JP4447625B2

JP4447625B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP4447625B2
Application number: JP2007166767A
Authority: JP
Inventors: 智洋池田; 隆雄庄子; 真一柳原; 一久目黒; 喜章市川
Original assignee: Toyota Motor Corp; Yazaki Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Yazaki Corp
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2027-06-25
Also published as: US20080314657A1; JP2009004323A

Description

本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車などに用いられる電源装置に関する。

例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車などには、前記電動モータの電源として、図３に示すような電源装置１０１（例えば特許文献１を参照。）が搭載される。

上記電源装置１０１は、図３に示すように、複数の二次電池（以下、電池と呼ぶ。）１０８が直列接続されて構成されかつ電動モータ１０４に電力を供給する電池集合体１０３と、この電池集合体１０３と電動モータ１０４との接続をオン・オフ制御する電気接続箱１０２と、を有している。

上記複数の電池１０８はそれぞれ、直方体状に形成された電池本体１０５と、この電池本体１０５の1つの外壁から電池本体１０５外に突出しているとともに、この外壁の長手方向（図３中に矢印Ｈ’で示す。）に沿った両端からそれぞれ同一方向に突出した正の電極（以下正極と呼ぶ。）１０６ｂと、負の電極（以下負極と呼ぶ。）１０６ａと、を有している。

これら複数の電池１０８は、前記１つの外壁の長手方向Ｈ’に沿って２列、前記１つの外壁の幅方向（図３中に矢印Ｎ’で示す。）に沿って１６個に並べられた配置となっている。また、幅方向Ｎ’に沿って互いに隣り合う電池１０８同士は、互いに極の異なる電極１０６ａ，１０６ｂ同士が幅方向Ｎ’に沿って隣り合う向きで配置され、長手方向Ｈ’に沿って互いに隣り合う電池１０８同士は、互いに極の異なる電極１０６ａ，１０６ｂ同士が長手方向Ｈ’に沿って隣り合う向きで配置されて、これら互いに隣り合う電池１０８の互いに極の異なる電極１０６ａ，１０６ｂ同士が板状のバスバ１０７で連結されている。

また、複数の電池１０８のうち幅方向Ｎ’に沿った中間部に配置された互いに隣り合う２つの電池１０８は、互いの間に配置されたサービスプラグ（回路遮断装置）１２１を介して接続されている。このサービスプラグ１２１は、電池集合体１０３の幅方向Ｎ’に沿った一端部寄りの位置に配置されているとともに、一端が前記２つの電池１０８とそれぞれ接続した２本の電線Ｗ２，Ｗ３の他端に接続されており、これら２つの電池１０８の間に過電流が流れた際にこの間の回路を遮断する。

また、上記電気接続箱１０２は、ハウジングにリレー２２０、ヒューズ２２２、などの電子部品が取り付けられて構成されたものであり、電池集合体１０３の幅方向Ｎ’に沿った一端部寄りの位置に配置されている。そして、この電気接続箱１０２と電池集合体１０３の幅方向Ｎ’に沿った一端部寄りの位置に配置された電池１０８の正極１０６ｂとが電線Ｗ１で接続され、この電気接続箱１０２と電池集合体１０３の幅方向Ｎ’に沿った他端部寄りの位置に配置された電池１０８の負極１０６ａとが電線Ｗ４で接続されている。また、上述した電動モータ１０４は、電線９によりこの電気接続箱１０２と接続されている。即ち、電動モータ１０４は、電気接続箱１０２を介して電池集合体１０３と接続されている。

こうして複数の電池１０８同士が連結された電池集合体１０３は、矢印Ｃ’で示す方向に沿ってその一端部から他端部へ電流が流れる。即ち、この電池集合体１０３は、図３中幅方向Ｎ’に沿った最も手前側に配置され電線Ｗ１が接続された電池１０８から、図３中幅方向Ｎ’に沿った最も奥側に配置され電線Ｗ４が接続された電池１０８へ電流が流れる。
特開２００３−０４５４０９号公報

上述した電源装置１０１は、電気接続箱１０２と電池集合体１０３の幅方向Ｎ’に沿った他端部とが離れた位置に配置されているので、この間を接続する長い電線Ｗ４が必要であり、このために、配線作業が煩雑になるという問題があった。また、長い電線Ｗ４や、サービスプラグ１２１を取り付けるための電線Ｗ２，Ｗ３を収容するスペースを設ける必要があり電源装置１０１が大型化するという問題があった。

したがって、本発明の目的は、電池集合体がその中間部で分割されて構成された２つの電池群各々の一端部及び他端部から電気接続箱までの距離を短くすることにより、電線等の接続部材の使用量を少なくして、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にある。

上記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、一端に正の電極、他端に負の電極を有する電池が複数直列接続された電池集合体と、該電池集合体と該電池集合体に接続された負荷との接続をオン・オフ制御する電気接続箱と、を有した電源装置であって、（イ）前記電気接続箱が、前記電池集合体をその中間部で分割して構成した２つの電池群の間に配置され、（ロ）前記電気接続箱と前記２つの電池群とが直線上に並ぶように配置され、（ハ）前記２つの電池群各々を構成する複数の電池が、それぞれ、前記電気接続箱と前記２つの電池群との並び方向に沿って２列に並べられ、（ニ）前記２つの電池群各々の、前記並び方向に沿って互いに隣り合う電池同士が互いに接続され、（ホ）前記２つの電池群各々の、各列の最も前記電気接続箱から離れた位置に配置された電池同士が互いに接続され、かつ、（ヘ）前記２つの電池群各々の、各列の最も前記電気接続箱寄りの位置に配置された電池が、それぞれ、接続部材により前記電気接続箱と接続されていることを特徴とする電源装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記２つの電池群各々の、各列の最も前記電気接続箱寄りの位置に配置された４つの電池のうち、前記電池集合体の中間部に位置する２つの電池が、それぞれ、前記接続部材としてのバスバにより前記電気接続箱と接続され、かつ、前記バスバに接続されて前記電池集合体の中間部に位置する２つの電池同士を接続するサービスプラグを有していることを特徴とするものである。

請求項１に記載された発明によれば、（イ）前記電気接続箱が、前記電池集合体をその中間部で分割して構成した２つの電池群の間に配置され、（ロ）前記電気接続箱と前記２つの電池群とが直線上に並ぶように配置され、（ハ）前記２つの電池群各々を構成する複数の電池が、それぞれ、前記電気接続箱と前記２つの電池群との並び方向に沿って２列に並べられ、（ニ）前記２つの電池群各々の、前記並び方向に沿って互いに隣り合う電池同士が互いに接続され、（ホ）前記２つの電池群各々の、各列の最も前記電気接続箱から離れた位置に配置された電池同士が互いに接続され、かつ、（ヘ）前記２つの電池群各々の、各列の最も前記電気接続箱寄りの位置に配置された電池が、それぞれ、接続部材により前記電気接続箱と接続されているので、電気接続箱から２つの電池群各々の一端部及び他端部までの距離を近くすることができ、これらの間を接続する接続部材が長くなることを防止できる。よって、この電源装置の接続部材の使用量を少なくすることができ、この電源装置を小型化・軽量化・低コスト化することができるとともに、前記接続部材の配線作業を容易にすることができる。また、２つの電池群同士を電気接続箱を介して直列接続させることができる。また、電気接続箱から２つの電池群各々の一端部及び他端部までの距離を近くすることができるので、例えば接続部材として板状のバスバでこれらの間を接続することも可能になる。

請求項２に記載された発明によれば、前記２つの電池群各々の、各列の最も前記電気接続箱寄りの位置に配置された４つの電池のうち、前記電池集合体の中間部に位置する２つの電池が、それぞれ、前記接続部材としてのバスバにより前記電気接続箱と接続され、かつ、前記バスバに接続されて前記電池集合体の中間部に位置する２つの電池同士を接続するサービスプラグを有しているので、この電源装置をさらに小型化・軽量化・低コスト化することができるとともに、前記接続部材の配線作業をさらに容易にすることができる。

本発明の実施形態にかかる電源装置を、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる電源装置を示す斜視図である。図２は、図１に示された電源装置の平面図である。

本発明の電源装置１は、電動モータを用いて走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車などに搭載されて前記電動モータに電力を供給するものである。この電源装置１は、図１に示すように、電池集合体３と、この電池集合体３とこの電池集合体３に接続された負荷としての前記電動モータ４との接続をオン・オフ制御する電気接続箱２と、を有している。また、この電源装置１には、必要に応じてオルタネータ等が接続される。

上記電池集合体３は、図１に示すように、複数の二次電池（以下、電池と呼ぶ。）８が直列接続されて構成された第１電池群Ｂ１と、この第１電池群Ｂ１と同数の電池８が直列接続されて構成された第２電池群Ｂ２と、を有し、これら第１電池群Ｂ１と第２電池群Ｂ２とが、互いの間に配置された電気接続箱２を介して直列接続されて構成されたものである。また、第１電池群Ｂ１と、電気接続箱２と、第２電池群Ｂ２とは、直線上に順に並べられている。これら第１電池群Ｂ１、電気接続箱２、第２電池群Ｂ２が並べられた直線方向を以下、「並び方向」と呼び、図１，２中に矢印Ｎで示す。また、前記並び方向Ｎと直交する方向を以下、「直交方向」と呼び、図１，２中に矢印Ｈで示す。

上記複数の電池８はそれぞれ、直方体状に形成された電池本体５と、円柱状に形成された正の電極（以下正極と呼ぶ。）６ｂと、円柱状に形成された負の電極（以下負極と呼ぶ。）６ａと、を有している。これらの電極６ａ，６ｂは、その一端部が電池本体５内に位置付けられかつその他端部が電池本体５の1つの外壁から突出しているとともに、この外壁の長手方向に沿った両端からそれぞれ同一方向に突出して設けられている。

また、上記第１電池群Ｂ１及び上記第２電池群Ｂ２は、隣り合う電池８の互いに極性の異なる電極６ａ，６ｂ同士が接続部材としての板状のバスバ７で連結されることにより、複数の電池８が直列に接続されている。また、前記バスバ７は、導電性の板金にプレス加工等を施して得られたものであり、電極６ａ，６ｂを通すための２つの貫通孔を有している。

また、上記第１電池群Ｂ１及び上記第２電池群Ｂ２は、図１及び図２に示す配置で複数の電池８が直列に接続されている。即ち、第１電池群Ｂ１及び第２電池群Ｂ２は、電池８が、この電池８の前記1つの外壁の長手方向が直交方向Ｈと一致しかつ電極６ａ，６ｂの突出方向が直交方向Ｈと並び方向Ｎとの双方と直交する向きで配置されているとともに、電池８が、並び方向Ｎに沿って７個、直交方向Ｈに沿って２列に並べられた配置となっている。

また、並び方向Ｎに沿って互いに隣り合う電池８同士は、互いに極の異なる電極６ａ，６ｂ同士が並び方向Ｎに沿って隣り合う向きで配置されており、これら互いに極の異なる電極６ａ，６ｂ同士が上述したバスバ７で連結されている。また、各列の最も電気接続箱２から離れた位置に配置された電池８同士、即ち電池８ｂと電池８ｃ（図２を参照。）、及び電池８ｆと電池８ｇ（図２を参照。）は、互いに極の異なる一方の電極６ａ，６ｂ同士が、第１電池群Ｂ１及び第２電池群Ｂ２の直交方向Ｈに沿った中央部において直交方向Ｈに沿って並ぶ向きで配置されており、これら互いに極の異なる一方の電極６ａ，６ｂ同士が上述したバスバ７で連結されている。なお、これら各列の最も電気接続箱２から離れた位置に配置された電池８ｂ，８ｃ，８ｆ，８ｇの他方の電極６ａ，６ｂは、並び方向Ｎに沿って隣り合った電池８の電極６ａ，６ｂとバスバ７で連結されている。

また、上記第１電池群Ｂ１及び上記第２電池群Ｂ２は、各列の最も電気接続箱２寄りの位置に配置された電池８ａ，８ｄ，８ｅ，８ｈの電極６ａ，６ｂのうち、並び方向Ｎに沿って隣接した電池８と連結されていない方の電極６ａ，６ｂが、上述したバスバ７により電気接続箱２に設けられた電極とそれぞれ連結されている。また、電池８ａにおいては正極６ｂがバスバ７により電気接続箱２の電極と連結され、電池８ｄにおいては負極６ａがバスバ７により電気接続箱２の電極と連結され、電池８ｅにおいては正極６ｂがバスバ７により電気接続箱２の電極と連結され、電池８ｈにおいては負極６ａがバスバ７により電気接続箱２の電極と連結されている。

このような構成の電池集合体３は、図２中の矢印Ｃで示すように、第１電池群Ｂ１の電池８ａの正極６ｂから電池８ｄの負極６ａに向かって電流が流れ、この電池８ｄの負極６ａから電気接続箱２を介して第２電池群Ｂ２の電池８ｅの正極６ｂに向かって電流が流れ、この電池８ｅの正極６ｂから電池８ｈの負極６ａに向かって電流が流れる。

即ち、第１電池群Ｂ１の電池８ａの正極６ｂは、本明細書中に記載した、第１電池群Ｂ１の「一端部」及び電池集合体３の「一端部」をなしている。また、第１電池群Ｂ１の電池８ｄの負極６ａは、本明細書中に記載した、第１電池群Ｂ１の「他端部」をなしている。これと同様に、第２電池群Ｂ２の電池８ｅの正極６ｂは、本明細書中に記載した、第２電池群Ｂ２の「一端部」をなしている。また、第２電池群Ｂ２の電池８ｈの負極６ａは、本明細書中に記載した、第２電池群Ｂ２の「他端部」及び電池集合体３の「他端部」をなしている。なお、ここで言う「一端部」及び「他端部」は、直線方向に沿った物体の端を言うのではなく、電流方向に沿った電気回路の「最も上流部」、及び「最も下流部」を言う。また、電池８ｄの負極６ａと電池８ｅの正極６ｂとの境界部が、特許請求の範囲に記載した、電池集合体３の電気的な「中間部」に相当する。

上記電気接続箱２は、ハウジングにリレー２０、ヒューズ２２、サービスプラグ（回路遮断装置）２１などの電子部品が取り付けられて構成されたものである。このリレー２０は、図示しない制御回路からの信号で動作し、上述した電池集合体３と電動モータ４との間を流れる電流のオン・オフ切り替えを行う。そして、電池集合体３と電動モータ４との間に過電流が流れた際にヒューズ２２がこの間の回路を遮断する。サービスプラグ２１は、上述した第１電池群Ｂ１の電池８ｄの負極６ａに連結したバスバ７と、第２電池群Ｂ２の電池８ｅの正極６ｂに連結したバスバ７との双方と接続されており、これら電池８ｄと電池８ｅとの間に過電流が流れた際にこの間の回路を遮断する。また、電気接続箱２は、一端が電動モータ４側と接続された電線９の他端に設けられたコネクタを取り付けるコネクタ取付部を有している。

上述した構成の電源装置１によれば、電気接続箱２から第１電池群Ｂ１の一端部、即ち電池８ａの正極６ｂ、までの距離、及び電気接続箱２から第１電池群Ｂ１の他端部、即ち電池８ｄの負極６ａ、までの距離、及び電気接続箱２から第２電池群Ｂ２の一端部、即ち電池８ｅの正極６ｂ、までの距離、及び電気接続箱２から第２電池群Ｂ２の他端部、即ち電池８ｈの負極６ａ、までの距離が非常に近くなるので、これらの間を接続する接続部材が長くなることを防止でき、接続部材の使用量を少なくすることができる。よって、この電源装置１を小型化・軽量化・低コスト化することができる。また、接続する距離が非常に近くなることから接続部材としてバスバ７を使用することができるので、配線作業を容易にすることができる。

また、サービスプラグ２１をバスバ７を用いて電池集合体３に組み込んでいるので、さらに電源装置１を小型化・軽量化・低コスト化することができるとともに、配線作業を容易にすることができる。

上述した実施形態では、電池集合体３の中間部に電気接続箱２を配置していたが、本発明では、必ずしも電気接続箱２を電池集合体３の中間部に配置していなくても良く、任意の電池８間に配置しても良い。

また、上述した実施形態では、第１電池群Ｂ１の他端部即ち電池８ｄの負極６ａと、第２電池群Ｂ２の一端部即ち電池８ｅの正極６ｂと、を電気接続箱２のサービスプラグ２１を介して接続しているが、本発明では、電池８ｄの負極６ａと電池８ｅの正極６ｂとをバスバ７により直接接続しても良い。また、サービスプラグ２１は任意の電池８間に配置することができる。

また、上述した実施形態では、接続部材としてバスバ７を用いているが、本発明では接続部材として電線を用いることも勿論可能である。その場合も電線の使用量を少なくすることができるので、電源装置１を小型・軽量化することができる。

さらに、本発明の電源装置１は、電池集合体３の総電圧、及び各電池群Ｂ１，Ｂ２の電圧即ちこの電池集合体３の中間電圧等を検出する電圧検出装置を電気接続箱２の上方に取り付けることができる。その場合、電池８ａ，８ｄ，８ｅ，８ｈと電気接続箱２とを接続した４つのバスバ７それぞれに前記電圧検出装置の電極を取り付けることにより、この電池集合体３の総電圧と中間電圧とを検出することができるので、前記電圧検出装置の構成を簡素化することができる。また、電池８ａ，８ｄ，８ｅ，８ｈが互いに近接した位置に配置されているので、この電圧検出装置の接続部材の使用量を少なくすることができる。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態にかかる電源装置を示す斜視図である。図１に示された電源装置の平面図である。従来の電源装置を示す斜視図である。

符号の説明

１電源装置
２電気接続箱
３電池集合体
４電動モータ（負荷）
６ａ負極（負の電極）
６ｂ正極（正の電極）
７バスバ（接続部材）
８二次電池（電池）
Ｂ１第１電池群
Ｂ２第２電池群

Claims

一端に正の電極、他端に負の電極を有する電池が複数直列接続された電池集合体と、該電池集合体と該電池集合体に接続された負荷との接続をオン・オフ制御する電気接続箱と、を有した電源装置であって、
（イ）前記電気接続箱が、前記電池集合体をその中間部で分割して構成した２つの電池群の間に配置され、
（ロ）前記電気接続箱と前記２つの電池群とが直線上に並ぶように配置され、
（ハ）前記２つの電池群各々を構成する複数の電池が、それぞれ、前記電気接続箱と前記２つの電池群との並び方向に沿って２列に並べられ、
（ニ）前記２つの電池群各々の、前記並び方向に沿って互いに隣り合う電池同士が互いに接続され、
（ホ）前記２つの電池群各々の、各列の最も前記電気接続箱から離れた位置に配置された電池同士が互いに接続され、かつ、
（ヘ）前記２つの電池群各々の、各列の最も前記電気接続箱寄りの位置に配置された電池が、それぞれ、接続部材により前記電気接続箱と接続されている
ことを特徴とする電源装置。
前記２つの電池群各々の、各列の最も前記電気接続箱寄りの位置に配置された４つの電池のうち、前記電池集合体の中間部に位置する２つの電池が、それぞれ、前記接続部材としてのバスバにより前記電気接続箱と接続され、かつ、
前記バスバに接続されて前記電池集合体の中間部に位置する２つの電池同士を接続するサービスプラグを有している
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。