(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリケースに収納された複数のバッテリセルと、前記バッテリセルの端子間を接続するバスバーと、前記バッテリセルを制御するための信号用弱電系配線と、この信号用弱電系配線に接続されて前記バッテリセルを制御するセルコントローラとを備える組電池において、
前記バッテリケースは、前記複数のバッテリセルを保持するセルホルダと、前記バッテリセルの端子に対向するように前記セルホルダに固定されるサイドカバー部材とを有し、前記サイドカバー部材の前記端子と対向するバッテリケース内面側に前記バスバーを配設し、前記サイドカバー部材のバッテリケース外面側に前記弱電系配線を配設したことを特徴とする組電池。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池において、
前記サイドカバー部材のバッテリケース外面側に、前記弱電系配線を所定の経路に沿って導くガイド手段を設けたことを特徴とする組電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車やハイブリッド車等の走行用電動機を駆動するための組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車（ＥＶ）用の電池の一例として、特開平９−８６１８８号公報に開示されているものがある。電気自動車等に用いられる大容量の電池の場合には、複数のバッテリセルを接続して用いるのが一般的であり、特開平９−８６１８８号公報に開示されている例では、８個のバッテリセルをバッテリケースに収納して組電池としたものが用いられている。
【０００３】
バッテリケースに収納されたバッテリセル間には、バッテリセルが出力する走行駆動用電流を流すためのバスバー（強電系配線）が設けられている。一方、各バッテリセルは、セルコントローラによりそれらの状態（充電状態等）が等しくなるように制御される。そのため、バッテリセルとセルコントローラとの間には、セル電圧測定用配線や制御用配線、バッテリセルの温度を検出するセンサの配線などの弱電系配線が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の組電池では、比較的少数のバッテリセルで組電池が構成されているので、バッテリーケース内における強電系配線および弱電系配線の配線方法（引き回し等）については、特に考慮されることが無かった。しかし、組電池を構成するバッテリセルの数が増加すると、バッテリケース内における配線の数が増加するとともに、配線の長さ自体も増加する。その結果、バッテリケース内での配線が複雑になるとともに、弱電系が強電系の影響を受けやすくなるという問題があった。また、走行中の振動により近接する配線同士が擦れあうという不都合があった。
【０００５】
本発明の目的は、弱電系配線と強電系配線の物理的な干渉を防止するとともに、配線作業性の良い組電池を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明の実施の形態を示す図３〜図５、図１６に対応付けて説明する。
（１）請求項１の発明は、バッテリケース１１に収納された複数のバッテリセルＣと、バッテリセルＣの端子間を接続するバスバー２３Ａ，２３Ｂと、バッテリセルＣを制御するための信号用弱電系配線１６と、この信号用弱電系配線１６に接続されてバッテリセルＣを制御するセルコントローラ２とを備える組電池１Ａに適用され、バッテリケース１１は、複数のバッテリセルＣを保持するセルホルダ１２と、バッテリセルＣの端子に対向するようにセルホルダ１２に固定されるサイドカバー部材１３とを有し、サイドカバー部材１３の端子と対向するバッテリケース内面側にバスバー２３Ａ，２３Ｂを配設し、サイドカバー部材１３のバッテリケース外面側に弱電系配線１６を配設したことにより上述の目的を達成する。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の組電池において、サイドカバー部材１３のバッテリケース外面側に、弱電系配線１６を所定の経路に沿って導くガイド手段３１を設けたものである。
【０００７】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、バスバー（強電系配線）と信号用弱電系配線とが、サイドカバー部材のバッテリケース内面側とバッテリケース外面側とに分離して配線されるため、従来のように弱電系配線と強電系配線とが混在することがなく、強電系から弱電系への電気的な影響を低減することができる。さらに、組電池に振動等が加わっても、バスバーと弱電系配線とが擦れあうことがない。
特に、請求項２の発明では、弱電系配線を所定の経路に沿って導くガイド手段が設けられているので、確実な配線を効率よく行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１７を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、電気自動車の走行駆動機構の構成を示すブロック図である。電池１は９６個のバッテリセルＣ1〜Ｃ96から構成されており、例えば、４８個のバッテリセルを有する２つの組電池１Ａ（図２参照）からなる。バッテリセルＣには、例えば、リチウムイオン電池等が用いられる。各バッテリセルＣの状態はセルコントローラ２により制御されており、各バッテリセルＣのセル電圧Ｖｃのばらつき補正などが行われる。セルコントローラ２にはセル電圧Ｖｃや、バッテリセルＣに設けられた温度センサ（サーミスタ等）７からのセンサ信号が入力され、セルコントローラ２はこれらに基づいて上述したようなばらつき補正等を行っている。
【００１０】
電池１はインバータ３に直流電力を供給し、インバータ３は直流電力を交流電力に変換してモータＭへ電力を供給する。また、回生時には車両の走行エネルギーがモータＭおよびインバータ３を介して電気エネルギーに逆変換され、電池１が充電されるとともに車両に回生ブレーキがかかる。電池１の電圧Ｖおよび電流Ｉはそれぞれ電圧センサ５および電流センサ６によって計測され、バッテリコントローラ８は、これらの電圧Ｖ，電流Ｉおよびセルコントローラ２からのセル情報（セル電圧など）や記憶装置９に予め入力された制御データ等に基づいて、インバータ３の出力制御や回生制御等を行なう。
【００１１】
図２に示すように、上述した電池１は、車両の床下に設けられたトレーＴ上に設置される。電池１は２つの組電池１Ａから成り、各組電池１Ａは防水用の筐体Ｂに収納されている。筐体Ｂには、筐体Ｂ内と車室内とを連通するダクトＤが設けられており、このダクトＤを介して供給される空気によって組電池１Ａが冷却される。
【００１２】
図３〜図５は組電池１Ａの組立状態を示す図であり、図３は平面図、図４は右側面図、図５は左側面図である。図３〜図５に示す上下、左右、前後は説明しやすいように便宜的に定めたものであるが、実際には、上記の上下、前後は組電池１Ａが搭載される車両の上下、前後に対応している。組電池１Ａは、バッテリセルＣが収納されるバッテリケース１１と、その前後に配設されるセルコントローラ２とから構成されている。バッテリケース１１およびセルコントローラ２は二点鎖線で示す防水用筐体Ｂ内に収納されており、この筐体Ｂの上面には冷却用のダクトＤが形成されている。
【００１３】
図４，５に示すように、サイドカバー１３ａ，１３ｂの外側の面には、信号用弱電系配線１６が設けられている。この弱電系配線１６は、セルコントローラ２で各バッテリセルＣを制御するための配線であり、セル電圧を検出するための配線、温度センサ用配線およびバッテリセル制御用配線などが含まれている。弱電系配線１６はコネクタ１７を介してセルコントローラ２に接続される。
【００１４】
図６はバッテリケース１１の平面図であり、図７の（ａ）は図６のＡ１矢視図で、図７の（ｂ）は図６のＥ１−Ｅ１断面図である。図６に示すように、バッテリケース１１はバッテリセルＣが収納されるセルホルダ１２と、セルホルダ１２の左右に固定され、弱電系および強電系配線が配設されるサイドカバー部材１３とから構成されている。なお、本実施の形態では、図４，５に示すように弱電系および強電系配線が配設されたものをサイドカバー１３ａ，１３ｂと表記し、配線が施されていないものをサイドカバー部材１３と表記する。２０はサイドカバー部材１３をセルホルダ１２に固定するビスである。図７（ａ）に示すように、セルホルダ１２は、上下に積層された４つのセルホルダ１２ａ，１２ｂ，１２ｂ，１２ａから構成されている。
【００１５】
セルホルダ１２ａは、セルホルダ１２ａの前後方向に延在する４つのリブＲ１と、各リブＲ１間に設けられてそれらを繋ぐ補強用リブＲ２とから成る。図６のＥ１−Ｅ１断面図である図７（ｂ）に示すように、リブＲ２の断面はＴ字形状をしている。また、中間のセルホルダ１２ｂもセルホルダ１２ａと同様に４つのリブＲ１’と補強用リブＲ２’とから成り、リブＲ２’の断面は十字形状をしている。円筒形状のバッテリセルＣは、二点鎖線で示すように、上下に重なったリブＲ１（またはリブＲ１’）およびリブＲ１’の円弧部１２０により保持され、図３に示すようにバッテリケース１１の左右方向に２個直列に収納される。バッテリーケース１１には、このように２個直列となったバッテリセルＣが８列×３段に収納されており、合計で４８個のバッテリセルＣが収納されることになる。
【００１６】
図８はサイドカバー部材１３の詳細形状を示す図であり、図８の（ａ）はサイドカバー部材１３の弱電系配線１６が設けられる側（表側と呼ぶ）を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ２矢視図、（ｃ）は（ａ）のＡ３矢視図である。図９は図８（ａ）のＡ４矢視図であり、サイドカバー部材１３の裏側を示す図である。なお、図９では、サイドカバー部材１３の上下を図８（ａ）の上下と逆に示した。また、図１０，１１はサイドカバー部材１３の裏側に配設されるバスバー２３Ａ，２３Ｂを示す図であり、各図１０，１１の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図（セルホルダ１２側から見た図）で、図１０の（ｃ）はバスバー２３Ａと電池端子との溶接を説明する図である。
【００１７】
まず、サイドカバー部材１３から説明する。図８（ａ）に示すように、サイドカバー部材１３には、２４個の円形孔２１が３行８列に等間隔で形成されている。また、サイドカバー部材１３の表側の外周部には壁状に突出するリブ３０ａが形成されている。一方、サイドカバー部材１３の表側のリブ３０ａで囲まれる領域には、円形孔２１を避けるように壁状に突出するリブ３０ｂが多数形成されている。その結果、サイドカバー部材１３の表側には、リブ３０ａ，３０ｂにより溝３１が形成されることになる。
【００１８】
サイドカバー部材１３には、Ｔ字形状のスリット２２および、円弧状のスリット２４が形成されている。スリット２２にはバスバー２３Ａ，２３Ｂが配設され、スリット２４はバッテリケース１１内に配設される温度センサの配線をケース外に引き出す際に用いられる。上述した溝３１は、これらのスリット２２，２４方向に円形孔２１を避けるように形成されている。１３１は、ビス２０（図６参照）用貫通孔が形成されるボスである。
【００１９】
サイドカバー部材１３の裏側には、図１０および図１１に示すバスバー２３Ａ，２３Ｂが図１２，１３のように複数配設される。サイドカバー１３ａとサイドカバー１３ｂとは、バスバー２３Ａ，２３Ｂの配設の仕方が異なっており、図１２は図４に示すサイドカバー１３ａの裏側を、図１３は図５に示すサイドカバー１３ｂの裏面をそれぞれ示している。バスバー２３Ａ，２３Ｂは、上述したように、セルホルダ１２内に隣接して並列収納されたバッテリセルＣの端子同士を接続する強電系配線である。
【００２０】
図１２に示すサイドカバー１３ａと図１３に示すサイドカバー１３ｂとでバスバー２３Ａ，２３Ｂの配置がそれぞれ異なっているのは、バッテリケース１１に収納された４８個のバッテリセルＣが直列に接続されるように、各バスバー２３Ａ，２３Ｂを配設したからである。なお、図９では図示上方が車両下方を示しているが、図１２，１３では図９のサイドカバー部材１３を上下逆に図示し、図の上下と車両上下とを一致させた。
【００２１】
図１０，１１に示すように、バスバー２３Ａ，２３Ｂには、バッテリセルＣの端子部に溶接される円形状のセル接続部２３１が形成されており、それらの中間位置には上下に沿った凸部２３２が形成されている。２２０は凸部２３２の突出方向に延在する弱電系配線用接続端子であり、バスバー２３Ａには一つ、バスバー２３Ｂには二つ形成されている。これらの接続端子２２０に、弱電系配線１６が接続される。
【００２２】
バスバー２３Ａ，２３Ｂを図１２，１３のように配設する際には、サイドカバー部材１３のスリット２２の符号Ｓ（図９参照）で示す部分に凸部２３２を嵌挿させて固定する。このようにバスバー２３Ａ，２３Ｂをサイドカバー部材１３に固定すると、図４，５に示すようにバスバー２３Ａ，２３Ｂのセル接続部２３１が円形孔２１に対向するとともに、弱電系配線用接続端子２２０がスリット２２を通してサイドカバー部材１３の表側に突出することになる。
【００２３】
バスバー２３Ａ，２３Ｂの各セル接続部２３１の中心部分には、十字状のスリット２３２が形成されており、さらに、このスリット２３２を挟むように４つの溶接用プロジェクション２３３ａ，２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄが形成されている。セル接続部２３１をバッテリセルＣの端子部に溶接する際には、図１０（ｃ）に示すように、溶接用電極３３ａ，３３ｂを、サイドカバー部材１３の円形孔２１の部分からセル接続部２３１のプロジェクション２３３ａ，２３３ｃに当接させて溶接する。プロジェクション２３３ａ，２３３ｃ間にはスリット２３２が形成されているので、電流は破線で示すようにプロジェクション２３３ａ→バッテリセルＣの端子→プロジェクション２３３ｃと流れ、プロジェクション２３３ａ，２３３ｃの部分で溶接が行われる。
【００２４】
図１４，１５はサイドカバ−部材１３の表側に配設される弱電系配線１６を示す図であり、図１４は図４に示すサイドカバー１３ａの表側を、図１５は図５に示すサイドカバー１３ｂの表側をそれぞれ示す。図１６の（ａ），（ｂ）は、それぞれ図１４のＥ２−Ｅ２断面図およびＥ３−Ｅ３断面図である。これらの図から分かるように、弱電系配線１６はリブ３０ａ，３０ｂにより形成される溝３１内にそれぞれ配設される。図１４，１５に示されているように、溝３１内に配線された弱電系配線１６は、いくつかにまとめられてリブ３０ａが途切れている部分からサイドカバー１３ａ、１３ｂの前後方向に引き出され、コネクタ１７ａ〜１７ｄを介してセルコントローラ２（図３，４参照）に接続される。溝３１は、バスバー２３Ａ，２３Ｂのセル接続部２３１が対向する円形孔２１を避けるように形成されているので、弱電系配線１６とセル接続部２３１とが接触することはない。
【００２５】
図１６（ｃ）は、図１４の符号Ａ５で示す部分の拡大図である。すなわち、バスバー２３Ａ，２３Ｂの弱電系配線用接続端子２２０と弱電系配線１６との接続部分の拡大図である。図１６（ｃ）に示すように、スリット２２を通してサイドカバー１３ａ，１３ｂの表側に突出した接続端子２２０を、配線１６に設けられた鞘状の接続端子１６ａに差し込み、ハンダ付けにより接続する。図１４，１５に示すように、溝３１の上端には押さえ具３２が設けられており、溝３１に配設された弱電系配線１６がサイドカバー側方に飛び出すのを、この押さえ具３２により防止している。
【００２６】
次にバッテリケース１１の組立手順について説明する。まず、サイドカバー１３ａ、１３ｂのサブアッセンブルを行う。すなわち、図１２〜１５に示すように、予めサイドカバー１３ａ、１３ｂの表側および裏側にバスバー２３Ａ，２３Ｂおよび弱電系配線１６を配設し、図１６（ｃ）のようにバスバー２３Ａ，２３Ｂの弱電系配線用接続端子２２０と弱電系配線１６とを接続する。
【００２７】
次いで、図７（ａ）に示した下側のセルホルダ１２ａの各円弧部１２０上に、２個直列接続したバッテリセルＣ（不図示）を８組載置し、セルホルダ１２ａの上にセルホルダ１２ｂを重ねて接着等により接合する。その結果、各バッテリセルは上下の円弧部１２０により保持される。さらに２段目のバッテリセルＣ（不図示）をセルホルダ１２ｂの各円弧部１２０上に載置し、その上にセルホルダ１２ｂを重ねて下側のセルホルダ１２ｂと接合する。最後に、３段目のバッテリセルＣ（不図示）を上側のセルホルダ１２ｂ上に載置し、その上に上側のセルホルダ１２ｂを重ねてセルホルダ１２ａと接合する。
【００２８】
次に、図６に示すように、サイドカバー１３ａ、１３ｂをセルホルダ１２の両側面にネジ止めする。このようにして、図３〜５に示すように、４８個のバッテリセルＣが収納されたバッテリケース１１が組み上がる。この状態では、まだバスバー２３Ａ，２３ＢとバッテリセルＣの端子部との接続が成されていないので、サイドカバー１３ａ、１３ｂの円形孔２１を通して、バッテリセルＣの端子とバスバー２３Ａ，２３Ｂのセル接続部２３１とをスポット溶接する。
【００２９】
図１０（ｃ）に示すようにプロジェクション２３３ａ，２３３ｃの部分の溶接が終了したならば、電極を３３ａ，３３ｂを９０度回転させて、プロジェクション２３３ｂ，２３３ｄの部分の溶接を行う。その後、セルコントローラ２と弱電系配線１６とをコネクタ１７ａ〜１７ｄにより接続し、図３に示すように、バッテリケース１１およびセルコントローラ２を一体で防水用筐体Ｂに収納する。
【００３０】
上述したように、本実施の形態では、従来の組電池と比較して以下のような利点を有している。
（１）バスバー２３Ａ，２３Ｂ（強電系配線）と弱電系配線１６とがサイドカバー部材１３の表裏に分離して配線されているため、従来のように弱電系配線と強電系配線とが混在することがなく、強電系から弱電系への電気的な影響を低減することができる。特に、リブ３０ａ，３０ｂにより、弱電系配線１６がバスバー２３Ａ，２３Ｂが露出している円形孔２１を避けるように引き回されているので、電池に振動等が加わっても、弱電系配線１６とバスバー２３Ａ，２３Ｂとが接触することがなく、両者が擦れあうおそれがない。
【００３１】
（２）サイドカバー部材１３の表側にはリブ３０ａ，３０ｂによる溝３１が形成されていて、この溝３１に沿って弱電系配線１６を配線すれば、自動的に適正な配線が行われるようになっている。そのため、弱電系配線１６の配線作業が非常に簡単になり、配線作業を確実に行えるとともに、配線作業性の向上を図ることができる。また、サイドカバー１３ａ，１３ｂには、予め弱電系配線１６とバスバー２３Ａ，２３Ｂとがサブアッセンブルされているので、電池組立時における配線作業はほとんど無く、電池組み立て作業が簡素化されて組立作業効率の向上を図ることができる。
【００３２】
（３）電池交換作業等の際に、電池のサイドカバー部分を障害物等にぶつけてしまった場合でも、リブ３０ａ，３０ｂによって弱電系配線１６が保護され、配線１６の被覆が破損するのを防止することができる。
【００３３】
（４）図１７（ａ）に示すように、バッテリセルＣが収められたバッテリケース１１は防水用筐体Ｂに収納され、各バッテリセルＣはダクトＤから供給される冷却風により冷却される。ダクトＤから供給された冷却風は、バッテリケース１１内を前方から後方に流れるが、冷却風の一部は図１７（ｂ）のようにサイドカバー１３ａ，１３ｂに沿って後方に流れる。しかし、弱電系配線１６はリブ３０ａ，３０ｂにより形成される溝３１内に配設されているため、冷却風に対してリブ３０ａ，３０ｂが遮蔽板の役割をし、弱電系配線１６に塵埃などが付着するのを防止することができる。
【００３４】
なお、上述したサイドカバー部材１３では、リブ３０ａ，３０ｂを設けて、それらの間に溝３１を形成するようにしたが、サイドカバー部材１３の部材に凹部を形成して溝３１を形成するようにしても良く、同様の効果を得ることができる。
【００３５】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、溝３１はガイド手段を構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気自動車の走行駆動機構の構成を示すブロック図である。
【図２】車両に搭載された組電池１Ａを示す図。
【図３】組電池１Ａの平面図である。
【図４】図３に示す組電池１Ａの右側面図である。
【図５】図３に示す組電池１Ａの左側面図である。
【図６】バッテリケース１１の平面図である。
【図７】バッテリケース１１を説明する図であり、（ａ）は図６のＡ１矢視図であり、（ｂ）はＥ１−Ｅ１断面図である。
【図８】サイドカバー部材１３の詳細形状を示す図であり、（ａ）配線１６が設けられる面を示す図、（ｂ）は（ａ）のＡ２矢視図、（ｃ）はＡ３矢視図である。
【図９】図８（ｂ）のＡ４矢視図である。
【図１０】バスバー２３Ａを説明する図であり、（ａ）はバスバー２３Ａの平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はバスバー２３Ａと電池端子との溶接を示す図である。
【図１１】バスバー２３Ｂを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図１２】サイドカバー１３ａに配設されたバスバー２３Ａ，２３Ｂを示す図である。
【図１３】サイドカバー１３ｂに配設されたバスバー２３Ａ，２３Ｂを示す図である。
【図１４】サイドカバー１３ａに配設された弱電系配線１６を示す図である。
【図１５】サイドカバー１３ｂに配設された弱電系配線１６を示す図である。
【図１６】弱電系配線１６を説明する図であり、（ａ）は図１４のＥ２−Ｅ２断面図、（ｂ）はＥ３−Ｅ３断面図、（ｃ）は接続端子２２０と配線１６との接続部分の拡大図である。
【図１７】冷却風の流れを説明する図であり、（ａ）は側方から見た図、（ｂ）はサイドカバー１３ａの側方を流れを示す斜視図である。
【符号の説明】
１Ａ  組電池
２  セルコントローラ
１１  バッテリケース
１２，１２ａ，１２ｂ  セルホルダ
１３  サイドカバー部材
１３ａ，１３ｂ  サイドカバー
１６  弱電系配線
２３Ａ，２３Ｂ  バスバー
３０ａ，３０ｂ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１’，Ｒ２’  リブ
３１  溝
２３１  セル接続部
Ｃ  バッテリセル
【図１】
0004080132.tif 000002
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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