(57)【要約】      （修正有）【課題】単位セル電池の正電極、負電極を接続した構造として軽量化及び部品点数を削減し、単位セル電池の寸法誤差による正電極、負電極の公差を吸収することができる電源装置を提供する。【解決手段】隣接する単位セル電池の正電極と負電極とを直付けして複数個の単位セル電池を直列に接続し、隣接する単位セル電池を並列に積層したときの寸法公差による正電極と負電極の位置ずれを吸収可能な位置ずれ吸収部を設ける。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面側から正電極と負電極が突設された複数個の単位セル電池を並列に積層すると共に前記正電極と前記負電極とを直列に接続して形成されるセル電池集合体と、このセル電池集合体の一面上に載置され前記複数個の単位セル電池の前記正電極又は前記負電極と接続されて前記単位セル電池の電圧を検出する電圧検出用電極を備えた電極接続体とを備えた電源装置であって、
隣接する前記単位セル電池の正電極と前記負電極とを直付けして複数個の単位セル電池を直列に接続し、
隣接する前記単位セル電池を並列に積層したときの寸法公差による前記正電極と負電極の位置ずれを吸収可能な位置ずれ吸収部を前記電極接続体に設けたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の電源装置であって、
前記位置ずれ吸収部は、前記電極接続体を複数の分割接続体で形成して隣接する分割接続体間に設けたスリットと、該スリットを跨いで隣接する分割接続体同士を接離自在に接続するヒンジ部とで形成されていることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の電源装置であって、
前記位置ずれ吸収部は、前記単位セル電池の正電極又は負電極と前記電圧検出用電極との接続部位からずれた位置に設けられていることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド自動車や電気自動車に用いられる電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータを駆動源とする電気自動車や、エンジンと電動モータの両者を駆動源とするハイブリッド自動車には、電動モータに電気を供給する電源装置が搭載されている。この電源装置は、複数個の単位セル電池を並列に集合させてセル電池集合体（電池モジュール）を形成し、このセル電池集合体をさらに複数個縦横に配置し、隣接する単位セル電池の正電極同士、負電極同士を直列に接続して電動モータに電気を供給している。また、このような電源装置では、均等な充放電をさせるために、単位セル電池の電圧を逐次検出し電圧を監視している。単位セル電池の電圧を検出のために、複数個の単位セル電池を正極側、負極側で接続して正電極、負電極を設け、これらの正電極、負電極に電圧検出用の電線（導体）端末の検出電極と接続している。
【０００３】
特許文献１には隣接する単位セル電池の正電極と負電極とをバスバーを用いて接続する構造の電源装置が開示されている。この電源装置においては、単位セル電池の寸法誤差による正電極、負電極の位置ずれに対し、バスバー収容部を分割し、分割したバスバー収容部同士をブリッジによって連結することにより正電極、負電極の公差を吸収している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０-１７０８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１の電源装置では、隣接する単位セル電池の正電極及び負電極をバスバーによって接続していることからバスバーを用いる分、重量が増加すると共に部品点数が多くなり、コストが高くなっている。
【０００６】
また、上記のように単位セル電池の寸法誤差により正電極、負電極の位置ずれの発生に対しても、電圧検出用電極との接続時にこのずれ公差を吸収する必要がある。
【０００７】
そこで本発明は、バスバーを用いることなく単位セル電池の正電極、負電極を接続した構造とし、これにより軽量化及び部品点数の削減が可能であり、しかも単位セル電池の寸法誤差による正電極、負電極のずれ公差を吸収することができる電源装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、一面側から正電極と負電極が突設された複数個の単位セル電池を並列に積層すると共に前記正電極と前記負電極とを直列に接続して形成されるセル電池集合体と、このセル電池集合体の一面上に載置され前記複数個の単位セルの前記正電極又は前記負電極と接続されて前記単位セル電池の電圧を検出する電圧検出用電極を備えた電極接続体とを備えた電源装置であって、隣接する前記単位セル電池の正電極と前記負電極とを直付けして複数個の単位セル電池を直列に接続し、隣接する前記単位セル電池を並列に積層したときの寸法公差による前記正電極と負電極の位置ずれを吸収可能な位置ずれ吸収部を前記電極接続体に設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の電源装置であって、前記位置ずれ吸収部は、前記電極接続体を複数の分割接続体で形成して隣接する分割接続体間に設けたスリットと、該スリットを跨いで隣接する分割接続体同士を接離自在に接続するヒンジ部とで形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の電源装置であって、前記位置ずれ吸収部は、前記単位セル電池の正電極又は負電極と前記電圧検出用電極との接続部位からずれた位置に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明では、隣接する単位セル電池の正電極と負電極とを直付けして複数個の単位セル電池を直列に接続するため、バスバーを用いた接続が不要となる。このようにバスバーを用いる必要がなくなるため、軽量化ができ、部品点数を削減でき、コストを低減させることができる。
【００１２】
また、電極接続体に位置ずれ吸収部を設けて隣接する単位セル電池を並列に積層したときの寸法公差による正電極と負電極の位置ずれを吸収するため、単位セル電池に寸法誤差があり、この寸法誤差によって単位セル電池の電極が位置ずれしてもこの電極と電圧検出用の電極とを確実に接続することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、電極接続体を複数の分割接続体で形成して隣接する分割接続体間に設けたスリット及びスリットを跨いで隣接する分割接続体同士を接離自在に接続するヒンジ部とによって位置ずれ吸収部を形成しているため、単位セル電池に寸法誤差があり、正電極、負電極に位置ずれしても、分割接続体が接近または離反するため、電極の公差を吸収することができる。ヒンジ部はこの分割接続体の接離があっても、伸縮するため分割接続体の接続状態を確実に維持することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、単位セル電池の正電極又は負電極と電圧検出用電極との接続部位からずれた位置に位置ずれ吸収部が設けられているため、単位セル電池の寸法誤差による位置ずれを確実に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】複数個の単位セル電池からなるセル電池集合体と、複数個のセル電池集合体からなる電源装置を示す斜視図である。
【図２】複数個の単位セル電池からなるセル電池集合体を示し、第一のスライド板と第二のスライド板がスライド移動する前の状態で正電極、負電極と電圧検出用電極とを接続する前の状態を示す斜視図である。
【図３】複数個の単位セル電池からなるセル電池集合体を示し、第一のスライド板と第二のスライド板がスライド移動し正電極、負電極と電圧検出用電極とを接続した状態を示す斜視図である。
【図４】第一のスライド板、第二のスライド板とセル電極とを示す断面図である。
【図５】電極接続体を示す斜視図である。
【図６】電極接続体を示し、（ａ）は可撓性連結部を第一のスライド基板、第二のスライド基板の一端側（紙面右側）に設けて導体を一端側に集束させた状態を示す平面図、（ｂ）は可撓性連結部を第一のスライド板、第二のスライド板の他端側（紙面左側）に設けて正電極及び負電極と接続された導体を他端側（紙面左側）に集束させた状態を示す平面図である。
【図７】電極接続体を示し、不要な可撓性連結部を切断する前の状態を示す平面図である。
【図８】第一のスライド板、第一のスライド板に設けた電圧検出用電極を支持する電極挟持立壁を示す斜視図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は電極接続体に分割接続体を形成して単位セル電池の寸法公差を吸収する状態を示す平面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は電極接続体に分割接続体を形成して単位セル電池の寸法公差を吸収する状態を示す断面図である。
【図１１】セル電池集合体同士を接続するコネクタを示す分解斜視図である。
【図１２】セル電池集合体同士を接続するコネクタを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る電源装置について、図面を用いて説明する。
【００１７】
本実施形態の電源装置１０は、電動モータを駆動源とする電気自動車や、エンジンと電動モータの両者を駆動源とするハイブリッド自動車などに搭載され、電動モータに電気を供給する。
【００１８】
図１〜図３に示すように、電源装置１０は、単位セル電池１１を並列に集合させてセル電池集合体（電池モジュール）１２を形成し、このセル電池集合体１２をさらに複数個縦横に配置して構成されている。
【００１９】
単位セル電池１１は、矩形の薄板状で、図４及び図１０に示すように外周の一面から正極と負極のセル電極１３が突設されている。この単位セル電池１１を複数個（複数枚）並列に積層し、集合させたセル電池集合体１２は、全体として立方体形状とされている。そして、複数個の単位セル電池１１からそれぞれ突設している幾つかの正極側のセル電極１３同士と、幾つかの負極側のセル電極１３同士がセル電池集合体１２の上面１４上でそれぞれ直付けによって接続されており、これらのひとかたまりのセル電極１３から一つの正電極１６、一つの負電極１７として（図２参照）上方に突設している。以下、本実施形態では、これらの正電極１６、負電極１７を単位セル電池１１の正電極、負電極と呼称する。
【００２０】
このような本実施形態では、セル電池集合体１２の一面１４上で、隣接する幾つかの単位セル電池１１の正電極同士、負電極同士を直付けによって直接に接続しており、幾つかの単位セル電池１１を並列に接続したひとかたまりの複数個の単位セル電池１１をさらに直列に接続して取り出した電極を上方に突設させて、電圧検出用の電極１６、１７としている。
【００２１】
このように隣接する単位セル電池１１の正電極同士、負電極同士を直付けによって直接に接続することにより、バスバーを用いた接続が不要となる。バスバーを用いる必要がなくなることから、軽量化ができ、部品点数を削減でき、コストを低減させることができる。
【００２２】
本実施形態の電源装置１０は、図２、図３に示すように、セル電池集合体１２の一面１４上で、一側からスライド移動により正電極１６と電圧検出用電極１８とを接続する第一のスライド板１９と、セル電池集合体１２の一面１４上で、他側からスライド移動により負電極１７と電圧検出用電極２０とを接続する第二のスライド板２１とで形成される電極接続体２２を有している。
【００２３】
図５乃至図８に示すように、第一のスライド板１９は、セル電池集合体１２の一面１４上でスライド移動する板本体２３と、この板本体２３に設けられて電圧検出用電極１８を支持すると共に板本体２３のセル電池集合体１２の一面１４上でのスライド移動により正電極１６が電圧検出用電極１８とともに挟持される電極挟持立壁２４と、板本体２３に設けられて板本体２３のスライド移動により正電極１６を電圧検出用電極１８が支持された電極挟持立壁２４へ案内する電極案内部２５とで形成されている。
【００２４】
板本体２３は、長方形状で、所定の間隔（正電極１６のピッチ）で電極挟持立壁２４が立設されている。この電極挟持立壁２４には、電圧検出用電極１８が固定されている。この電圧検出用電極１８と電極挟持立壁２４の一方の壁との間に正電極１６が、電圧検出用電極１８の側方から挿入されて、正電極１６と電圧検出用電極１８とが接続される。この接続は、溶接（レーザー、超音波）や加締め（はとめ）、ボルトナットやリベット等により接続しても良い。
【００２５】
また、電極挟持立壁２４の一端側に電極案内部２５が形成されている。電極案内部２５は、電極挟持立壁２４の両壁から外側に向けて次第に拡径した扇形形状の切欠が形成され、この切欠の両側壁が傾斜部となっている。そして、スライド板１９を一面１４上でスライドさせたとき、正電極１６が位置ズレを生じていない場合には、扇形形状の切欠部分のテーパ部に触れることなく電極挟持立壁２４間に挿入するが、正電極１６の位置がズレていたとしても、正電極１６が扇形の切欠部のテーパ部に沿って正規な位置へ案内される。
【００２６】
一方、第二のスライド板２１は、第一のスライド板１９と略同形状で、セル電池集合体１２の一面１４上でスライド移動する板本体２６と、この板本体２６に設けられて電圧検出用電極２０を支持すると共に板本体２６のセル電池集合体１２の一面１４上でのスライド移動により負電極１７が電圧検出用電極２０と共に挟持される電極挟持立壁２７と、板本体２６に設けられて板本体２６のスライド移動により負電極１７を電圧検出用電極２０が支持された電極挟持立壁２７へ案内する電極案内部２８とで形成されている
また、板本体２６も、第一のスライド板１９の板本体２３と略同形状の長方形状で、所定の間隔（負電極１７のピッチ）で電極挟持立壁２７が立設されている。この電極挟持立壁２７には、電圧検出用の電圧検出用電極２０が固定されている。この電圧検出用電極２０と電極挟持立壁２７の一方の壁との間に負電極１７が、電圧検出用電極２０の側方から挿入されて、負電極１７と電圧検出用電極２０とが接続される。この接続は、溶接（レーザー、超音波）や加締め（はとめ）、ボルトナット、リベット等により接続しても良い。
【００２７】
また、電極挟持立壁２７の一端側に電極案内部２８が形成されている。電極案内部２８は、電極挟持立壁２７の両壁から外側に向けて次第に拡径した扇形形状の切欠が形成され、この切欠の両側壁が傾斜部となっている。そして、スライド板２１を一面１４上でスライドさせたとき、負電極１７が位置ズレを生じていない場合には、扇形形状の切欠部分のテーパ部に触れることなく電極挟持立壁２７間に挿入するが、負電極１７の位置がズレていたとしても、負電極１７が扇形の切欠部のテーパ部に沿って正規な位置へ案内される。
【００２８】
図５及び図６に示すように、上記第一のスライド板１９と第二のスライド板２１とは、一端側同士又は他端側同士のいずれか一方が可撓性連結部２９を介して連結され、この可撓性連結部２９を中心に第一のスライド板２１と第二のスライド板２１とが互いに接離可能に揺動自在となっている。
【００２９】
可撓性連結部２９は、後述する第一の導体（電線）３２と第二の導体（電線）３３の一端側又は他端側を集束する集束部３０と、この集束部３０の両側に設けられて第一のスライド板１９と集束部３０、第二のスライド板２１と集束部３０とを連結する可撓部３１とで形成されている。
【００３０】
また、電極接続体２２は、一端が電圧検出用電極１８に接続された第一の導体（電線）３２と、一端が電圧検出用電極２０に接続された第二の導体（電線）３３と、第１の導体３２と第２の導体３２の他端側に連結されて外部と接続される集束コネクタ３４とを備えている。第１の導体３２と、第２の導体３２は、単位セル電池１１の電圧を検出する検出電極（電圧検出用電極１８、電圧検出用電極２０）で検出した電圧信号を、電圧制御装置（不図示）へ送信する。
【００３１】
第１の導体３２、第２の導体３２としての電線３２、３３は、第一のスライド板１９、第二のスライド板２１にそれぞれ設けられた導体案内路３５、３６内に配索され、上記可撓性連結部２９へ引き回されて集束部３０で一纏めにして集束され、先端側が集束コネクタ３４に連結されて、外部と接続される。
【００３２】
図７に示すように、本実施の形態における第一のスライド板１９と第二のスライド板２１とを連結する可撓性連結部２９は、一端側と他端側の両方に設けた状態で製造される。そして、必要に応じて、すなわち、電圧検出用の第１の導体３２、第２の導体３２を取り出す方向を、図７の紙面左側へ配索する場合には、図７の紙面右側の可撓性連結部２９を切除する。逆に図７の紙面右側へ電圧検出用の第１の導体３２、第２の導体３２を配索する場合には、図７の紙面左側の可撓性連結部２９を切除する。
【００３３】
図９及び図１０はね隣接する単位セル電池１１のセル電極１３を直付けした場合における単位セル電池１１の寸法誤差を吸収する構造を示す。図１０に示すように、隣接する単位セル電池１１のセル電極１３が直付けにより接続された電極１６、１７は、電極接続体２２のスライド板１９、２１をスライドさせることにより電極挟持立壁２４、２７内に挿入されて電圧検出用電極１８と接続される。単位セル電池１１に寸法誤差がある場合、単位セル電池１１を並列に積層したとき、電極１６、１７に位置ずれが生じる。本実施形態ではこの寸法公差を吸収するため位置ずれ吸収部５０を設けるものである。
【００３４】
図９に示すように位置ずれ吸収部５０は、電極接続体２２のスライド板１９、２１における板本体２３、２６に形成されるものである。板本体２３、２６は電極案内部２５、２８を形成するための接続体５１を有している。接続体５１の幅方向の両端部には電圧検出用電極１８を固定する電極挟持立壁２４ 、２７が形成されている。位置ずれ吸収部５０は接続体５１を２つの分割接続体５２、５３とし、２つの分割接続体５２、５３の間にスリット５５を形成すると共に、スリット５５を跨ぐように複数のヒンジ部５７を設けて隣接する２つの分割接続体５２、５３を接続することにより形成される。
【００３５】
ヒンジ部５７はスリット５５の長さ方向に沿って複数設けられることにより、２つの分割接続体５２、５３を接続している。２つの分割接続体５２、５３は単位セル電池１１の寸法誤差があると、図９（ａ）、（ｂ）で示すように接近及び離反し、これにより単位セル電池１１の寸法誤差による電極１６、１７の公差を吸収する。ヒンジ部５７は２つの分割接続体５２、５３の接離動作によってスリット５５が拡縮しても、この拡縮に応じて図９（ａ）、（ｂ）及び図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、伸縮して分割接続体５２、５３の接続状態を維持する。
【００３６】
本実施形態において、図９（ａ）、（ｂ）で示すように、スリット５５は電極１６、１７との接続部位及び電圧検出用電極１８の接続部位からずれた位置となるように形成されている。これにより単位セル電池１１の寸法誤差による位置ずれを確実に吸収することができる。
【００３７】
このように位置ずれ吸収部５０を設けることにより、隣接して接続される単位セル電池１１の寸法誤差による電極１６、１７の公差を吸収できる。このため隣接する単位セル電池１１のセル電極１３を直付けによって接続しても、単位セル電池１１の寸法誤差を吸収して電極１６、１７と電圧検出用電極１８とを確実に接続することができる。
【００３８】
なお、分割接続体５２、５３は２つとしているが、３つ以上としても良い。この場合には、３つ以上の分割接続体のそれぞれの間にスリットを設けると共に、ヒンジ部によって３つ以上の分割接続体を接離自在に接続することにより同様に単位セル電池の寸法誤差による電極の公差を吸収することができる。
【００３９】
次に、上述したセル電池集合体１２同士を図１に示すように、縦横に配置して一つの電源装置とする場合の接続について図１１及び図１２を用いて説明する。
【００４０】
セル電池集合体１２の一面１４上に組み付けられた電極接続体２２の一方のスライド板１９には、セル電池集合体１２を構成する複数個の単位セル電池１１の隣接する正極同士を接続した総バスバー３７が組み付けられている。この総バスバー３７は、セル電池集合体１２から、隣接するセル電池集合体１２まで延設されている。一方、隣接するセル電池集合体１２の一方のスライド板１９には連結バスバー３８が組み付けられている。これらの総バスバー３７と連結バスバー３８は、接続コネクタ３９により接続される。
【００４１】
接続コネクタ３９は、基部４１と、この基部４１の両側部から延設されたバネ片４２、４２と、バネ片４２、４２間に一体に設けられた弾性片４３、４３とで略コ字型形状に形成された導電性の端子４４と、この端子４４が収納されるハウジング４５とで形成されている。
【００４２】
そして、図１２に示すように、一方のバネ片４２と弾性片４３との間に総バスバー３７が挟持され、他方のバネ片４２と他方の弾性片４３との間に連結バスバー３８が挟持されることで、連結バスバー３８と総バスバー３７とが電気的に接続され、隣接するセル電池集合体１２同士が電気的に接続される。
【００４３】
以上説明したように、本発明の電源装置１０では、隣接する単位セル電池１１の正電極１６と負電極１７とを直付けして複数個の単位セル電池１１を直列に接続するため、バスバーを用いた接続が不要となる。このため、軽量化ができ、部品点数を削減でき、コストを低減させることができる。
【００４４】
また、電極接続体２２に位置ずれ吸収部５０を設けて隣接する単位セル電池１１を並列に積層したときの寸法公差による正電極１６と負電極１７の位置ずれを吸収するため、単位セル電池１１に寸法誤差があり、この寸法誤差によって電極１６、１７が位置ずれしても電極１６、１７を確実に接続することができる。
【００４５】
また、電極接続体２２を複数の分割接続体５２、５３で形成し、隣接する分割接続体５２、５３間に設けたスリット５５及びスリット５５を跨いで隣接する分割接続体５２、５３同士を接離自在に接続するヒンジ部５７とによって位置ずれ吸収部５０を形成しているため、単位セル電池１１に寸法誤差があり、正電極１６、負電極１７に位置ずれしても、分割接続体５２、５３が接近または離反するため、電極１６、１７の公差を吸収することができる。ヒンジ部５７は分割接続体５２、５３の接離があっても、伸縮するため分割接続体５２、５３の接続状態を確実に維持する。
【００４６】
また、単位セル電池１１の正電極１６又は負電極１７と電圧検出用電極１８との接続部位からずれた位置に位置ずれ吸収部５０が設けられているため、単位セル電池１１の寸法誤差による位置ずれを確実に吸収することができる。
【００４７】
なお、位置ずれ吸収部５０として上記実施形態では、電極接続体２２を分割し、分割した分割電極接続体間にスリットを設けて、収縮可能なヒンジ部で連結したが、スリットに代えて、収縮可能な部材で分割電極接続体同士を連結した構造や、電極接続体２２のスリットを形成する部位を蛇腹状に形成して伸縮可能とする構造でも良い。
【符号の説明】
【００４８】
１０  電源装置
１１  単位セル電池
１２  セル電池集合体
１３  セル電極
１６  正電極
１７  負電極
１８  電圧検出用電極
２２  電極接続体
５０  位置ずれ吸収部
５２、５３  分割接続体
５５  スリット
５７  ヒンジ部
【図１】
2014157731.tif 000003
【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】
2014157731.tif 000009
【図８】
2014157731.tif 000010
【図９】
2014157731.tif 000011
【図１０】
2014157731.tif 000012
【図１１】
2014157731.tif 000013
【図１２】
2014157731.tif 000014