(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位電池を直列に接続して構成される電池モジュールを電池収納箱内に複数並列配置し、各前記電池モジュールを直列接続した組電池の電源制御装置であって、
前記組電池及び各前記電池モジュールの電圧を制御する電池制御ユニットと、
各前記単位電池と前記電池制御ユニットの間に設けられ、隣接する単位電池の正極と負極とを接続する複数のバスバーを有する複数のバスバーモジュールと、
各前記バスバーモジュールと前記電池制御ユニットとの電気的接続を中継する中継基板と、
を具備し、
各前記バスバーは中継基板接続用のリードピンを一体的に形成したリードピン一体型バスバーから構成され、
前記リードピン一体型バスバーは、ネジにより前記隣接する単位電池の正極と負極に接続され、且つ、前記リードピンが前記中継基板に形成されたスルーホールに挿入されて半田接続される
ことを特徴とする組電池の電源制御装置。
【請求項２】
前記中継基板は、前記電池モジュール毎に設けられ、ハーネスを介して前記電池制御ユニットと接続されることを特徴とする請求項1に記載の組電池の電圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池モジュールを直列に接続して構成される組電池の電源制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータのみで走行する電気自動車、又はエンジンとモータで走行するハイブリッド自動車における駆動用モータの電源として用いられるニッケル・水素蓄電池、リチウムイオン蓄電池等は、一般に、単位電池（セル）を複数個直列に接続して電池モジュールを構成し、この電池モジュールを電池収納箱内に複数個収納し、これらを直列に接続して組電池とする構成をとっている。
【０００３】
例えば、電気自動車、又はハイブリッド自動車用の駆動モータのための電源としては、エネルギー密度、出力密度、サイクル寿命等の基本特性に優れている密閉型ニッケル・水素蓄電池が主に使用されているが、近年エネルギー密度等の基本性能がより高いリチウムイオン電池が注目され、実用化すべく盛んに研究開発が行われている。
【０００４】
高圧バッテリとしての組電池は、コンタクタ、ヒューズ、ブレーカ（遮断器）を介し、更にパワー駆動ユニット（ＰＤＵ）を介して走行用のモータに接続されている。ここで、コンタクタ、ヒューズ、ブレーカ等、高圧バッテリの保護機能を有する部品が車両の各所に分散して配置されていると、メインテナンス性の低下を招くため、従来から様々な配置が提案されている。
【０００５】
例えば、特開平１１−１６２４４５号公報では、電池収納箱内に電池モジュールを複数個収納するとともに、２個の電池モジュール分の空きスペースを設け、この空きスペースに電気接続箱を収納して、電気接続箱内にメインコンタクタリレー及び安全プラグ（ブレーカ）を収納した構成が提案されている。
【０００６】
また、特開平８−１６２１７１号公報では、組電池の各電池モジュールについて、その両端間に接続された電圧検出回路と、この電圧検出回路の出力をデジタル信号に変換してシリアル伝送出力する信号変換・伝送回路等を備えた電圧計測ユニットを、それぞれ対応する電池モジュールに近接して設けた組電池の監視装置が提案されている。
【０００７】
電池モジュール内の隣接する単位電池は正極と負極とが隣接するように配列され、複数のバスバーを有するバスバーモジュールを電池モジュール上に搭載し、バスバーモジュールを介して各電池モジュールを電池制御ユニット（バッテリＥＣＵ）に接続している。
【０００８】
各バスバーで隣接する単位電池の正極と負極とを接続するとともに、各バスバーからの信号を中継基板に接続するために接続用リードピンが必要であるが、従来は特開２００７−４８７９３号公報又は特開２００７−４８４９８号公報に開示されているように、電池接続用バスバーと基板接続用のリードピンとは別体構造であるのが一般的である。
【特許文献１】特開平１１−１６２４４５号公報
【特許文献２】特開平８−１６２１７１号公報
【特許文献３】特開２００７−４８７９３号公報
【特許文献４】特開２００７−４８４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献３及び特許文献４に記載されたように、従来は電池接続用のバスバーと基板接続用のリードピンとは別体構造であったので、バスバーとリードピンとの接続工数が掛かるという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電池接続用のバスバーと中継基板との接続を容易に達成可能な組電池の電源制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、複数の単位電池を直列に接続して構成される電池モジュールを電池収納箱内に複数並列配置し、各前記電池モジュールを直列接続した組電池の電源制御装置であって、前記組電池及び各前記電池モジュールの電圧を制御する電池制御ユニットと、各前記単位電池と前記電池制御ユニットの間に設けられ、隣接する単位電池の正極と負極とを接続する複数のバスバーを有する複数のバスバーモジュールと、各前記バスバーモジュールと前記電池制御ユニットの間に設けられた中継基板と、を具備し、各前記バスバーは中継基板接続用のリードピンを一体的に形成したリードピン一体型バスバーから構成され、
前記リードピン一体型バスバーは、ネジにより前記隣接する単位電池の正極と負極に接続され、且つ、前記リードピンが前記中継基板に形成されたスルーホールに挿入されて半田接続されることを特徴とする組電池の電源制御装置が提供される。
また、本発明によると、前記中継基板は、前記電池モジュール毎に設けられ、ハーネスを介して前記電池制御ユニットと接続されることを特徴とする電圧制御装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、バスバーモジュールに複数のリードピン一体型バスバーを搭載したので、隣接する単位電池の接続と基板の接続とを簡単な構成で容易に達成でき、組付け工数の削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明第１実施形態に係る組電池２の平面図が示されている。図２は図１の正面図、図３は図１の左側面図である。
【００１４】
４は組電池２の電池収納箱であり、横方向に伸びる仕切り板６及び縦方向に伸びる２枚の仕切り板８ａ，８ｂにより電池収納箱４の内部は６つの収納スペースに区画されている。電池収納箱４は例えば樹脂のモールド成型体から形成される。
【００１５】
６つに区画された電池収納スペース内には、それぞれ電池モジュール１０が収納されている。電池モジュール１０は、図４に示すように、例えば８個の単位電池（セル）１２を直列接続して構成されている。
【００１６】
単位電池１２は例えばリチウムイオン電池から構成され、単位電池１個の出力電圧は３．６Ｖである。本実施形態の組電池２は、６個の電池モジュール１０を直列接続して構成されているため、組電池２の出力電圧は３．６×８×６＝１７２．８Ｖである。
【００１７】
図４に示すように、８個の単位電池１２上には複数のバスバー（本実施形態では８個）３４，４０を有するバスバーモジュール１４が、ネジ１６により単位電池１２の電極上に締結搭載されて電池モジュール１０を構成する。
【００１８】
バスバーモジュール１４は、図５に示すように樹脂ボード１８を含んでいる。樹脂ボード１８はそれぞれ一対の穴２２を有する８個のバスバー搭載部２０と開口部２４を有している。樹脂ボード１８はさらに、開口部２４の対角線の延長線上に形成された２個の位置決めピン２６を有している。
【００１９】
２８は中継基板であり、コネクタ３０と樹脂ボード１８の位置決めピン２６が挿入される２個の位置決め穴３２を有している。３４はリードピン一体型バスバーであり、中継基板２８に接続されるリードピン３６がバスバー３４と一体的に形成されている。
【００２０】
リードピン一体型バスバー３４はさらに、バスバー締結用ネジ１６が挿入される一対の丸穴３８を有している。４０は隣接する電池モジュール１０同士を接続するリードピン一体型バスバーである。
【００２１】
リード一ピン体型バスバー３４を樹脂ボード１８のバスバー搭載部２０に搭載し、さらに電池モジュール接続用のリードピン一体型バスバー４０を樹脂ボード１８の端部に形成されたバスバー搭載部２１に搭載する。
【００２２】
次いで、樹脂ボード１８の位置決めピン２６が中継基板２８の位置決め穴３０に挿入されるように中継基板２８を位置決めして、中継基板２８を樹脂ボード１８上に搭載する。これにより、リードピン一体型バスバー３４，４０の各リードピン３６は中継基板２８に形成されたスルーホール中に挿入されることになり、各リードピン３６は中継基板２８に半田付け接続される。この状態が図６に示されている。４２は電池モジュール１０のカバーである。
【００２３】
図４に示した締結ネジ１６をリードピン一体型バスバー３４，４０の丸穴３８及び樹脂ボード１８の穴２２を通して単位電池（セル）１２の電極に締結することにより、リードピン一体型バスバー３４が隣接する単位電池１２の電極同士を接続する。
【００２４】
図１を再び参照すると、電池収納箱４の左端壁４ａにはバッテリＥＣＵ４４及びコンタクタ４６が取り付けられている。一方、電池収納４の右端壁４ｂにはヒューズ４８とブレーカ（遮断器）５０が取り付けられている。
【００２５】
図７の分解斜視図に示すように、バッテリＥＣＵ４４は電子制御回路が形成されたＥＣＵ基板５２を有している。ＥＣＵ基板５２には電流センサ５４が搭載されている。電流センサ５４は２個の丸穴５５ａ，５５ｂを有している。ＥＣＵ基板５２にはさらに、外部信号用端子５６とバッテリ信号処理用端子５８が搭載されている。
【００２６】
バスバー６０をネジ６２及びナット６４を使用して電流センサ５４の丸穴５５ａに締結する。フレーム７２の２個の位置決めピン（１個のみ図示）７３をＥＣＵ基板５２の位置決め穴５３に挿入して、ＥＣＵ基板５２をフレーム７２内に挿入し、ネジ６８を電流センサ５４の丸穴５５ｂを介してコンタクタ４６の一方の端子４７ａのネジ穴に締結する。
【００２７】
さらに、バスバー６６をＥＣＵ基板５２の丸穴５７を通してコンタクタ４６の他方の端子４７ｂのネジ穴に締結する。コンタクタ４６は一対のネジ７４によりフレーム７２に固定される。
【００２８】
このようにＥＣＵ基板５２及びコンタクタ４６をフレーム７２に対して組み立てた状態の斜視図が図８に示されている。フレーム７２は一対の取り付け部８４を有しており、図４に示すようにネジ９０でフレーム７２の取り付け部８６を電池収納箱４の取り付け部５に固定することにより、コンタクタ４６を有するバッテリＥＣＵ４４は電池収納箱４の左端壁４ａに搭載される。
【００２９】
フレーム７２は一対のバスバー接続部７６，７８を有しており、各バスバー接続部７６，７８の六角穴にはそれぞれナット８０，８２がセットされている。図８に示すように、バスバー６０，６６の接続端部はフレーム７０のバスバー接続部７６，７８に位置づけされる。
【００３０】
図１を再び参照すると、電池収納箱４内に収容された複数の電池モジュール１０のうち、左端壁４ａに隣接する一方の電池モジュール１０がバスバー６０を介してバッテリＥＣＵ４４に接続され、右端壁４ｂに隣接する一方の電池モジュール１０がバスバー９２を介してヒューズ４８に接続され、他方の電池モジュール１０がバスバー９４を介してブレーカ５０に接続される。さらに、左端壁４ａに隣接する他方の電池モジュール１０は、バスバー９６を介して図９に示すＰＤＵ（パワー駆動ユニット）１００の正極端子に接続される。
【００３１】
図９を参照すると、上述した実施形態の組電池２のブロック回路図が示されている。コネクタ８８は中継基板２８に搭載されたコネクタ３０に接続され、各中継基板２８はハーネス９８を介してバッテリＥＣＵ４４のバッテリ信号処理用端子５８に接続される。よって、バッテリＥＣＵ４４では、各セル１２の電圧、各電池モジュール１０、組電池２の電圧等を常時検出可能である。
【００３２】
コンタクタ４６は、プリチャージコンタクタ４６ａとメインコンタクタ４６ｂを含んでいる。自動車のイグニッションスイッチがＯＮされると、まずプリチャージコンタクタ４６ａがＯＮ作動され、次いで所定のディレーをもってメインコンタクタ４６ｂがＯＮ作動される。
【００３３】
組電池２の正極端子であるバスバー９６はＰＤＵ１００の正極端子及びＤＶ（ダウンコンバータ）１０４の正極端子に接続される。一方、組電池２の負極端子であるバスバー６６はＰＤＵ１００の負極端子及びＤＶ１００の負極端子に接続される。
【００３４】
これにより、組電池２はＰＤＵ１００を介してモータ１０２を駆動するとともに、ＤＶ１０４により電圧を１２Ｖに落として１２Ｖ系蓄電池１０６を充電する。
【００３５】
次に図１０〜図１４を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図１０を参照すると、本発明第２実施形態に係る組電池１１２の分解斜視図が示されている。１１４は組電池１１２の電池収納箱であり、例えば樹脂のモールド成型体から形成される。
【００３６】
電池収納箱１１４は、横方向に延びる仕切り板１１６により二つの収納スペースに区画されており、各収納スペース内に三つの電池モジュール１２０が収納されており、電池収納箱１１４内には合計６個の電池モジュール１２０が収納されている。仕切り板１１６には縦方向に延びる複数の係合溝１１８が形成されている。
【００３７】
電池モジュール１２０は、例えば８個の単位電池（セル）１２２を直列接続して構成されている。単位電池１２２は例えばリチウムイオン電池から構成され、単位電池１個の出力電圧は３．６Ｖである。本実施形態の組電池１１２は、第１実施形態と同様に、６個の電池モジュール１２０を直列接続して構成されているため、組電池１１２の出力電圧は３．６×８×６＝１７２．８Ｖである。
【００３８】
図１１の拡大図に示すように、８個の単位電池１２２上には複数のバスバー（本実施形態では８個）１４０を有するバスモジュール１２４が、樹脂ボード１２６に一体的に形成した下方向に延びる複数の係合爪１５４を仕切り板１１６の係合溝１１８に係合することにより搭載されて、電池モジュール１２０を構成する。
【００３９】
樹脂ボード１２６には、６個のリードピン一体型バスバー１４０がバスバー保持部１４４に差し込むことにより搭載されている。リードピン一体型バスバー１４０はリードピン１４２を有している。
【００４０】
バスバー保持部１４４は樹脂ボード１２６と一体的に形成されており、図１２に示すように保持部１４４の両端に一対の開口部１５８を有しているため、バスバー１４０を保持部１４４に差し込むと、バスバー１４０の両端部が開口部１５８から下方に突出する。
【００４１】
よって、バスバーモジュール１２４を８個の単位電池１２２上に取り付けると、図１３及び図１４に示すように、バスバー１４０が隣接する単位電池１２２の正電極１３８ａ及び負電極１３８ｂに接続される。
【００４２】
樹脂ボード１２６は更に、開口部１５６の対角線の延長線上に形成された２個の位置決めピン１４６と、上方向に延びる６個の係止爪１５２を有している。１２８は中継基板であり、コネクタ１３０と樹脂ボード１２６の位置決めピン１４６が挿入される２個の位置決め穴１４８と、リードピン一体型バスバー１４０のリードピン１４２が挿入される８個のスルーホール１５０を有している。
【００４３】
図１０に示すように、各中継基板１２８に搭載されたコネクタ１３０はハーネス１３２に接続されたコネクタ１３４に嵌合され、ハーネス１３２の端部のコネクタ１３６は図９に示したバッテリＥＣＵ５０のバッテリ信号処理用端子に接続される。
【００４４】
中継基板１２８を樹脂ボード１２６に搭載固定するには、樹脂ボード１２６の位置決めピン１４６が中継基板１２８の位置決め穴１４８に挿入されるように中継基板１２８を位置決めして、中継基板１２８を樹脂ボード１２６上に搭載し、図１４に示すように係合爪１５２により中継基板１２８を上から係止する。
【００４５】
これにより、リードピン一体型バスバー１４０のリードピン１４２が中継基板１２８に形成されたスルーホール１５０中に挿入されることになり、各リードピン１４２は中継基板１２８に半田付け接続される。
【００４６】
本実施形態の組電池１１２の電源制御装置によると、バスバーモジュール１２４を並んで配置した８個の単位電池１２２上にワンタッチ係合で搭載することにより、隣接して配置された単位電池１２２の正極１３８ａと負極１３８ｂがリードピン一体型バスバー１４０に弾性接続されるため、従来のバスバーのねじ固定を廃止でき、簡単な構成で組付け工数を削減できる。更にねじ固定に比較して、各単位電池１２２への応力を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明第１実施形態に係る組電池の平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１の左側面図である。
【図４】組電池の分解斜視図である。
【図５】バスバーモジュールの分解斜視図である。
【図６】バスバーモジュールの斜視図である。
【図７】バッテリＥＣＵ及びコンタクタの分解斜視図である。
【図８】コンタクタが搭載されたバッテリＥＣＵの斜視図である。
【図９】組電池のブロック回路図である。
【図１０】本発明第２実施形態に係る組電池の分解斜視図である。
【図１１】電池モジュールの分解斜視図である。
【図１２】樹脂ボードの裏面側斜視図である。
【図１３】リードピン一体型バスバー部分の拡大斜視図である。
【図１４】電池モジュールの要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
２，１１２    組電池
４，１１４    電池収納箱
６，８ａ，８ｂ，１１６    仕切り板
１０，１２０    電池モジュール
１２，１２２    単位電池（セル）
１４，１２４    バスバーモジュール
１８，１２６    樹脂ボード
２８，１２８    中継基板
３４，１４０    リードピン一体型バスバー
３６，１４２    リードピン
４４    バッテリＥＣＵ
４６    コンタクタ
４８    ヒューズ
５０    ブレーカ
５２    ＥＣＵ基板
５４    電流センサ
１００    ＰＤＵ
１０２    モータ
１０４    ダウンコンバータ
【図１】
0005285960.tif 000002
【図２】
0005285960.tif 000003
【図３】
0005285960.tif 000004
【図４】
0005285960.tif 000005
【図５】
0005285960.tif 000006
【図６】
0005285960.tif 000007
【図７】
0005285960.tif 000008
【図８】
0005285960.tif 000009
【図９】
0005285960.tif 000010
【図１０】
0005285960.tif 000011
【図１１】
0005285960.tif 000012
【図１２】
0005285960.tif 000013
【図１３】
0005285960.tif 000014
【図１４】
0005285960.tif 000015