが突設されている。隣接する電池セル５２の一対の電極５２ａ，５２ｂ間は、連結端子５３と２つの挟持端子５４，５５によって接続されている。連結端子５３は、バスバーより形成され、連結する電極５２ａ，５２ｂの向きに応じた一対の接触片部５３ａ，５３ｂを有する。２つの挟持端子５４,５５は、バスバーよりそれぞれ形成され、いずれか一方の電極５２ａ，５２ｂと連結端子５３のいずれか一方の接触片部５３ａ，５３ｂをそれぞれ挟持する。一方の挟持部材５４には、音叉端子５４Ａが一体に設けられている。音叉端子５４Ａには、電圧検出用電線Ｗが圧入によって接続される。連結端子５３と２つの挟持端子５４，５５は、合成樹脂製の取付部材５６によって一体に固定されている。

上記従来例では、電池集合体５１の各電池セル５２は、連結端子５３及び２つの挟持端子５４，５５を介して直列に接続される。そして、各電池セル５２の電極位置における電圧情報が音叉端子５４Ａに接続された電圧検出用電線Ｗを介して出力される。これにより、各電池セル５２の出力状態を検出することができる。

特開２０１０−５５８８５号公報

しかしながら、前記従来例では、隣接する電池セル５２の電極間接続とその電極位置の電圧情報を得るのに、連結端子５３と２つの挟持端子５４，５５と共に取付部材５６が使用されている。連結端子５３と２つの挟持端子５４，５５と取付部材５６は、各電極接続箇所毎に必要であるため、電池セル５２の増加に従って部品点数、作業工数等が増加する。又、電極間の接続箇所毎に連結端子５３と２つの挟持端子５４，５５の設置スペースが必要であるため、電源装置５０の大型化、重量化になるという問題がある。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、電池セルが増加しても部品点数や作業工数の増加を極力抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を図ることができる電源装置を提供することを目的とする。

本発明は、積層された複数の電池セルを有し、隣り合う前記電池セルの互いの電極同士が対向して配置された電池集合体と、前記電池集合体の前記電極が突出された側に配置され、電圧検出用電線が配策されると共にその接続部を保持する絶縁ブロック体とを備え、隣り合う前記電池セルの対向配置された一対の電極間に前記電圧検出用電線の分岐線が挟持されて直接接続されたことを特徴とする電源装置である。

前記電圧検出用電線の前記分岐線は、前記電圧検出用電線の導体自体であることが好ましい。

前記電圧検出用電線としてフラットケーブルを用い、その分岐ケーブル部の導体を前記分岐線とすることが好ましい。

本発明によれば、絶縁ブロック体に保持された電圧検出用電線の分岐線が隣り合う電池セルの一対の電極間に挟持されて直接接続されるため、一対の電極間の接続とその電極位置の電圧情報を得るのに、従来例に較べて少ない部品点数で行うことができる。従って、電池セルが増加しても部品点数、作業工数の増加を極力抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を図ることができる。

本発明の第１一実施形態を示し、電源装置の斜視図である。 本発明の第１実施形態を示し、（ａ）は電源装置の要部平面図、（ｂ）は電源装置の側面図である。 本発明の第１実施形態を示し、（ａ）はフラットケーブルと各電池セルの電極との接続状態を示す斜視図、（ｂ）はフラットケーブルと電池セルの電極との接続状態を示す断面図である。 本発明の第１実施形態を示し、電池集合体の斜視図である。 本発明の第１実施形態を示し、（ａ）は第１電池セルの斜視図、（ｂ）は第２電池セルの斜視図である。 本発明の第１実施形態を示し、一方の絶縁ブロック体の分解斜視図である。 本発明の第２実施形態を示し、一方の絶縁ブロック体の分解斜視図である。 本発明の第２実施形態を示し、フラットケーブルに接続された端子と電池セルの電極との接続状態を示す断面図である。 従来例の電源装置の分解斜視図である。 従来例の電源装置の要部拡大斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図６は本発明の第１実施形態を示す。図１及び図２に示すように、電源装置Ａは、積層された複数（１２個）の電池セル２，３から成る電池集合体１と、この電池集合体１の両側に配置された一対の絶縁ブロック体１０，２０と、電圧電出用電線である２本のフラットケーブル３０Ａ，３０Ｂとを備えている。

電池集合体１は、図３及び図４（ａ）にも示すように、１２個の電池セル２，３より構成されている。電池セル２，３としては、その電極２ｂ，３ｂの配置が異なる２種類のもの、つまり、第１電池セル２と第２電池セル３が使用されている。

第１電池セル２は、図５（ａ）に示すように、扁平長方形のセル本体２ａと、その左右の側面より突出された一対の電極（プラス電極とマイナス電極）２ｂを有する。一対の電極２ｂは、一方がセル本体２ａの表面側に、他方がセル本体２ａの裏面側にそれぞれ突出し、且つ、中心線に対して同じ側で偏った位置に配置されている。表裏逆転配置すると、一対の電極２ｂは、平面視で共に同じ左右逆位置に位置する。各電極２ｂは、薄膜形状（板状）である。

第２電池セル３は、図５（ｂ）に示すように、扁平長方形のセル本体３ａと、その左右の側面より突出された一対の電極（プラス電極とマイナス電極）３ｂを有する。一対の電極３ｂは、一方がセル本体３ａの表面側に、他方がセル本体３ａの裏面側にそれぞれ突出し、且つ、中心線に対して異なる側で偏った位置に配置されている。表裏逆転配置すると、一対の電極３ｂは、平面視でそれぞれが左右逆転した位置にそれぞれ位置する。各電極３ｂは、薄膜形状（板状）である。

このように構成された第１電池セル２と第２電池セル３は、図３、図４（ａ）に示すように、交互で、且つ、隣り合う第１電池セル２と第２電池セル３の互いに異なる極の電極２ｂ，３ｂ同士が密着状態で対向されるように積層されている。これにより、電池集合体１は、１２個の電池セル２，３が全て直列接続されている。

一方の絶縁ブロック体１０は、図６等に詳しく示すように、絶縁ケース本体１１と絶縁カバー１２を有する。絶縁ケース本体１１には、電池集合体１の一方側より突出された電極２ｂ、３ｂの位置に対応する７つの位置に電極挿入孔１３が開口されている。

絶縁ケース本体１１には、一対の出力端子１４が固定されている。一対の出力端子１４の一方がプラス側出力端子であり、他方がマイナス側出力端子である。各出力端子１４は、バスバーより形成されている。各出力端子１４は、ストレート形状である。各出力端子１４は、その一部が各絶縁ケース本体１１より露出し、この露出箇所が外部接続部１４ａである。各出力端子１４の各絶縁ケース本体１１内での露出箇所が電極接続部１４ｂである。上方位置の出力端子１４の電極接続部１４ｂは、最上位置の電極挿入孔１３の内部スペースに配置されている。下方位置の出力端子１４の電極接続部１４ｂは、最下位置の電極挿入孔１３の内部スペースに配置されている。

絶縁ケース本体１１には、フラットケーブル３０Ａが配策されると共にその先端側が保持されている。フラットケーブル３０Ａの先端側は、６本の導体箇所がスリットによって分岐されている。この６本の分岐ケーブル部３１は、各電極挿入孔１３（最下段の電極挿入孔１３を除く）の内部スペースを横方向に横切るように架設されている。各分岐ケーブル部３１の架設箇所は、導体３１ａ（図３（ｂ）に示す）が露出されている。つまり、フラットケーブル３０Ａの分岐ケーブル部３１の導体３１ａ自体が電圧検出用電線の分岐線（接続部）として構成されている。

電池集合体１の一方側に突出された電極２ｂ，３ｂは、一方の絶縁ブロック体１０の各電極挿入孔１３内に挿入されている（図１参照）。最上位置の電極挿入孔１３内に挿入された電極２ｂは、出力端子１４の電極接続部１４ｂとの間で分岐ケーブル部３１の導体３１ａを挟むようにして配置されている。出力端子１４と電極２ｂと導体３１ａは、抵抗溶接等によって接続されている。最下位置の電極挿入孔１３内に挿入された電極３ｂは、出力端子１４の電極接続部１４ｂの上面に密着されている。出力端子１４と電極３ｂは、抵抗溶接等によって接続されている。

中間位置の各電極挿入孔１３内に挿入された各一対の電極２ｂ，３ｂは、図３（ｂ）に示すように、フラットケーブル３０Ａの導体３１ａを挟むようにして配置されている。各一対の電極２ｂ，３ｂとフラットケーブル３０Ａの各導体３１ａは、抵抗溶接等によって接続されている。つまり、一対の電極２ｂ、３ｂには、フラットケーブル３０Ａの導体３１ａ自体が直接接続されている。

絶縁カバー１２は、絶縁ケース本体１１の開口側を塞ぐようにして装着される。一方の絶縁ブロック体１０は、電池集合体１の一方側に突出する電極２ｂ，３ｂの絶縁を行っている。

他方の絶縁ブロック体２０は、図１及び図２に示すように、絶縁ケース本体２１と絶縁カバー２２を有する。絶縁ケース本体２１には、前記一方の絶縁ブロック体１０と同様に、他のフラットケーブル３０Ｂが配策されると共にその先端側が保持されている。他のフラットケーブル３０Ｂには、電池集合体１の他方側に突出された電極２ｂ，３ｂが上記と同様な構造によって接続されている。他方の絶縁ブロック体２０は、電池集合体１の他方側に突出する電極２ｂ，３ｂの絶縁を行っている。

又、絶縁ケース本体２１には、制御基板２３が固定されている。尚、図１は、絶縁ケース本体２１が開位置である。制御基板２３には、２本のフラットケーブル３０Ａ，３０Ｂの他端が接続されている。これにより、各電極２ｂ，３ｂ位置における電圧情報が制御基板２３に出力されている。制御基板２３では、これら情報に基づいて各電池セル２，３の出力電圧に関する異常の有無を判断できるようになっている。

以上説明したように、電池集合体１と絶縁ブロック体１０，２０とを備え、隣り合う電池セル２，３の対向配置された一対の電極２ｂ、３ｂと電圧検出用電線であるフラットケーブル３０Ａ，３０Ｂの導体３１ａが直接接続されている。つまり、絶縁ブロック体１０，２０に配策され、且つ、保持されたフラットケーブル３０Ａ，３０Ｂの導体３１ａと、隣り合う電池セル２，３の一対の電極２ｂ，３ｂ間が直接接続されるため、一対の電極２ｂ，３ｂ間の接続とその電極位置の電圧情報を得るのに、従来例に較べて少ない部品点数で行うことができる。従って、電池セル２，３が増加しても部品点数、作業工数の増加を極力抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を図ることができる。

この実施形態では、電圧検出用電線であるフラットケーブル３０Ａ，３０Ｂの分岐線（接続部）は、フラットケーブル３０Ａ，３０Ｂの分岐ケーブル部３１の導体３１ａ自体である。従って、一対の電極２ｂ，３ｂ間の接続とその電極位置の電圧情報を得るのに、付属部品が一切必要ないため、電池セル２，３が増加した場合でも部品点数、作業工数の増加を最大限抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を十分に図ることができる。

前記フラットケーブル３０Ａ，３０Ｂの導体３１ａは、一対の電極２ｂ，３ｂ間に挟持された状態で直接接続されている。従って、電極２ｂ，３ｂとフラットケーブル３０Ａ，３０Ｂ間の接続信頼性が向上する。

電圧検出用電線は、フラットケーブル３０Ａ，３０Ｂである。従って、電池集合体１の電池セル２，３の数が増大してもフラットケーブル３０Ａ，３０Ｂを重ねた状態で配策することにより電圧検出用電線の配策スペースの増大を抑制できる。

（第２実施形態）
図７及び図８は、本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形態では、電圧検出用電電であるフラットケーブル３０Ａは、接続部である端子３２を介して一対の電極２ｂ，３ｂに直接接続されている。以下、説明する。

図７に示すように、フラットケーブル３０Ａの先端側の各導体には、接続部としての端子３２がそれぞれ接続されている。各端子３２は、電池集合体２の各一対の電極２ｂ、３ｂが突出する位置で一方の絶縁ケース本体１１に固定されている。端子３２は、バスバーより形成されている。端子３２は、フラットな板形状である。各一対の電極２ｂ、３ｂは、図８に示すように、端子３２を挟み込むように配置されている。各一対の電極２ｂ，３ｂとフラットケーブル３０Ａの各端子３２は、抵抗溶接等によって接続されている。

他方の絶縁ブロック体の絶縁ケース本体側でも同様に構成されている。

他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。図面の同一構成箇所には、同一符号を付して明確化を図る。

この第２実施形態においても、絶縁ブロック体１０に保持されたフラットケーブル３０Ａの端子３２と、隣り合う電池セル２，３の一対の電極２ｂ，３ｂ間が直接接続されるため、一対の電極２ｂ，３ｂ間の接続とその電極位置の電圧情報を得るのに、従来例に較べて少ない部品点数、具体的には端子３２のみを使用して行うことができる。従って、電池セル２，３が増加しても部品点数、作業工数の増加を極力抑えることができ、しかも、装置の小型化、軽量化を図ることができる。

（その他）
前記各実施形態の変形例としては、次の構成が考えられる。絶縁ブロック体１０，２０が電池集合体１に設置される前の状態では、隣り合う電池セル２，３の一対の電極２ｂ，３ｂ間が間隔を空けた状態とする。絶縁ブロック体１０，２０の絶縁ケース本体１１，２１には、各電極挿入孔１３に挿入された一対の電極２ｂ，３ｂの間隔を狭める方向に規制する電極ガイド部を設ける。

各絶縁ブロック体１０，２０を電池集合体１の電極突出側に配置するべく近づけると、各一対の電極２ｂ，３ｂが電極挿入孔１３が挿入される。すると、各一対の電極２ｂ，３ｂ間のスペースにフラットケーブル３０Ａ，３０Ｂの導体３１や端子３２が挿入されると共に、挿入が進むに従って各一対の電極２ｂ，３ｂの間隔が電極ガイド部によって徐々に狭められる。そして、各一対の電極２ｂ，３ｂが挿入完了位置まで挿入されると、フラットケーブル３０Ａ，３０Ｂの導体３１や端子３２が一対の電極２ｂ，３ｂに挟持された状態とされる。

この変形例では、絶縁ブロック体１０，２０の電池集合体１への組み付け作業過程で、フラットケーブル３０Ａ，３０Ｂの導体３１や端子３２が一対の電極２ｂ，３ｂ間に自動的に挟持される状態にされるため、作業性が向上する。

フラットケーブル３０Ａ，３０Ｂは、扁平な帯状のケーブルであり、例えばフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）やフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）である。

Ａ 電源装置
１ 電池集合体
２，３ 電池セル
２ｂ、３ｂ 電極
１０，２０ 絶縁ブロック体
３０Ａ，３０Ｂ フラットケーブル（電圧検出用電線）
３１ 分岐ケーブル部
３１ａ 導体（分岐線）

Claims (3)

1. 積層された複数の電池セルを有し、隣り合う前記電池セルの互いの電極同士が対向して配置された電池集合体と、
   前記電池集合体の前記電極が突出された側に配置され、電圧検出用電線が配策されると共にその接続部を保持する絶縁ブロック体とを備え、
   隣り合う前記電池セルの対向配置された一対の電極間に前記電圧検出用電線の分岐線が挟持されて直接接続されたことを特徴とする電源装置。
2. 請求項１に記載の電源装置であって、
   前記電圧検出用電線の分岐線は、前記電圧検出用電線の導体自体であることを特徴とする電源装置。
3. 請求項１又は請求項２記載の電源装置であって、
   前記電圧検出用電線としてフラットケーブルを用い、その分岐ケーブル部の導体を前記分岐線としたことを特徴とする電源装置。
   

Images