特許 6850198 電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6850198

(24)【登録日】2021年3月9日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】電源装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/20 20210101AFI20210322BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20210322BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 E

   H01M2/10 S

   H01M10/48 P

   H01M10/48 301

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-105513(P2017-105513)

(22)【出願日】2017年5月29日

(65)【公開番号】特開2018-200830(P2018-200830A)

(43)【公開日】2018年12月20日

【審査請求日】2020年4月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075959

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 保

(72)【発明者】

【氏名】庄子 隆雄

(72)【発明者】

【氏名】柳原 真一

【審査官】 太田 一平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０１８６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１５２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０１６１５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−１２２２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２０７３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５５６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０２６５２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ５０／２０

Ｈ０１Ｍ １０／４２ − １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池が接続された電池モジュールを含む電源供給に関係する部品あるいは機器が収容される収容部の収容口を閉じる蓋に前記複数の電池の状態を監視する電池監視用制御基板が前記蓋の一部に囲われた状態で取り付けられ、
前記蓋を閉じた場合、前記電池監視用制御基板が、前記電池の監視に関係する検出信号を伝達する複数の電線に接続され、
前記蓋を開けた場合、前記電池監視用制御基板が、前記複数の電線との接続を解除される金属ケース
を有することを特徴とする電源装置。

【請求項2】

前記蓋は、
表面に前記電池監視用制御基板を収容可能に凹状に形成された基板収容凹部と、
前記基板収容凹部の開口を塞ぐ蓋部と、
を有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】

前記蓋は、
前記複数の電線の長さが短くなるような位置に前記電池監視用制御基板が取り付けられている
ことを特徴とする請求項１または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、複数の電池が接続された電池モジュールの電池の状態を監視する電池監視用制御基板を有する電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気自動車、あるいは、ハイブリッド自動車、は、複数の電池が直列あるいは並列に接続された電池モジュールを含む電源装置を備えている。
この電源装置は、電池の電圧、あるいは、温度を検知しその状態を監視するための電池監視用制御基板（例えば、特許文献１参照）が設けられる。

【0003】

このような電源装置は、電池監視用制御基板に対する周辺からの電磁波を遮断するため金属ケースに収容される。
また、電源装置は、装置全体が金属ケース内に収容されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−２２２０５７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、上述した従来の電源装置は、装置全体を収容する金属ケースと、さらに電池監視用制御基板を収容する金属ケースとが必要となり、部品点数が増加するとともに、電池監視用制御基板の交換を行う場合、装置全体を収容する金属ケースを開けた後、さらに電池監視用制御基板が収容された金属ケースを開けなければなないため、メンテナンス性が悪いという問題があった。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、金属ケースの点数を減らし、かつ、メンテナンス性を良くすることができる電源装置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】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る電源装置は、複数の電池が接続された電池モジュールを含む電源供給に関係する部品あるいは機器が収容される収容部の収容口を閉じる蓋に前記複数の電池の状態を監視する電池監視用制御基板が前記蓋の一部に囲われた状態で取り付けられ、前記蓋を閉じた場合、前記電池監視用制御基板が、前記電池の監視に関係する検出信号を伝達する複数の電線に接続され、前記蓋を開けた場合、前記電池監視用制御基板が、前記複数の電線との接続を解除される金属ケースを有することを特徴とする。

【0008】

また、本発明の請求項２に係る電源装置は、上記の発明において、前記蓋が、表面に前記電池監視用制御基板を収容可能に凹状に形成された基板収容凹部と、前記基板収容凹部の開口を塞ぐ蓋部と、を有することを特徴とする。

【0009】

また、本発明の請求項３に係る電源装置は、上記の発明において、前記蓋が、前記複数の電線の長さが短くなるような位置に前記電池監視用制御基板が取り付けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明の請求項１に係る電源装置は、前記電池監視用制御基板が前記蓋の一部に囲われた状態で取り付けられるので、前記金属ケースとは別の金属ケースで前記電池監視用制御基板を囲う必要がなく、しかも、前記蓋の開閉動作によって前記電池監視用制御基板と前記複数の電線との接続、あるいは、接続解除を容易に行うことができるので、金属ケースの点数を減らし、かつ、メンテナンス性を良くすることができる。

【0011】

本発明の請求項２に係る電源装置は、前記電池監視用制御基板が前記蓋の表面に形成された前記基板収容凹部内に前記蓋部によって開口を塞がれた状態で収容されるので、前記蓋を開けることなく前記蓋部を開けただけで前記電池監視用制御基板を目視することができるので、結果的に、前記収容部内の強電部分に触れることなく安全かつ容易に前記電池監視用制御基板の目視による点検をすることができる。

【0012】

本発明の請求項３に係る電源装置は、前記蓋が前記電線の長さが短くなるような位置に前記電池監視用制御基板を取り付けているので、前記電線の使用量を減らし、結果的に、コストを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の実施例に係る電源装置の金属ケースを分解して示した斜視図である。

【図2】図２は、金属ケースを組み付けた状態の電源装置の斜視図である。

【図3】図３は、金属ケース内に収容される電池モジュールおよびジャンクションブロックの斜視図であり、金属ケースの外郭を仮想線で示した図である。

【図4】図４は、電源装置の基板収容凹部周辺の断面図である。

【図5】図５は、（ａ）が電池監視用制御基板を基板収容凹部にセットする様子を示した図であり、（ｂ）が蓋部を蓋の表面に固定することによって基板収容凹部の開口を塞ぐ様子を示した図である。

【図6】図６は、（ａ）が金属ケースの蓋を閉じる様子を示した図であり、（ｂ）が金属ケースの蓋を閉じた状態を示した図である。

【図7】図７は、金属ケースの蓋を閉じることによって複数の電線の端末部に取り付けられたコネクタと、電池監視用制御基板の電気接続部とが接続される様子を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、本発明に係る電源装置の好適な実施例を詳細に説明する。

【実施例】

【0015】

図１は、本発明の実施例に係る電源装置１の金属ケース４０を分解して示した斜視図である。図２は、金属ケース４０を組み付けた状態の電源装置１の斜視図である。図３は、金属ケース４０内に収容される電池モジュール１０およびジャンクションブロック３０の斜視図であり、金属ケース４０の外郭を仮想線で示した図である。図４は、電源装置１の基板収容凹部４２周辺の断面図である。
本発明の実施例に係る電源装置１は、例えば、電気自動車、あるいは、ハイブリッド自動車の電動機を駆動するための電源を供給する装置である。

【0016】

この電源装置１は、複数の電池１１が接続された電池モジュール１０と、各電池１１の状態に関する情報を検出する不図示の複数の電池状態検出センサと、電池状態検出センサから出力される信号を受信することによって各電池１１の状態を監視する電池監視用制御基板２０と、電池状態検出センサと電池監視用制御基板２０との間を電気的に接続する複数の電線Ｗと、ジャンクションブロック３０と、電池モジュール１０等の上述した電源供給に関係する部品あるいは機器を収容する金属ケース４０と、を有する。
なお、電源装置１は、金属ケース４０に上述した部品あるいは機器以外の電源供給に関係する部品あるいは機器が収容さても構わない。

【0017】

電池モジュール１０は、複数の電池１１と、複数の電池１１を直列に接続するバスバーモジュール１２と、を有する。
電池１１は、例えば、薄板状のリチウム電池によって実現され、正極と負極とが隣合せになるように複数並んで配置されている。

【0018】

バスバーモジュール１２は、導電部材からなるバスバー１２ａによって、隣り合う電池の正極と負極とを接続することによって複数の電池１１を直列接続するものである。
このバスバーモジュール１２は、バスバー１２ａが絶縁部材のケース１２ｂ内に保持されている。

【0019】

電池状態検出センサは、例えば、電圧センサ、あるいは、温度センサによって実現され、各電池１１の電圧、あるいは、温度を検出するように各電池１１に対応して複数設けられ、検出された信号を電線Ｗを介して電池監視用制御基板２０に出力する。

【0020】

電池監視用制御基板２０は、プリント配線基板によって実現され、電池状態検出センサから出力された信号に基づいてバスバーモジュール１２に流れる電流の調整や遮断等の制御を行うものである。

【0021】

この電池監視用制御基板２０は、複数の電線Ｗの端部に設けられたコネクタＣに接続される電気接続部２１が設けられている。
電気接続部２１は、コネクタＣに嵌合可能に基板表面に立設された嵌合用枠壁２２の枠内に複数のピン状端子２３が設けられている。

【0022】

複数の電線Ｗは、各電線Ｗが各電池１１に対応して設けられた電池状態検出センサに一端が接続され、他端が電池監視用制御基板２０に接続されるコネクタＣに集約して取り付けされている。
また、複数の電線Ｗは、バスバーモジュール１２のケース１２ｂを利用して保持され、コネクタＣの位置に引き出されるようになっている。

【0023】

コネクタＣは、電池監視用制御基板２０が金属ケース４０の蓋４１とともに組み付けられた状態で電池監視用制御基板２０に接続される位置に保持されている。
この実施例では、コネクタＣは、図４に示すように、金属ケース４０の収容部４４内で、蓋４１が配置される上方に嵌合部分を向け、かつ、電池監用視制御基板２０の電気接続部２１に接続可能な位置に保持されている。
より具体的には、金属ケース４０に蓋４１を閉じると、蓋４１に取り付けてあった電池監視用制御基板２０の電気接続部２１にコネクタＣが嵌合さるようになっている。

【0024】

ジャンクションブロック３０は、電源の集約あるいは分配機能をなすものである。

【0025】

金属ケース４０は、例えば、冷間圧延鋼板を材料とし、複数の電池１１が接続された電池モジュール１０を含む電源供給に関係する部品あるいは機器が収容される収容部４４と、収容部４４の収容口４４ａを閉じる蓋４１と、を備えている。

【0026】

この金属ケース４０は、蓋４１に複数の電池１１の状態を監視する電池監視用制御基板２０が蓋４１の一部に囲われた状態で取り付けられている。

【0027】

蓋４１は、表面に電池監視用制御基板２０を収容可能に凹状に形成された基板収容凹部４２と、基板収容凹部４２の開口を塞ぐ蓋部４３と、を有する。

【0028】

基板収容凹部４２は、電池監視用制御基板２０の外形よりも僅かに大きい外形をなし、電池監視用制御基板２０の厚さよりも深い凹みによって形成されている。
この基板収容凹部４２は、電池監視用制御基板２０の電気接続部２１の嵌合用枠壁２２の開口が蓋４１の裏面側に露出されるように底面に嵌合用枠壁２２が嵌め込まれる嵌合用枠壁嵌め込み部４２ａが設けられている。

【0029】

嵌合用枠壁嵌め込み部４２ａは、基板収容凹部４２に電池監視用制御基板２０が取り付けられ、嵌合用枠壁２２が嵌め込まれた状態で、嵌合用枠壁２２の内面を蓋４１の裏面から突出される方向に連続させるように筒状に突出され、コネクタＣを嵌合用枠壁２２内に誘導するガイド筒部４２ｂを有する。

【0030】

蓋部４３は、金属ケース４０の蓋４１と同じ金属材からなる。
この蓋部４３は、基板収容凹部４２の開口よりも大きい外形の板状部材であり、基板収容凹部４２の開口を塞いだ状態で蓋４１の表面に固定されるようになっている。
この蓋部４３は、４か所にネジ挿通孔４３ａが形成されており、蓋４１の表面４１ａに形成された４か所のネジ穴４１ｂと対応するネジ挿通孔４３ａとを重ね合わせた穴にネジＳが挿入されて、蓋４１の表面４１ａにネジ止め固定されるようになっている。
なお、蓋部４３は、板状のものを例示したが、基板収容凹部４２に向けられる裏面に、基板収容凹部４２内にセットされた電池監視用制御基板２０が基板収容凹部４２の開口側に浮き上がらないように押圧する当接部分（不図示）を設けてもよい。

【0031】

電池監視用制御基板２０は、基板収容凹部４２内に収容され、蓋部４３によって基板収容凹部４２の開口が塞がれることによって金属材によって囲われた状態になる。
このため、電池監視用制御基板２０は、金属材によって電磁シールドされた状態になる。

【0032】

また、金属ケース４０は、複数の電線Ｗの長さが短くなるような位置に電池監視用制御基板２０が取り付けられている。
より具体的には、複数の電線Ｗの長さができるだけ短くてすむコネクタＣの保持位置に対応して電池監視用制御基板２０の電気接続部２１が蓋４１の裏面側にコネクタＣとの嵌合部分を露出するようになっている。

【0033】

次に、図５−図７を用いて、金属ケース４０の蓋４１に電池監視用制御基板２０を組み付けて金属ケース４０の蓋４１を閉じる手順について説明する。
図５は、（ａ）が電池監視用制御基板２０を基板収容凹部４２にセットする様子を示した図であり、（ｂ）が蓋部４３を蓋４１の表面４１ａに固定することによって基板収容凹部４２の開口を塞ぐ様子を示した図である。図６は、（ａ）が金属ケース４０の蓋４１を閉じる様子を示した図であり、（ｂ）が金属ケース４０の蓋４１を閉じた状態を示した図である。図７は、金属ケース４０の蓋４１を閉じることによって複数の電線Ｗの端末部に取り付けられたコネクタＣと、電池監視用制御基板２０の電気接続部２１とが接続される様子を説明するための図である。

【0034】

まず、作業者は、電池監視用制御基板２０を基板収容凹部４２にセットする（図５（ａ）参照）。
この電池監視用制御基板２０を基板収容凹部４２にセットする作業では、電池監視用制御基板２０の嵌合用枠壁２２を嵌合用枠壁嵌め込み部４２ａに嵌め込みつつ基板収容凹部４２内に電池監視用制御基板２０を収容する。
電池監視用制御基板２０は、嵌合用枠壁２２が嵌合用枠壁嵌め込み部４２ａに嵌め込まれることによって、基板収容凹部４２内に所定の向きで固定される。

【0035】

また、電池監視用制御基板２０は、嵌合用枠壁２２が嵌合用枠壁嵌め込み部４２ａに嵌め込まれることによって、電気接続部２１のコネクタＣとの嵌合部分が蓋４１の裏面側に露出される。これにより、電気接続部２１の複数のピン状端子２３が蓋４１の裏面側にガイド筒部４２ｂの開口を通して露出された状態となる。

【0036】

次に、作業者は、蓋部４３を蓋４１の表面４１ａに固定することによって基板収容凹部４２の開口を塞ぐ（図５（ｂ）参照）。
この蓋部４３を蓋４１の表面４１ａに固定する作業は、蓋４１の表面４１ａに形成された４か所のネジ穴４１ｂと対応する蓋部４３のネジ挿通孔４３ａとを重ね合わせた穴にそれぞれのネジＳを挿入することによって、蓋部４３を蓋４１の表面４１ａにネジ止め固定する。
このように基板収容凹部４２の開口が蓋部４３によって塞がれることによって、電池監視用制御基板２０は、金属材によって囲われ、電磁シールドされた状態で蓋４１に取り付け完了される。

【0037】

次に、作業者は、金属ケース４０の蓋４１を閉じる（図６（ａ）参照）。
金属ケース４０の蓋４１を閉じた場合、電池監視用制御基板２０が、複数の電線に接続される。
すなわち、図７に示すように、電池監視用制御基板２０の電気接続部２１が収容部４４への蓋４１の嵌め込みによって収容部４４内のコネクタＣに接続される。
より具体的には、蓋４１が収容部４４の開口に向けて下降されると、電気接続部２１の嵌合部分が下方の収容部４４内に保持されているコネクタＣに近づくように移動され、コネクタＣがガイド筒部４２ｂの筒内に嵌め込まれる。
蓋４１が収容部４４に固定される位置まで移動されると、コネクタＣがガイド筒部４２ｂによって嵌合用枠壁２２内に誘導され、電気接続部２１とコネクタＣとが接続完了される。

【0038】

なお、ここで説明した手順では、蓋部４３を蓋４１の表面４１ａに固定した後に蓋４１を閉じるようにしていたが、これに限らず、蓋４１を閉じた後に蓋部４３を蓋４１の表面４１ａに固定するようにしてもよい。

【0039】

また、電源装置１は、金属ケース４０の蓋４１を開けた場合、電池監視用制御基板２０が、複数の電線Ｗとの接続を解除される。
より具体的には、電池監視用制御基板２０が蓋４１とともに収容部４４から離脱移動されることによって、電気接続部２１とコネクタＣとの嵌合状態が解除される。
このため、電源装置１は、金属ケース４０の蓋４１を開けるだけで複数の電線Ｗと電池監視用制御基板２０との電気的接続が解除されるようになっている。

【0040】

また、電源装置１は、作業者が金属ケース４０の蓋４１を開けることなく、蓋部４３を開けるだけで電池監視用制御基板２０の状態を目視確認できるようになっている。
このため、電源装置１は、作業者が金属ケース４０の蓋４１を開けず、収容部４４内の強電部分に触れることなく電池監視用制御基板２０の状態を目視確認できるようになっている。

【0041】

また、電源装置１は、電池監視用制御基板２０に電池１１の異常を表示する発光ダイオード等を設けることによって、蓋部４３を開けただけで容易に電池１１の異常を確認することができるようにしてもよい。

【0042】

本発明の実施例に係る電源装置１は、電池監視用制御基板２０が蓋４１の一部に囲われた状態で取り付けられるので、金属ケース４０とは別の金属ケースで電池監視用制御基板２０を囲う必要がなく、しかも、蓋４１の開閉動作によって電池監視用制御基板２０と複数の電線Ｗとの接続、あるいは、接続解除を容易に行うことができるので、金属ケースの点数を減らし、かつ、メンテナンス性を良くすることができる。

【0043】

また、本発明の実施例に係る電源装置１は、電池監視用制御基板２０が蓋４１の表面４１ａに形成された基板収容凹部４２内に蓋部４３によって開口を塞がれた状態で収容されるので、蓋４１を開けることなく蓋部４３を開けただけで電池監視用制御基板２０を目視することができるので、結果的に、収容部４４内の強電部分に触れることなく安全かつ容易に電池監視用制御基板２０の目視による点検をすることができる。

【0044】

また、本発明の実施例に係る電源装置１は、蓋４１が複数の電線Ｗの長さが短くなるような位置に電池監視用制御基板２０を取り付けているので、電線Ｗの使用量を減らし、結果的に、コストを削減することができる。

【0045】

なお、本発明の実施例に係る電源装置１は、金属ケース４０の蓋４１が上面側に設けられるものを例示したが、蓋４１の設置位置は上面側に限らない。例えば、金属ケース４０の側面側に蓋４１が設けられていてもよい。

【0046】

以上、本発明者によってなされた発明を、上述した発明の実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上述した発明の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

【符号の説明】

【0047】

１ 電源装置
１０ 電池モジュール
１１ 電池
１２ バスバーモジュール
１２ａ バスバー
１２ｂ ケース
２０ 電池監視用制御基板
２１ 電気接続部
２２ 嵌合用枠壁
２３ ピン状端子
３０ ジャンクションブロック
４０ 金属ケース
４１ 蓋
４１ａ 表面
４１ｂ ネジ穴
４２ 基板収容凹部
４２ａ 嵌合用枠壁嵌め込み部
４２ｂ ガイド筒部
４３ 蓋部
４３ａ ネジ挿通孔
４４ 収容部
４４ａ 収容口
Ｗ 電線
Ｃ コネクタ
Ｓ ネジ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】