(57)【要約】【課題】電源装置の省スペース化と部品点数の削減を図る。【解決手段】電池が複数直列接続された電池集合体１と、電池集合体と負荷との接続を制御するリレー２２及び回路２４、リレー及び回路を保持するアッパーカバー２６を有する電気接続箱２と、電池を束ねて保持するエンドプレート３とを備え、エンドプレートは、電池集合体と電気接続箱の間に介在されており、電池集合体の総正極及び総負極が接続された端子と電気接続箱の対応する端子が接続される雌端子３１（３１ａ,３１ｂ）を有する構成とし、雌端子は、エンドプレートの電池集合体側と電気接続箱側に端子接続口３２を臨ませた構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池が複数直列接続された電池集合体と、
前記電池集合体と負荷との接続を制御するリレー及び回路、前記リレー及び前記回路を保持するアッパーカバーを有する電気接続箱と、
前記電池を束ねて保持するエンドプレートとを備え、
前記エンドプレートは、前記電池集合体と前記電気接続箱の間に介在されており、
前記電池集合体の総正極及び総負極が接続された端子と前記電気接続箱の対応する端子が接続される雌端子を有し、
前記雌端子は、前記エンドプレートの前記電池集合体側と前記電気接続箱側に端子接続口を臨ませていることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記エンドプレートは、絶縁部材でなり、前記アッパーカバーで保持された前記リレー及び前記回路を位置決め固定することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記電池集合体は、総正極及び総負極とそれぞれ接続され、前記エンドプレートの雌端子の前記電池集合体側の端子接続口と接続される雄端子を有し、
前記電気接続箱は、前記電池集合体の雄端子と接続された前記エンドプレートの雌端子の前記電気接続箱側の端子接続口と接続される雄端子を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動機を駆動する直流電源として用いる電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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を併用して走行するハイブリッド自動車等には、電源装置が搭載される（特許文献１参照）。かかる電源装置は、前記電動モータに電力を供給するものであり、二次電池が複数直列接続された電池集合体と、前記電池集合体を互いの間に挟持する一対のエンドプレートと、前記電池集合体と前記電動モータとの間に配される電気接続箱（ジャンクションボックス）を備えて構成される。電気接続箱は、電池集合体と電動モータとの接続をオン・オフ制御するリレー及び回路を備えている。この場合、リレーはアッパーカバーで保持され、回路はロアカバーで保持されており、これらのアッパーカバー及びロアカバーを相互に組み付けて電気接続箱が構成されている。
【０００３】
このような従来の電源装置において、電池集合体と電気接続箱は、同一の取付面へネジ等により締結することによって固定されている。そして、電池集合体の総正極及び総負極にそれぞれ接続されたワイヤハーネスを電気接続箱のアッパーカバーに露出されたコネクタに接続させることで、これらの電池集合体と電気接続箱が電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２９９１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような電源装置の構成では、電池集合体からのワイヤハーネスをアッパーカバーのコネクタに対して接続させるため、ワイヤハーネスを取り回すためのスペースが電気接続箱の近傍、特にその上方に必要となる。また、ワイヤハーネスの接続後は、かかるスペースがデッドスペースとなるため、電源装置の省スペース化を図り難い。さらに、電源装置は、ワイヤハーネスの他、電気接続箱のアッパーカバー、ロアカバー、リレー及び回路等、部品点数が多く、組み付けに手間がかかるとともに、作業ミスを誘発するおそれもある。
【０００６】
本発明はこれを踏まえてなされたものであり、その解決しようとする課題は、電源装置の省スペース化と部品点数の削減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る電源装置は、電池が複数直列接続された電池集合体と、電池集合体と負荷との接続を制御するリレー及び回路、リレー及び回路を保持するアッパーカバーを有する電気接続箱と、電池を束ねて保持するエンドプレートとを備え、エンドプレートは、電池集合体と電気接続箱の間に介在されており、電池集合体の総正極及び総負極が接続された端子と電気接続箱の対応する端子が接続される雌端子を有し、雌端子は、エンドプレートの電池集合体側と電気接続箱側に端子接続口を臨ませていることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、電池集合体と電気接続箱をこれらの間に介在させたエンドプレートの雌端子を介して相互に接続させることができる。この結果、電源装置の省スペース化を図ることが可能となるとともに、部品点数の削減を図ることが可能となる。
【０００９】
この場合、エンドプレートは、絶縁部材で構成するとともに、アッパーカバーで保持されたリレー及び回路を位置決め固定する構成とすればよい。これにより、電気接続箱のロアカバーをエンドプレートで代用することが可能となる。
【００１０】
なお、一例として、電池集合体は、総正極及び総負極とそれぞれ接続され、エンドプレートの雌端子の電池集合体側の端子接続口と接続される雄端子を有する構成とし、電気接続箱は、電池集合体の雄端子と接続されたエンドプレートの雌端子の電気接続箱側の端子接続口と接続される雄端子を有する構成とすればよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電源装置の省スペース化を図ることができるとともに、部品点数の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電源装置の構成部品を示す一部分解図である。
【図２】図１に示す構成部品を組み付けた後の電源装置の外観を示す斜視図である。
【図３】電気接続箱の構成を示す分解斜視図である。
【図４】エンドプレートの全体構成を示す図である。
【図５】エンドプレートの雌端子の全体構成を示す斜視図である。
【図６】エンドプレートの雌端子の端子接続を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の電源装置について、添付図面を参照して説明する。本発明に係る電源装置は、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を併用して走行するハイブリッド自動車等に搭載され、前記電動モータに電力を供給するものである。本実施形態においては、一例として、電源装置がかかる自動車等の車両に搭載される場合を想定して説明するが、電源装置の用途は特に限定されるものではない。
【００１４】
図１及び図２には、本発明の一実施形態に係る電源装置の全体構成を示す。図１は、本発明の一実施形態に係る電源装置の構成部品を示す一部分解図であり、図２は、構成部品を組み付けた後の電源装置の外観を示す斜視図である。図１及び図２に示すように、電源装置は、電池が複数直列接続された電池集合体１と、電池集合体１と負荷との接続を制御するリレー２２及び回路２４（図３）、リレー２２及び回路２４を保持するアッパーカバー２６を有する電気接続箱（ジャンクションボックス）２と、電池集合体１と電気接続箱２の間に介在され、前記電池を束ねて保持するエンドプレート３とを備えている。
【００１５】
電池集合体１は、薄型に形成されたリチウム電池等の二次電池（以下、電池という。）を複数配列して構成されている。これらの電池は、正極と負極を隣り合わせて交互に配置し、隣り合う電池の正極と負極間がそれぞれバスバと称される導体で直列接続される。電池集合体１の電池の直列数は、所望の直流電圧に応じて定まり、電池集合体１の両端に位置される電池の正極（以下、総正極という。）と負極（同、総負極という。）が電池集合体１の直流出力となる。なお、電池の直列数が奇数の場合、電池集合体１の配列方向と交差する方向に対して互いに反対側に総正極と総負極が位置付けられ、直列数が偶数の場合、かかる方向に対して同一側に総正極と総負極が位置付けられる。
【００１６】
複数の電池の正極と負極との間を接続する複数の導体は、絶縁部材（一例として、樹脂部材）により形成されたケース内に装着されたバスバモジュールとして形成することができる。例えば、電池集合体１の各電池の正極及び負極には、電池上面や電池側面から突出して設けられた柱状の電極端子（正極端子又は負極端子）を接続し、柱状の各電極端子の外面にネジ溝を形成する。そして、各導体には、隣り合う電池の正極端子と負極端子の位置に合わせて一対の穴を穿設し、導体の穴に各電極端子を挿し込んで各電極端子のネジにナットを螺合させて、導体を各電極端子に締結すればよい。なお、電池集合体１の両端に位置される電池の総正極又は総負極の柱状の電極端子は、隣り合う電池の電極端子とは接続せず、ワイヤハーネスやバスバ等の引出導体を接続させた構成とする。
【００１７】
図３には、電気接続箱２の構成を分解斜視図で示す。電気接続箱２は、電池集合体１と負荷である電動モータとの間に流れる電流の分配や制御を行う。図３に示すように、電気接続箱２は、電池集合体１と負荷である電動モータとの接続を制御するリレー２２及び回路２４、リレー２２及び回路２４を保持するアッパーカバー２６を有している。リレー２２は、インバータを介して電動モータに電気を供給しており、インバータに供給する電池集合体１の出力を投入遮断するメインリレーを含んで構成されている。かかるメインリレーは、一対のリレー端子を有しており、一方のリレー端子は、回路２４を介して電池集合体１の総正極に接続され、他方のリレー端子は、回路２４を介して電池集合体１の総負極に接続される。
【００１８】
図３に示すように、本実施形態において、回路２４は、導体平板を打ち抜き加工や折り曲げ加工等したバスバとして構成されている。また、回路２４は、メインリレーを投入する前に電池集合体１の出力を所定時間だけ投入するプリチャージ回路及びその他の制御回路を含んで構成されている。なお、プリチャージ回路は、例えば、メインリレーと並列に接続され、メインリレーを投入する前にインバータへの充電電流を限流して供給し、初期充電終了後にメインリレーを投入する機能を有する。
【００１９】
アッパーカバー２６は、リレー２２及び回路２４を収容するとともに保護するためのカバー部材であり、樹脂等で構成される。アッパーカバー２６は、所定方向（一例として、電気接続箱２とエンドプレート３との固定方向）の両側にリレー２２及び回路２４を収容する収容部を有しており、所定方向の一方側の収容部に回路２４が取り付けられ、所定方向の他方側の収容部にリレー２２が取り付けられる。この場合、所定方向の一方側が電気接続箱２のエンドプレート３への固定側、他方側がかかる固定側とは反対側に相当する。なお、アッパーカバー２６の収容部へのリレー２２及び回路２４の取付方法は特に限定されず、例えば、嵌合や締結、接合など任意の方法を適用することができる。
【００２０】
図４には、エンドプレート３の全体構成を示す。エンドプレート３は、電池集合体１の電池の配列方向の両端部に一対をなして設けられ、配列された複数の電池を束ねるための板状の部材である。なお、図１及び図２には、電池集合体１の電池の配列方向の一端側で電池集合体１と電気接続箱２の間に介在されるエンドプレート３のみを示しているが、他端側にも同様のエンドプレートが設けられている。ただし、他端側のエンドプレートには、後述する雌端子は設けなくともよい。これら一対のエンドプレート３は、例えば、帯状に形成された締結バンドの両端部にそれぞれネジ等により締結することによって固定され、相互に連結される。これにより、一対のエンドプレート３間で電池集合体１を挟持させ、電池集合体１の複数の電池を束ねて保持することができる。
【００２１】
本実施形態において、エンドプレート３は、電池集合体１の総正極及び総負極が接続された端子と電気接続箱２の対応する端子が接続される雌端子３１を有している。図５及び図６には、雌端子３１の全体構成を示す。図５は、雌端子３１の全体構成を示す斜視図であり、図６は、雌端子３１の端子接続を説明するための模式図である。雌端子３１は、所定の接続方向（図６に示す矢印６ａ,６ｂの方向）の両側に端子接続口３２を有する構造をなしている。すなわち、雌端子３１は、いわゆる雌−雌端子(ＦＦ端子)となっており、図６に示すように、接続方向の両側の端子接続口３２にそれぞれ接続端子（例えば、雄端子）６２,６４を嵌入させて、かかる接続端子６２,６４間を電気的に接続させる。本実施形態においては、雌端子３１に対する端子接続方向をエンドプレート３と電池集合体１及び電気接続箱２との固定方向と一致させている。すなわち、雌端子３１は、エンドプレート３の電池集合体１側と電気接続箱２側に端子接続口３２を臨ませている。
【００２２】
この場合、エンドプレート３は、図１に示すように２つの雌端子３１ａ,３１ｂを有しており、各雌端子３１ａ,３１ｂの端子接続口３２をエンドプレート３の電池集合体１側と電気接続箱２側にそれぞれ臨ませた構成となっている。換言すれば、エンドプレート３は、電池集合体１側に２つの雌端子３１ａ,３１ｂの一方側の端子接続口３２とそれぞれ連通する一対の開口部３４ａ,３４ｂを有し、電気接続箱２側に２つの雌端子３１ａ,３１ｂの他方側の端子接続口３２とそれぞれ連通する開口部３５ａ,３５ｂを有する構成となる。すなわち、雌端子３１ａ,３１ｂは、エンドプレート３の電池集合体１側と電気接続箱２側にそれぞれ形成された開口部３４,３５に端子接続口３２を臨ませるように設けられている。
【００２３】
例えば、エンドプレート３は、２つの雌端子３１ａ,３１ｂを内設し、これらの雌端子３１ａ,３１ｂの端子接続口３２と連通するように、電池集合体１側に開口部３４ａ,３４ｂが形成されるとともに、電気接続箱２側に開口部３５ａ,３５ｂが形成されるように、樹脂等の絶縁部材により成形することができる。その際、エンドプレート３の内部は、肉で満たされた構造であってもよいし、所定の空間を形成するとともに、かかる空間に補強用のリブ等を設けた構造としても構わない。また、エンドプレート３に雌端子３１ａ,３１ｂを取り付けるための貫通孔を穿孔し、かかる貫通孔に雌端子３１ａ,３１ｂを嵌合させてエンドプレート３と一体化させる構成などとすることも可能である。この場合、貫通孔の両側の開口が開口部３４,３５に相当する。
【００２４】
このような構成とすることで、雌端子３１ａ,３１ｂ自体は、エンドプレート３に埋設された状態となるため外部へ露出されることがなく、作業者等が直接接触できない構成となる。したがって、エンドプレート３を電池集合体１と電気的に接続させた場合であっても、作業者等が雌端子３１ａ,３１ｂ自体に触れることを確実に防止することができ、感電事故などの発生を抑止しつつ、作業の安全を図ることが可能となる。
【００２５】
そして、電池集合体１は、総正極及び総負極とそれぞれ接続され、雌端子３１ａ,３１ｂの電池集合体１側の端子接続口３２と接続される一対の雄端子を有している。本実施形態においては、上述したように、電池集合体１の両端に位置される電池の総正極又は総負極の柱状の電極端子には、ワイヤハーネスやバスバ等の引出導体が接続されている。この場合、かかる引出導体は、エンドプレート３の電池集合体１側の開口部３４ａ,３４ｂまで引き出されており、その先端部分には、エンドプレート３が取り付けられる取付面１２からエンドプレート３の開口部３４ａ,３４ｂへ向けて露出するように、上記雄端子が接続されている。一例として、総正極から引き出された引出導体と接続された雄端子（以下、総正極雄端子という。）は、開口部３４ａへ向けて露出され、総負極から引き出された引出導体と接続された雄端子（以下、総負極雄端子という。）は、開口部３４ｂへ向けて露出される。
【００２６】
これにより、一対のエンドプレート３を締結バンド等によって相互に連結させ、電池集合体１の電池を束ねて保持した状態において、電池集合体１の総正極雄端子は、開口部３４ａを介してエンドプレート３の雌端子３１ａの電池集合体１側の端子接続口３２と接続される。同様に、電池集合体１の総負極雄端子は、開口部３４ｂを介してエンドプレート３の雌端子３１ｂの電池集合体１側の端子接続口３２と接続される。したがって、この状態においては、電池集合体１の総正極雄端子及び総負極雄端子が外部へ露出された状態とはならず、短絡等の不具合が生じることを有効に防止することができる。
【００２７】
一例として、本実施形態においては、電池集合体１に雄端子（総正極雄端子及び総負極雄端子）を突設させてエンドプレート３の雌端子３１ａ,３１ｂと接続させているが、例えば、電池集合体１にも雄端子ではなく雌端子を内設した構成とすることも可能である。この場合、電池集合体１の雌端子とエンドプレート３の雌端子３１ａ,３１ｂの双方に嵌入可能な端子片（図６に示す接続端子６２,６４のようなもの）を介して電池集合体１の雌端子とエンドプレート３の雌端子３１ａ,３１ｂを接続させればよい。これにより、常に電池集合体１から雄端子が外部へ露出されることがなく、短絡や感電などの発生をより確実に抑止可能な構成とすることができる。
【００２８】
なお、電池集合体１の総負極の電極端子には、各電池の電圧を検出する電圧検出端子を引出導体と共締めして接続させればよい。そして、電圧検出端子には、電圧検出電線を圧着接続し、電池集合体１の電気接続箱２側、その反対側、もしくは電池集合体１の上面等に配置された電子制御ユニット（ＥＣＵ）と接続させればよい。例えば、電子制御ユニット（ＥＣＵ）が電池集合体１の電気接続箱２側に配置されている場合、エンドプレート３に対して電池集合体１と電気接続箱２との接続用の雌端子３１ａ,３１ｂに加えて、上記電圧検出線と電子制御ユニットとの接続用の端子を設けることも可能である。
【００２９】
また、電気接続箱２は、電池集合体１の雄端子（総正極雄端子及び総負極雄端子）と接続された雌端子３１ａ,３１ｂの電気接続箱２側の端子接続口３２と接続される一対の雄端子を有している。本実施形態においては、上述したように、電気接続箱２の回路２４にはメインリレーの一対のリレー端子が接続されている。したがって、上記雄端子は、回路２４を介してかかる一対のリレー端子と接続可能となるように、回路２４から開口部３５ａ,３５ｂへ向けて露出されている。
【００３０】
これにより、電気接続箱２をエンドプレート３に対して位置決め固定することで、回路２４の一対の雄端子を開口部３５ａ,３５ｂを介して雌端子３１ａ,３１ｂの電気接続箱２側の端子接続口３２と接続させることができる。すなわち、回路２４の一対の雄端子をエンドプレート３の雌端子３１ａ,３１ｂを介して電池集合体１の総正極雄端子及び総負極雄端子と接続させることができる。以下、回路２４の一対の雄端子のうち、電池集合体１の総正極雄端子と接続される一方の雄端子を総正極側雄端子、総負極雄端子と接続される他方の雄端子を総負極側雄端子という。この結果、電池集合体１と電気接続箱２が相互に電気的に接続される。
【００３１】
なお、電気接続箱２は、回路２４の雄端子を開口部３５ａ,３５ｂからエンドプレート３の雌端子３１ａ,３１ｂに嵌入させた後、エンドプレート３に対してボルト等で締結固定すればよい。これにより、電気接続箱２は、エンドプレート３に取り付けられ、該エンドプレート３を介在させた状態で電池集合体１と一体化される。また、本実施形態においては、電気接続箱２に雄端子（総正極側雄端子及び総負極側雄端子）を突設させてエンドプレート３の雌端子３１ａ,３１ｂと接続させているが、例えば、電気接続箱２にも雄端子ではなく雌端子を内設した構成とすることも可能である。この場合、電気接続箱２の雌端子とエンドプレート３の雌端子３１ａ,３１ｂの双方に嵌入可能な端子片（図６に示す接続端子６２,６４のようなもの）を介して電気接続箱２の雌端子とエンドプレート３の雌端子３１ａ,３１ｂを接続させればよい。
【００３２】
そして、このように電気接続箱２が取り付けられた状態において、エンドプレート３は、アッパーカバー２６で保持されたリレー２２及び回路２４を位置決め固定する。したがって、エンドプレート３を樹脂等の絶縁部材で構成することで、かかるエンドプレート３を電気接続箱２のロアカバーと同様の機能を兼ね備えた部材として構成することができる。これにより、電気接続箱２のロアカバーをエンドプレート３で代用でき、かかるロアカバーを別途設ける必要がなく、電源装置の部品点数を削減させることができる。
【００３３】
ここで、雌端子３１ａ,３１ｂの端子接続口３２と連通するエンドプレート３の電池集合体１側の開口部３４ａ,３４ｂの位置と、電池集合体１の総正極雄端子及び総負極雄端子の位置は、総正極雄端子を開口部３４ａへ嵌入させるとともに、総負極雄端子を開口部３４ｂへ嵌入させることが可能であれば、任意に設定することができる。同様に、かかるエンドプレート３の電気接続箱２側の開口部３５ａ,３５ｂの位置と、電気接続箱２における回路２４の一対の雄端子の位置は、総正極側雄端子を開口部３５ａへ嵌入させるとともに、総負極側雄端子を開口部３５ｂへ嵌入させることが可能であれば、任意に設定することができる。その際、エンドプレート３の電池集合体１側の開口部３４ａと電気接続箱２側の開口部３５ａは、電気集合体１の総正極雄端子と電気接続箱２における回路２４の総正極側雄端子とを雌端子３１ａを介して接続可能であれば、対称位置になくともよい。同様に、エンドプレート３の電池集合体１側の開口部３４ｂと電気接続箱２側の開口部３５ｂは、電気集合体１の総負極雄端子と電気接続箱２における回路２４の総負極側雄端子とを雌端子３１ｂを介して接続可能であれば、対称位置になくともよい。
【００３４】
このように、本実施形態に係る電源装置によれば、電池集合体１と電気接続箱２をこれらの間に介在させたエンドプレート３の雌端子３１ａ,３１ｂを介して相互に接続させることができる。したがって、電池集合体１と電気接続箱２との接続にあたって、ワイヤハーネス等を外部へ引き出す必要がなく、電池集合体１の総正極及び総負極から総正極雄端子及び総負極雄端子まで引出導体を引き出すだけで済むため、省線化を図ることができる。また、電池集合体１の外部においてワイヤハーネス等を取り回す必要もない。さらに、エンドプレート３で代用できるため、電気接続箱２のロアカバーも必要ない。
【００３５】
この結果、電源装置の省スペース化を図ることができるとともに、部品点数の削減を図ることができる。これにより、例えば、電気接続箱２の近傍にワイヤハーネスを取り回すスペースは必要なく、かかるスペースがワイヤハーネスの接続後にデッドスペースとなることもない。このため、省スペース化を図ることができるだけでなく、かかるスペースを有効活用することも可能となる。また、部品点数の削減により、組み付け作業を簡略化することができ、作業ミスを防止することも可能となる。
【符号の説明】
【００３６】
１    電池集合体
２    電気接続箱
２２  リレー
２４  回路
２６  アッパーカバー
３１  雌端子
３２  端子接続口
【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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