(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの端子間を電気的に接続された複数の電池を並べて載置する電池載置部材が上下方向に複数段に並べられ、
上下方向の前記電池載置部材間において、異なる電池の端子間が段間接続用のバスバーにて電気的に接続された電源装置であって、
前記段間接続用のバスバーは、前記電池載置部材における前記電池の並び方向に沿って延びる配線部分が存在し、且つ、その配線部分は、バスバー固定用部材によって前記電池載置部材に沿わせて前記電池載置部材の下面側に押圧される状態で固定され、
前記電池載置部材と前記バスバー固定用部材とが電気的絶縁材にて構成されている電源装置。
【請求項２】
前記電池載置部材又は前記バスバー固定用部材における前記バスバーとの接当箇所に前記電池の並び方向に延びる凹溝が形成され、
前記バスバーが前記凹溝内に位置する状態で固定されている請求項１記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いの端子間を電気的に接続された複数の電池を並べて載置する電池載置部材が上下方向に複数段に並べられ、上下方向の前記電池載置部材間において、異なる電池の端子間が段間接続用のバスバーにて電気的に接続された電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる電源装置は、多数の電池を電気的に接続して、高い電圧あるいは高い容量の電池電源を構成し、各種の機器に直流電力を供給するための装置である。
このような電源装置の構成形態としては、下記特許文献１や下記特許文献２にも記載のように、蓄電池を一連に並べて載置する棚を上下に複数段に並べて、複数の蓄電池を電気配線する構成が一般的である。
この電気配線の仕方として、下記特許文献１にも記載のように、上下で隣接する棚間における蓄電池の端子間の接続をケーブル配線を取り回して行う手法がある。
具体的に説明すると、図８に示すように、仮に蓄電池を全て直列に接続するものとして、ある棚１０１の蓄電池１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの並びの一端側に位置する蓄電池１０１ａの端子１０４と、その棚１０１の下側の棚１０２の蓄電池１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ並びの他端側に位置する蓄電池１０２ｄの端子１０４とをケーブル配線１０３を引き回して接続することで、隣接する棚間の配線を行う。
【０００３】
このような配線の引き回しを行うことで、棚間で蓄電池の載置姿勢（前後方向での向き）を異ならせたり、棚間で各蓄電池における端子の極性を異ならせたりする必要がなく、各蓄電池の載置姿勢や端子の極性を共通化することができる。
ちなみに、下記特許文献２では、上下の棚間の接続をいわゆるバスバーにて行い、そのバスバーにて上下方向で隣接する蓄電池間を接続しているが、このような接続を可能とするためには、各蓄電池の端子の極性を異ならせたり、あるいは、蓄電池の載置姿勢を異ならせたりするという制限を伴うことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１７８２１号公報
【特許文献２】特開２００７−０１８９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のような従来構成では、蓄電池の載置姿勢や端子の極性を可及的に共通化できるという利点を有するものの、上下の棚間に配線ケーブルを通すための空間が必要となり、それだけ電源装置の寸法が大となってしまう。特に、電池載置部材を多段構成とする場合にはその影響が大きくなる。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、電池の載置姿勢や端子の極性を可及的に共通化できるようにしながら、上下の電池載置部材間での電気配線に要するスペースを可及的に小さくする点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本出願の第１の発明は、互いの端子間を電気的に接続された複数の電池を並べて載置する電池載置部材が上下方向に複数段に並べられ、上下方向の前記電池載置部材間において、異なる電池の端子間が段間接続用のバスバーにて電気的に接続された電源装置において、前記段間接続用のバスバーは、前記電池載置部材における前記電池の並び方向に沿って延びる配線部分が存在し、且つ、その配線部分は、バスバー固定用部材によって前記電池載置部材に沿わせて前記電池載置部材の下面側に押圧される状態で固定され、前記電池載置部材と前記バスバー固定用部材とが電気的絶縁材にて構成されている。
【０００７】
すなわち、上下の電池載置部材間の配線は棒状の導電体部材であるバスバーにて行い、そのバスバーを電池の並び方向に沿って引き回す配線を行う。
このように、一般に同一の電流容量のケーブルに対して容積が小さく、且つ、剛体として所望の配置形状に設定し易いバスバーを段間の配線に使用することで、電池の並びに沿ってバスバーを長く引き回す場合でも、上下方向で必要となるスペースは可及的に抑制することができる。
【０００８】
又、段間の配線のためのバスバーを電池載置部材の下面側に押しつけた状態で配線することにより、電池の並びに沿ってバスバーを長く引き回す場合でも、上下方向で必要となるスペースは可及的に抑制することができる。
更に、電池載置部材やバスバー固定用部材の材質自体を電気的な絶縁材にて構成しているので、電池載置部材やバスバー固定用部材におけるバスバーとの接触箇所に絶縁処理を施す作業や、電源装置に組み立て時において、電池載置部材やバスバー固定用部材とバスバーとの間に絶縁部材を挟み込むような作業等の作業が不要となる。
【０００９】
又、本出願の第２の発明は、上記第１の発明の構成に加えて、前記電池載置部材又は前記バスバー固定用部材における前記バスバーとの接当箇所に前記電池の並び方向に延びる凹溝が形成され、前記バスバーが前記凹溝内に位置する状態で固定されている。
すなわち、バスバー固定用部材にて電池載置部材の下面側にバスバーを押圧固定する場合において、電池載置部材又はバスバー固定用部材に凹溝を形成して、その中にバスバーを位置させることで、その凹溝の深さ分に応じて、バスバーの配線が支配する上下幅を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記第１の発明によれば、電池の並びに沿ってバスバーを長く引き回す場合でも、上下方向で必要となるスペースを抑制することができるので、電池の載置姿勢や端子の極性を可及的に共通化できるようにしながら、上下の電池載置部材間での電気配線に要するスペースを可及的に小さくできるものとなった。
又、段間の配線のためのバスバーを電池載置部材の下面側に押しつけた状態で配線することで、電池の並びに沿ってバスバーを長く引き回す場合でも、上下方向で必要となるスペースを更に抑制することができる。
更に、電池載置部材やバスバー固定用部材おけるバスバーとの接触箇所に絶縁処理を施す作業や、電源装置に組み立て時において、電池載置部材やバスバー固定用部材とバスバーとの間に絶縁部材を挟み込むような作業等の作業が不要となり、電源装置の製作に要する作業負担を軽減することができる。
【００１７】
又、上記第２の発明によれば、バスバーの配線が支配する上下幅を小さくすることができ、電池の並びに沿ってバスバーを長く引き回す場合でも、上下方向で必要となるスペースを更に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる棚の要部斜視図
【図２】本発明の実施の形態にかかる棚の要部斜視図
【図３】本発明の実施の形態にかかる棚の斜視図
【図４】本発明の実施の形態にかかる棚の斜視図
【図５】本発明の実施の形態にかかる棚の背面側の構成を示す図
【図６】本発明の実施の形態にかかる棚の全体構成を示す斜視図
【図７】本発明の実施の形態にかかる電源装置の概略正面図
【図８】従来技術にかかる電源装置の概略構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の電源装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施の形態の電源装置ＰＵは、正面視の概略図である図７に示すように、枠体１に複数段（本実施の形態では５段）の棚２を備えて、その棚２上に電池３を複数個（本実施の形態では４個）並べて載置し、異なる電池３の端子間を電気的に接続している。本実施の形態の電池３は後述のように蓄電池であり、以下において「蓄電池３」と表記する。
図６では、電源装置ＰＵを枠体１を除いた状態で斜視図で示しており、図６において矢印Ａにて示す方向が正面側である。尚、他の図面においても、正面側を矢印Ａにて示している。
本実施の形態では、これらの蓄電池３を全て直列接続して高電圧高容量の群電池を構成する場合を例示して説明するが、直列接続及び並列接続を適宜に組合わせた蓄電池３の接続構成としても良い。
【００２２】
蓄電池３の夫々は、単電池でも良いが本実施の形態では、複数個のリチウムイオン電池を接続して略直方体形状の筐体内に収納した組電池としており、正極端子３ａ及び負極端子３ｂを一対に備えている。
正極端子３ａ及び負極端子３ｂは、棚２の左端側の斜視図である図１に示すように、図７における正面側（図１において矢印Ａで示す側）の端部に寄せる状態で蓄電池３の上面に配置し、端子ボルトの形状を有して電気配線部材をボルト止めする構成としている。本実施の形態の電源装置ＰＵにおいては、何れの蓄電池３も、正極端子３ａが正面視で右側に位置し負極端子３ｂが正面視で左側に位置するものを使用する場合を例示して説明する。
尚、以下において「左」あるいは「右」と表現するときは、全てこの正面視を基準にしているものとする。又、矢印Ａで示す方向を、正面側を「前」とした前後方向として表記する場合もある。
【００２３】
従って、この構成の蓄電池３を使用した電源装置ＰＵのおける蓄電池３の並びは、１つの棚２内においては、正面視で右端の蓄電池３が最も高電位側に位置し、棚２上で右側から左側へ並ぶ各蓄電池３において、各蓄電池の負極端子３ａが左側で隣接する蓄電池３の正極端子３ａと接続される形で直列接続される。
更に、棚２上で左端に位置する蓄電池３の負極は、その棚２と上下方向で隣接する棚２（すなわち、上側あるいは下側の棚２）で右端に位置する蓄電池３の正極端子３ａに電気的に接続される。
【００２４】
本実施の形態では、棚２の左端の蓄電池３の負極端子３ｂは、下側の棚２の右端に位置する蓄電池３の正極端子３ａに接続する場合を例示して説明する。従って、棚２の左端の蓄電池３の負極端子３ｂから下段側の棚２の右端側の蓄電池３の正極端子３ａへと、棚２の略全幅に亘って電気配線を引き回すことになる。
このような電気配線によって、本実施の形態の電源装置ＰＵ全体としては、最上段の棚２の右端の蓄電池３が最も高電位側に位置し、最下段の左端の蓄電池３が最も低電位側に位置することになる。
【００２５】
本実施の形態の電源装置ＰＵでは、上記の蓄電池３間の電気配線は、全てバスバー（あるいはブスバー）と称される棒状の導電体配線部材を使用している。より具体的には、薄板状の金属製バスバーを使用している。
１つの棚２内において隣接する蓄電池３間の負極端子３ｂと正極端子３ａとの接続は、図１等に示すように、比較的に短尺の電池間バスバー４ａを使用し、電池間バスバー４ａの両端付近を負極端子３ｂと正極端子３ａとにボルト止めしている。
【００２６】
一方、棚２の左端の蓄電池３の負極端子３ｂと下段側の棚２の右端の蓄電池３の正極端子３ａとの電気的な接続は、上下方向で隣接する棚間（より正確には、後述の電池載置部材間）において蓄電池３の端子間を接続する段間接続用のバスバーにて行う。
この段間接続用のバスバーは、上述のように棚２の略全幅に亘って、棚２上での蓄電池３の並び方向に沿って引き回される配線部分を有している。
【００２７】
段間接続用のバスバーは、より具体的には、左端に位置する蓄電池３の負極端子３ｂに基端側がボルト止めされ、且つ、先端側が下方に屈曲形成された比較的に短尺の負極用バスバー４ｂと、棚２の右端側の斜視図である図２に示すように、下側の棚２の右端に位置する蓄電池３の正極端子３ａに基端側がボルト止めされ、且つ、先端側が上方に屈曲形成された比較的に短尺の正極用バスバー４ｃと、負極用バスバー４ｂと正極用バスバー４ｃとを中継する中継用バスバー４ｄとから構成されている。負極用バスバー４ｂ及び正極用バスバー４ｃと中継用バスバー４ｄとの接続は、図１及び図２に示すように、緩み止めナットを使用して強固にボルト固定している。
【００２８】
従って、中継用バスバー４ｄは、他のバスバーに比べてかなり長尺で、棚２の略全幅に亘る長さを有する。この中継用バスバー４ｄが、蓄電池３の並び方向に沿って延びる配線部分であり、この部分が後述のように、棚２の下面側（より正確には、後述する電池載置部材の下面側）に固定される。この中継用バスバー４ｄも上述のように薄板状に形成されており、且つ、その薄板状の配線部分の扁平な板面が電池載置部材を向く姿勢（より厳密には、電池載置部材１２の下面側を向く姿勢）で固定されている。
【００２９】
次ぎに、この中継用バスバー４ｄの配線態様について、棚２の構造と共に説明する。
各棚２は、枠体１に対して左右方向に掛け渡されているアングル部材１１とそのアングル部材１１上に固定支持される電池載置部材１２とを主要部として構成されている。
アングル部材１１は、平面を上方に向ける姿勢で両端を枠体１に固定されて、前後方向（矢印Ａで示す方向）に２本並べて設置されている。
電池載置部材１２は、ガラス材を混成して補強したフェノール樹脂等の電気的絶縁材にて板状に形成され、この電池載置部材１２上に、電池間バスバー４ａにて端子間が電気的に接続された蓄電池３が並べて載置されている。
【００３０】
中継用バスバー４ｄは、この電池載置部材１２の下面側において、正面側端部付近を、電池載置部材１２上の蓄電池３の並び方向（左右方向）に沿って延びるように保持されている。
中継用バスバー４ｄは、バスバー固定用部材であるバスバー押圧板１３と、電池載置部材１２の下面との間に、夫々の板面が平行となる姿勢の状態で挟まれ、図示を省略するネジ止め等でバスバー押圧板１３を電池載置部材１２の下面側に固定することで、電池載置部材１２に沿わせた姿勢で、電池載置部材１２の下面側に押圧される状態で固定されている。
【００３１】
バスバー押圧板１３は、電池載置部材１２の左右幅と同一の長さを有する１方向（左右方向）に長い板材にて形成され、蓄電池３の並び方向に沿って延びる配線部分である中継用バスバー４ｄの略全体を電池載置部材１２の下面側に押圧している。
バスバー押圧板１３の材質は、電池載置部材１２と同様にフェノール樹脂等の電気的絶縁材を使用している。
又、バスバー押圧板１３における電池載置部材１２の下面を向く側の面には、中継用バスバー４ｄとの接当箇所に、中継用バスバー４ｄを通すための幅広で浅い凹溝が蓄電池３の並び方向延びる状態で形成されている。電池載置部材１２の下面側にバスバー押圧板１３を組み付ける際は、上記の凹溝内に中継用バスバー４ｄが位置するように組み付けて固定する。
このように板状の中継用バスバー４ｄを取り付け保持することで、中継用バスバー４ｄの取り回しのために要する正面視でのスペースは、極めて狭い上下幅の範囲内に収まっている。
【００３２】
中継用バスバー４ｄが上記のように電池載置部材１２の下面側に取付け固定される関係で、蓄電池３が振動等によって移動してしまうと、蓄電池３の正極端子３ａ部分及び負極端子３ｂ部分やバスバー自体にも機械的なストレスがかかるため、蓄電池３の移動を阻止するための構成が複数種類備えられている。
【００３３】
蓄電池３の移動を阻止するための構成としては、（１）蓄電池３の上面側に接当して蓄電池３の上方への移動（浮き上がり）を阻止する構成、（２）蓄電池３の左右方向（蓄電池３の並び方向）での移動を阻止する構成、（３）蓄電池３の並び方向と交差する方向（具体的には、前後方向）での移動を阻止する構成、及び、（４）蓄電池３の一部と係合作用して移動を阻止する構成、の４種類がある。
以下、これらの構成について順次に説明する。
【００３４】
先ず、蓄電池３の上方への移動を阻止するための構成として、棚２の１段分を抜き出した斜視図である図３に示すように、蓄電池３の上面側と接当して上方への移動を阻止する上方移動阻止部材１４が備えられている。
上方移動阻止部材１４は、長尺の板材を屈曲形成して、おおまかには略Ｌ字状の断面形状を有するように構成され、前後方向で２本並べて配置している。上方移動阻止部材１４の縦壁面がアングル部材１１の縦壁面の前面側に固定され、上方移動阻止部材１４の底面側が蓄電池３の上面と接当する。
上方移動阻止部材１４の長手方向（電池載置部材１２上の蓄電池３の並び方向）の長さは、電池載置部材１２上の蓄電池３の並び幅の全幅の長さに相当し、単一部材の上方移動阻止部材１４を、それの長手方向が蓄電池３の並び方向となる姿勢で設置して、電池載置部材１２上の４個全ての蓄電池３の上方移動を阻止している。
【００３５】
次ぎに、蓄電池３の左右方向（すなわち、電池載置部材１２上での蓄電池３の並び方向）での移動を阻止する構成として、図３に示す棚２の１段分の斜視図から最も手前側の蓄電池３やアングル部材１１を仮想線に置き換えて示す図４のように、左右方向で隣り合う蓄電池３間の隙間を埋めるように短冊状の板材で構成される横移動阻止部材１７（第１移動阻止部材ＦＢ）が電池載置部材１２上に固定されている。
横移動阻止部材１７は、蓄電池３の前後幅の略全幅に亘って存在し、その上面には細長いＬ字形状の２本の連結桿１８が固定され、その連結桿１８の上端部がアングル部材１１の縦壁面の後面側に固定されることで、横移動阻止部材１７の取付け状態を補強している。
振動等によって蓄電池３が左右方向に移動しようとすると、横移動阻止部材１７が蓄電池３と接当して、その電池載置部材１２上でのすべり移動を阻止する。
【００３６】
次ぎに、蓄電池３の前後方向での移動を阻止する構成として、図６に２点鎖線で示すように、上下方向の電池載置部材１２の並びに沿って蓄電池３の背面側（後面側）で枠体１に固定されて設置されている壁部材である背面パネル１６が備えられ、蓄電池３の後方への移動を阻止し、更に、図１乃至図３に示すように、蓄電池３に対して背面パネル１６の存在側と反対側（すなわち、正面側）において、電池載置部材１２の電池載置面上の正面側端部位置で、蓄電池３の並び方向に沿う姿勢で細長い短冊状の飛び出し阻止部材１５が固定され、蓄電池３の前方側（正面側）への移動を阻止している。飛び出し阻止部材１５は、蓄電池３の並び幅よりわずかに短い長さを有して、単一の部材で４個の蓄電池３に対する移動阻止を行っている。
飛び出し阻止部材１５と背面パネル１６とによって構成される第２移動阻止部材ＳＢは、振動等によって蓄電池３が前後方向に移動しようとすると、その蓄電池３と接当して移動を阻止する。
【００３７】
次ぎに、蓄電池３の一部と係合作用して移動を阻止する構成について簡単に説明する。
背面パネル１６との接当面である蓄電池３の背面側には、蓄電池３の後面側（背面側）を概略的に示す斜視図である図５（ａ）のように、高さの低い直方体形状の段差部３ｃが形成されている。
この段差部３ｃは、前後方向視で、図５（ｂ）に示す背面パネル１６に形成されている長方形の開口１６ａに適合する形状としている。
背面パネル１６の開口１６ａの並び位置は、背面パネル１６を枠体１に取り付けた状態で、上下５段の棚２上に並ぶ蓄電池３の上下方向及び左右方向での並び位置と対応しており、蓄電池３を電池載置部材１２に載置するときに、蓄電池３の段差部３ｃを係合部とし、背面パネル１６の開口１６ａを被係合部として、それらを嵌合させる形で係合作用させることで、蓄電池３の後端側が背面パネル１６の面に沿う方向で移動するのを阻止する。
【００３８】
〔別実施形態〕
以下、本発明の別実施形態を列記する。
（１）上記実施の形態では、５段の棚２に並べる蓄電池３を全て直列に接続する場合を例示しているが、蓄電池３間の電気回路上の接続形態は、種々に変更可能である。
又、段間接続用のバスバーを構成する中継用バスバー４ｄは、電池載置部材１２上の蓄電池３の並びの全幅に亘って電池載置部材１２の下面側に固定しているが、上記のように蓄電池３の接続形態を種々に異ならせるのに応じて、電池載置部材１２上の蓄電池３の並び幅の一部において、電池載置部材１２の下面側に固定させる構成としても良い。
（２）上記実施の形態では、バスバー押圧板１３側に中継用バスバー４ｄを位置させる凹溝を形成する場合を例示しているが、電池載置部材１２の下面側の中継用バスバー４ｄとの接当箇所に、蓄電池３の並び方向に沿って延びる凹溝を形成し、その凹溝に中継用バスバー４ｄが位置する状態で固定するように構成しても良く、更には、電池載置部材１２とバスバー押圧板１３との双方に、上記のような凹溝を形成しても良い。
（３）上記実施の形態では、電池３としてリチウムイオン電池を例示しているが、リチウムイオン電池以外の非水電解質二次電池、ニッケル水素二次電池、電気二重層等のキャパシタ等々の電池や、更には、一次電池を用いる場合にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００３９】
３                電池
３ａ，３ｂ        端子
３ｃ              係合部
４ｂ，４ｃ，４ｄ  段間接続用のバスバー
１２              電池載置部材
１４              上方移動阻止部材
１５              飛び出し阻止部材
１６              壁部材
１６ａ            被係合部
ＦＢ              第１移動阻止部材
ＳＢ              第２移動阻止部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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