(57)【要約】【課題】  振動による電圧検出用導線の破損を防止できる電源モジュールおよび該電源モジュールを搭載した車両を提供することを目的とする。【解決手段】  電源モジュールは、複数の電源セル２０と、電源セル２０を収納する電源ケース１０と、電源セル２０同士を接続するバスバー３０と、バスバー３０に接続された電圧検出用導線５０と、電圧検出用導線５０を被覆および保持して、電源ケース１０およびバスバー３０間に固定される保持部４０と、を有する。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電源セルと、
前記電源セルを収納する電源ケースと、
前記電源セル同士を接続する集電用接続体と、
前記集電用接続体に接続された電圧検出用導線と、
前記電圧検出用導線を被覆および保持して、前記電源ケースおよび前記集電用接続体間に固定される保持部と、
を有することを特徴とする電源モジュール。
【請求項２】
前記電源ケース内には、気流が発生され、
前記保持部には、前記気流の方向を前記電源セル側に制御する気流制御部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電源モジュール。
【請求項３】
前記気流制御部は、前記気流の方向に対して傾斜しており、該傾斜に気流を衝突させて、該気流の向きを変えることを特徴とする請求項２に記載の電源モジュール。
【請求項４】
前記気流制御部は、前記保持部から延びた平板状に形成され、他の部分よりも重い重量部を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電源モジュール。
【請求項５】
前記気流制御部は、前記保持部から離れるに従って厚くなる板状に形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電源モジュール。
【請求項６】
前記気流制御部は、前記気流の上流側から前記電源セル側に向かって湾曲した板状に形成され、他の部分よりも重い重量部を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電源モジュール。
【請求項７】
前記気流制御部は、一つの前記保持部に複数設けられていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の電源モジュール。
【請求項８】
前記気流制御部は、前記気流の上流側に配置されるものの方が、下流側に配置されるものよりも、該気流の方向に対する傾斜角が小さいことを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の電源モジュール。
【請求項９】
前記電源セルは、リチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電源モジュール。
【請求項１０】
請求項１〜９に記載の電源モジュールを駆動用電源として搭載してなる車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電源セルを組み合わせて電源ケース内に収納してなる電源モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護のため二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用電源の開発が鋭意行われている。
【０００３】
開発されている電源には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどが挙げられる。通常、これらの電源装置は、単体でセルと呼ばれ、金属缶やラミネートパッケージの外装を有する。セルは、樹脂や金属等で成形された電源ケース内に、複数個配置および固定され、電源モジュールとして使用される。
【０００４】
電源モジュールでは、電源ケース内において、セル同士がバスバー（集電用接続体）を介して接続される。バスバーには、電圧検出用導線が接続されており、各セルの電圧が監視されている。電圧検出用導線は、微小電流しか流れないので、比較的細い導線で構成されている。
【０００５】
以上のような電源モジュールは、車両等の振動の影響を低減するために、セルと電源ケースとの間にパッキンを設けている（たとえば、特許文献１参照）。また、バスバーとセルとは固定されている。
【特許文献１】特開２００１−３４５０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような電源モジュールにおいては、パッキンが衝撃を吸収するので、セルは破損しない。しかし、セルまたはバスバーと、電源ケースとは、振動により相対運動する。ここで、電圧検出用導線は、バスバーと電源ケースとの両者に固定されているので、相対運動により、引っ張られたり、縮められたりする。
【０００７】
この結果、電圧検出用導線が断線したり、電圧検出用導線とバスバーとの結合部が外れたりする可能性があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、振動による電圧検出用導線の破損を防止できる電源モジュールおよび該電源モジュールを搭載した車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電源モジュールは、複数の電源セルと、前記電源セルを収納する電源ケースと、前記電源セル同士を接続する集電用接続体と、前記集電用接続体に接続された電圧検出用導線と、前記電圧検出用導線を被覆および保持して、前記電源ケースおよび前記集電用接続体間に固定される保持部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電源モジュールによれば、電源ケースおよび集電用接続体間に固定される保持部によって、電圧検出用導線が被覆および保持されている。したがって、電圧検出用導線には、電源ケースおよび集電用接続体の相対運動による力が作用しない。この結果、電源ケースおよび集電用接続体の相対運度による電圧検出用導線の断線や、電圧検出用導線が集電用接続体から外れることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は本発明の電源モジュールの概略斜視図、図２は本発明の電源モジュールの外観を示す概略斜視図である。なお、図１中の矢印は、電源モジュール内を通る空気の流れを示す。
【００１３】
図１および図２に示すように、電源モジュールは、電源ケース１０内に、複数の電源セル２０が配置されてなる。電源セル２０同士は、バスバー（集電用接続体）３０により電気的に接続されている。
【００１４】
電源ケース１０には、両側面に通風孔１１が設けられている。図１中の矢印の方向に、通風孔１１を空気が通り抜ける。通風孔１１を通り抜ける風は、ファンなどの送風によるものであってもよく、または、走行する車両の自然吸気によるものであってもよい。電源ケース１０は、両側面に、内部から電源端子３１が突出しており、該電源端子３１を通じて、電源ケース１０内から電力を取り出せる。また、電源ケース１０の上面からは、電圧検出用端子３２が突出している。
【００１５】
電源ケース１０は、たとえば、強化ポリプロピレンなどの硬質樹脂、あるいは絶縁のために表面を不導体でコーティングしたアルミニウムなどから形成される。ただし、電源ケース１０の材料はこれらに限定されない。
【００１６】
電源セル２０は、発電要素を含む電源であり、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどのキャパシタである。電源セル２０自体は、単電池であってもよく、または、複数の単電池を組み合わせた組電池であってもよい。電源セル２０は、外装に金属缶やラミネートパッケージが用いられる。
【００１７】
電源セル２０は、外装から図示しない正極端子と負極端子とが延長している。該正極端子および負極端子は、バスバー３０に接続され、他の電源セル２０の負極端子および正極端子に接続される。これにより、電源セル２０同士が直列接続される。
【００１８】
バスバー３０は、異なる電源セル２０間に亘って配置され、電源セル２０の正極端子および負極端子を接続する。また、バスバー３０には、電源端子３１が設けられている。
【００１９】
電源端子３１は、複数のバスバー３０のうち、端部に配置されるバスバー３０のみから延長され、電源ケース１０の外部に引き出されている。電源端子３１は、正極と負極として、接続された電源セル２０の総電力を引き出す。
【００２０】
バスバー３０には、後述する電圧検出用導線５０が接続されており、該電圧検出用導線５０には、さらに、電圧検出用端子３２に接続されている。
【００２１】
電圧検出用端子３２は、各電源セル２０の電圧を検出するために、電圧検出用に電源ケース１０内部から引き出されている。電圧検出用端子３２は、電源ケース１０に設けられた穴部に固定されている。
【００２２】
バスバー３０上には、保持部４０が取り付けられている。保持部４０について図３〜図５を参照して、詳細に説明する。
【００２３】
図３は図１の３−３線に沿った断面図、図４は保持部の斜視図、図５は保持部の側面図である。
【００２４】
保持部４０は、図３〜図５に示すように、保持部本体４１と、気流制御部４２と、重量部４３とを含む。
【００２５】
保持部本体４１は、図３に示すように、電源ケース１０およびバスバー３０の間に配置され、固定されている。保持部本体４１は、電圧検出用導線５０を被覆および保持する。電圧検出用導線５０は、バスバー３０に設けられた導線接続部３３に、はんだ付けされて接続されている。電圧検出用導線５０は、電源セル２０の電圧を検出するために接続されている。
【００２６】
保持部本体４１は、上部に電圧検出用端子３２、下部に導線接続部３３が嵌合され、固定されている。すなわち、保持部本体４１は、電圧検出用導線５０と電圧検出用端子３２および導線接続部３３との接続部を含めて、電圧検出用導線５０全体を被覆する。
【００２７】
保持部本体４１には、側方に気流制御部４２が取り付けられている。気流制御部４２は、本実施形態では、平板状に形成されている。気流制御部４２は、図５に矢印で示す気流の方向に対して、若干傾いて、保持部本体４１に取り付けられている。
【００２８】
気流制御部４２は、他の部分よりも重い重量部４３を有する。重量部４３は、気流制御部４２の先端に取り付けられている。
【００２９】
このように、保持部４０は、保持部本体４１と重量部４３とを気流制御部４２で接続した形状となり、動吸振器を構成する。動吸振器とは、減衰をもつ質量で主系との間に相対変位が生じ、主系の振動エネルギーを吸収するものである。ここで、減衰を持つ質量が、重量部４３に相当し、主系が保持部本体４１に相当する。
【００３０】
動吸振器は、一般的に機械や構造物の振動を減らす手段として有効である。保持部４０の振動周波数をω（ｓ−２）、重量部４３の質量をｍ（ｋｇ）、気流制御部４２のバネ定数をｋ（ｋｇ・ｓ−２）として、ω２＝ｋ／ｍを満たすことが望ましい。ここで、気流制御部４２を１自由度の梁ととらえると、梁と質点の振動の系の運動方程式に基づいて、ｋは近似的に、ｋ＝３・Ｅ・Ｉ／ｌ３で表される。Ｅ・Ｉは梁の曲げ剛性、ｌは気流制御部４２の長さである。
【００３１】
車両の振動は、様々な条件によって異なるので一意に定められない。しかし、おおむね数Ｈｚから数百Ｈｚの間である。本発明で、減衰したい電圧検出用導線５０の接続部は、高周波の影響が大きい。したがって、数百Ｈｚの振動を減衰できるように、気流制御部４２の弾性率、断面形状、および重量部４３の質量を決定することが望ましい。
【００３２】
（作用、効果）
次に、第１実施形態の電源モジュールの作用および効果について説明する。
【００３３】
電源モジュールは、上述のように、バスバー３０により、複数の電源セル２０が直列接続されている。端部のバスバー３０の電源端子３１に、各種機器が接続されると、電源セル２０に電流が流れる。
【００３４】
電源セル２０に電流が流れると、電源セル２０の温度が上昇する。ここで、電源ケース１０の両側に設けられた通風孔１１を通じて、図１に矢印で示す方向に送風される。送風された風は、図５に矢印で示すように、気流制御部４２により、一部が電源セル２０側に方向が変えられる。したがって、送風された風が、直接電源セル２０に当たる。これにより、電源セル２０が効率良く、冷却される。
【００３５】
また、電源モジュールが車両に搭載されたときには、少なからず電源モジュールに振動が与えられる。ここで、電源ケース１０およびバスバー３０間に固定された保持部４０は、バスバー３０から延びる電圧検出用導線５０を保護する。特に、保持部４０は、電圧検出用導線５０が電圧検出用端子３２および導線接続部３３と接続される接続部を含めて保護する。したがって、電圧検出用導線５０には、電源ケース１０およびバスバー３０の相対運動による力が作用しない。この結果、電圧検出用導線５０が中央で断線したり、電圧検出用端子３２および導線接続部３３との接続部が外れたりしない。
【００３６】
また、保持部４０は、保持部本体４１、気流制御部４２および重量部４３により動吸振器が構成されている。したがって、電源モジュールが振動しても、保持部４０においては、振動が吸収される。したがって、振動による電圧検出用導線５０への影響を確実に低減できる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００３８】
第２実施形態では、保持部４０を変形している。
【００３９】
図６は第２実施形態に係る保持部を示す斜視図である。図６に示す保持部４０ａは、第１実施形態の気流制御部４２および重量部４３の代わりに、気流制御部４２ａを有する。
【００４０】
図６に示す保持部４０ａは、気流制御部４２ａが保持部本体４１から離れるに従って厚くなる板状に形成されている。したがって、気流制御部４２ａは、保持部本体４１から離れるほど重量が大きく、減衰を持つ質量となる。これにより、保持部本体４１と気流制御部４２ａとによって、動吸振器が形成され、保持部本体４１の振動が低減される。
【００４１】
また、気流制御部４２ａは、第１実施形態と同様に、気流の方向を電源セル２０側に制御するように傾斜して、保持部本体４１に取り付けられている。したがって、気流を電源セル２０に当てて、該電源セル２０の冷却効率を向上できる。
【００４２】
（第３実施形態）
第３実施形態では、さらに、保持部４０を変形している。
【００４３】
図７は第３実施形態に係る保持部を示す斜視図、図８は第３実施形態に係る保持部の側面図である。なお、図８では、気流制御部４２ｂの明確のために、重量部４３を省略している。
【００４４】
図７および図８に示すように、第３実施形態では、第１実施形態の気流制御部４２の代わりに、気流制御部４２ｂを有する。気流制御部４２ｂは、気流の上流側から電源セル２０側に向かって湾曲した板状に形成されている。気流制御部４２ｂには、重量部４３が取り付けられている。
【００４５】
図７および図８に示すように気流制御部４２ｂを設けているので、気流は、図８に矢印で示すように、方向転換され、電源セル２０側に向けられる。これにより、電源セル２０の冷却効率を向上できる。
【００４６】
また、重量部４３が設けられているので、保持部４０は動吸振器を構成し、振動を吸収できる。
【００４７】
（第４実施形態）
第４実施形態では、さらに、保持部４０を変形している。
【００４８】
図９は第４実施形態に係る保持部を示す斜視図、図１０は第４実施形態に係る保持部の側面図である。なお、図１０では、気流制御部４２ｃの明確のために、重量部４３を省略している。
【００４９】
図９および図１０に示すように、第４実施形態では、保持部４０ｃは、第１実施形態の気流制御部４２の代わりに、複数の気流制御部４２ｃを有する。各気流制御部４２ｃは、気流の方向を電源セル２０側に制御するように傾斜して、保持部本体４１に取り付けられている。各気流制御部４２ｃには、それぞれ重量部４３ｃが取り付けられている。
【００５０】
気流制御部４２ｃが設けられているので、気流は、図１０に矢印で示すように、方向転換され、電源セル２０側に向けられる。これにより、電源セル２０の冷却効率を向上できる。
【００５１】
また、重量部４３ｃが設けられているので、保持部４０ｃは複数の動吸振器を構成し、振動を吸収できる。
【００５２】
（第５実施形態）
第５実施形態では、通気方向に並ぶ保持部４０について、各気流制御部４２の傾斜角度を変更している。
【００５３】
図１１は、通気方向に並ぶ保持部を示す側面図である。図１１に矢印で示す方向に空気が流れる場合、気流の上流側に配置されるものの方が、下流側に配置されるものよりも、該気流の方向に対する傾斜角が小さい。気流が大きい上流側では相対的に少なめの空気を電源セル２０側に送り、気流が小さくなっている下流側では相対的に多めの空気を送ることができる。
【００５４】
したがって、ケース内の障害物の影響で下流に行くほど気流が弱まるが、下流に行くほど気流制御部４２の傾斜角を大きくすることによって、下流側の電源セル２０にも気流を十分到達できる。
【００５５】
（第６実施形態）
第６実施形態では、電源ケース１０に設けられる通風孔１１の変形例について説明する。
【００５６】
図１２〜図１４は通風窓の変形例を示す斜視図である。
【００５７】
電源ケース１０に開口される通風窓１１の形状は、電源ケース内部の構成や、電源ケースが設定される場所の環境に応じて様々な形態をとることができる。
【００５８】
図１２に示すように、メッシュ状の通風孔１１ａを設けることができる。通風孔１１ａは、通風孔１１ａは、電源ケース１０の高さの全体に亘って設けられている。これにより、内部の電源セル２０の広い部分に気流を当てて、その放熱を向上できる。
【００５９】
また、通風孔１１ａは、メッシュ状に形成されているので、電源ケース１０外からの異物の侵入を低減できる。
【００６０】
図１３に示すように、通風孔１１ｂをルーバー状にすることもできる。この場合、通風孔１１ｂから侵入する異物をより抑制できる。
【００６１】
図１４に示すように、通風孔１１ｃを通気方向に垂直な面だけでなく、側面にも形成できる。さらに、電源ケース１０の高さの全体に亘って通風孔１１ｃを複数設けることができる。このように、複数の通風孔１１ｃを設けることによって、電源セル２０の放熱をより促進できる。
【００６２】
（第７実施形態）
第７実施形態では、上記第１実施形態〜第６実施形態の電源モジュールを駆動用電源として搭載して、車両を構成する。電源モジュールをモータ用電源として用いる車両としては、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車など、車輪をモータによって駆動している自動車である。
【００６３】
参考までに、図１５に、電源モジュールを搭載する自動車６０の概略図を示す。自動車に搭載される電源モジュールは、上記説明した特性を有する。すなわち本電源モジュールは電源セルを冷却する効果も併せ持つため、これを搭載してなる自動車は高い耐久性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の電源モジュールの概略斜視図である。
【図２】本発明の電源モジュールの外観を示す概略斜視図である。
【図３】図１の３−３線に沿った断面図である。
【図４】保持部の斜視図である。
【図５】保持部の側面図である。
【図６】第２実施形態に係る保持部を示す斜視図である。
【図７】第３実施形態に係る保持部を示す斜視図である。
【図８】第３実施形態に係る保持部の側面図である。
【図９】第４実施形態に係る保持部を示す斜視図である。
【図１０】第４実施形態に係る保持部の側面図である。
【図１１】通気方向に並ぶ保持部を示す側面図である。
【図１２】通風窓の変形例を示す斜視図である。
【図１３】通風窓の変形例を示す斜視図である。
【図１４】通風窓の変形例を示す斜視図である。
【図１５】電源モジュールを搭載する自動車の概略図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…電源ケース、
１１、１１ａ〜ｃ…通風孔、
２０…電源セル、
３０…バスバー、
３１…電源端子、
３２…電圧検出用端子、
３３…導線接続部、
４０、４０ａ〜ｃ…保持部、
４１…保持部本体、
４２、４２ａ〜ｃ…気流制御部、
４３、４３ｃ…重量部、
５０…電圧検出用導線、
６０…自動車。
【図１】
2006040819.tif 000003
【図２】
2006040819.tif 000004
【図３】
2006040819.tif 000005
【図４】
2006040819.tif 000006
【図５】
2006040819.tif 000007
【図６】
2006040819.tif 000008
【図７】
2006040819.tif 000009
【図８】
2006040819.tif 000010
【図９】
2006040819.tif 000011
【図１０】
2006040819.tif 000012
【図１１】
2006040819.tif 000013
【図１２】
2006040819.tif 000014
【図１３】
2006040819.tif 000015
【図１４】
2006040819.tif 000016
【図１５】
2006040819.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月6日(2004.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006040819.tif 000018
【図２】
2006040819.tif 000019
【図３】
2006040819.tif 000020
【図４】
2006040819.tif 000021
【図５】
2006040819.tif 000022
【図６】
2006040819.tif 000023
【図７】
2006040819.tif 000024
【図８】
2006040819.tif 000025
【図９】
2006040819.tif 000026
【図１０】
2006040819.tif 000027
【図１１】
2006040819.tif 000028
【図１２】
2006040819.tif 000029
【図１３】
2006040819.tif 000030
【図１４】
2006040819.tif 000031
【図１５】
2006040819.tif 000032