CN110088935B - 机架型电源装置 - Google Patents

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Abstract

机架型电源装置具备：多个电池组(2)；机架(11)，以排列的状态收纳多个电池组；以及连接器板(41)，在电池组(2)向机架(11)的***方向里侧固定于机架，设置有电连接多个电池组(2)的端子部(7)的多个连接器(50)。连接器板(41)包括：侧壁部(41a)，构成机架(11)的一个侧壁；以及连接器设置壁部(41b)，配置在机架(11)的内侧深处的位置，使得相对于侧壁部(41a)形成高低差，多个连接器(50)与在机架(11)中收纳的电池组(2)对应地排列设置。

Description

机架型电源装置
技术领域
本发明涉及多个电池组收纳于机架而构成的机架型电源装置。
背景技术
以往，在下述专利文献1中记载了将组合多个单电池而分别构成的多个电池组分别收纳于在机架划分形成的收纳空间的电源装置。在该蓄电装置中，当在各收纳空间中***并收纳电池组时，配置于电池组的背面的输出端子***设置于收纳空间的里侧的输入端子。由此，收纳于机架的多个电池组通过在机架的背面侧在输入端子间连接的连接引线而相互串联或并联连接。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO2012/132134号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在将多个电池组收纳于机架而成的机架型的电源装置中，可以考虑在机架设置背面板，在该背面板设置分别与各电池组连接的多个连接器。在这种情况下，若各连接器从背面板突出地设置，则包括连接器的突出量的机架型电源装置的尺寸变长，设置空间变大。
另一方面，在将设置有连接器端子的背面板配置在机架内侧深处的情况下，连接器端子不会向机架外侧突出，但机架内的电池组的收纳空间变窄。
本公开的目的在于提供一种能够在机架内确保配置与各电池组连接的连接器端子以及与各连接器连接的电缆的空间，并且能够尽可能大地确保机架内的电池组收纳空间的机架型电源装置。
用于解决课题的手段
本公开所涉及的机架型电源装置具备：多个电池组；机架，以排列的状态收纳多个电池组；以及连接器板，在电池组向机架的***方向里侧固定于机架，设置有电连接多个电池组的端子部的多个连接器，连接器板包括：侧壁部，构成机架的一个侧壁；以及连接器设置壁部，配置在机架的内侧深处的位置，使得相对于侧壁部形成高低差，并且多个连接器与在机架中收纳的电池组对应地排列设置。
发明效果
根据本公开所涉及的机架型电源装置，能够在机架内确保配置与各电池组连接的连接器以及连接各电池组之间的电缆的空间，并且能够尽可能大地确保机架内的电池组收纳空间。
附图说明
图1是从前方侧观察本公开的一个实施方式的机架型电源装置的立体图。
图2是从后方侧观察机架型电源装置的立体图。
图3是机架型电源装置的局部主视图。
图4是表示收纳于机架的一个电池组的俯视图。
图5是固定于机架的连接器板的立体图。
图6的(a)是从前方侧观察安装于连接器板的连接器的放大立体图，(b)是连接器的安装部的放大主视图，(c)是从(b)中的箭头A方向观察的侧视图。
图7的(a)、(b)是表示电池组***机架、电池组的端子部与连接器连接的情况的图。
图8是表示通过风扇的动作向机架型电源装置流动冷却空气的情况的、与图4相同的平面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开所涉及的实施方式进行详细地说明。在该说明中，具体的形状、材料、数值、方向等是用于容易理解本公开的例示，能够根据用途、目的、规格等适当变更。此外，以下，在包括多个实施方式、变形例等的情况下，从最初就假定适当地组合使用这些特征部分。
以下，将在图1等中表示水平面上的一个方向的箭头X方向称为“宽度方向”，将与箭头X方向正交的水平面上的箭头Y方向称为“长度方向”，将与箭头X以及Y正交的箭头Z方向称为“上下方向”。此外，关于长度方向Y，将一侧称为“前”，将另一侧称为“后”。
图1是从前方侧观察本公开的一个实施方式的机架型电源装置(以下，适当地称为“电源装置”)10的立体图。图2是从后方侧观察电源装置10的立体图。此外，图3是电源装置10的局部主视图。
如图1所示，电源装置10是在机架11中收纳多个电池组2而构成的。在本实施方式中，示出了在机架11以指定的间隔沿上下方向排列收纳例如20个电池组2的例子。不过，收纳在一个机架11中的电池组2的数量并不限定于此，可以根据各电池组2的外形尺寸、电源装置10的额定容量等而适当地变更。
如图1以及图2所示，机架11具有底部框12、顶部框14以及四个支柱16、18、20、22。在机架11中能够使用例如19英寸机架等标准的机架。机架11优选具有即使在收纳了多个有重量的电池组2的情况下也能够耐受的强度，例如优选使用钢制的机架。
底部框12以及顶部框14均形成为长方形框架。底部框12可以通过利用螺栓等紧固构件将四个底部框架连结为长方形而构成，或者也可以预先一体形成。此外，在底部框12的中央部沿宽度方向配置有加强框架13。加强框架13的两端通过螺栓等的紧固构件与底部框12连结。
在本实施方式中，顶部框14与底部框12同样可以通过利用螺钉或者螺栓等紧固构件将四个底部框架连结为长方形而构成，或者也可以预先一体形成。另外，在本实施方式中，虽然示出了顶部框14不包括顶板的方式的例子，但并不限定于此，为了减少尘埃等的堆积，也可以将关闭顶部框14的上表面的顶板以不同的构件或一体地设置。此外，关于顶部框14，与底部框12同样地，也可以在中央架设加强框架来提高框架构造体的强度。
四个支柱16、18、20、22立起设置在底部框12以及顶部框14的四角的角部。各支柱16、18、20、22是沿上下方向延伸的长条状的构件，例如使用截面形状为L字状或コ字状的角构件。此外，各支柱16、18、20、22的下端以及上端例如通过螺钉或者螺栓等紧固构件分别紧固于底部框12以及顶部框14。由此，底部框12、顶部框14以及四个支柱16、18、20、22构成包括与纵长长方体的12边对应的框架部分的框架构造体。
在四个支柱中位于前方的两根支柱16、20沿上下方向以指定间距形成有多个安装孔26。此外，在机架11的位于后方的两根支柱18、22也沿上下方向以指定间距形成有多个安装孔28。以下，有时将机架11的两个支柱16、20称为前方支柱，将其他两个支柱18、22称为后方支柱。
在机架11安装有侧面板30。侧面板30在宽度方向X的一侧的侧面，前端部通过未图示的螺钉等固定于前方支柱16的安装孔26，后端部通过未图示的螺钉等固定于后方支柱18的安装孔28。此外，在机架11的宽度方向X的另一侧的侧面也同样地固定有侧面板30(参照图4)。
在本实施方式中，示出了在机架11的宽度方向两侧分别安装有各四个侧面板30的例子。各侧面板30例如由金属板形成，具有按照向机架11的宽度方向内侧突出的方式沿水平方向折弯形成的支承部32。在各侧面板30例如分别形成有五个支承部32。
安装于机架11的宽度方向两侧的侧面板30的支承部32配置为支承部32向相同的高度位置突出。由此，当从机架11的前方侧向位于宽度方向两侧的两个支承部32上载置并压入电池组2时，呈扁平长方体状的电池组2被收纳在机架11内。这样，能够以在上下方向上排列的状态在机架11中收纳与侧面板30的支承部32的数量对应的20个电池组2。
这样，本实施方式中的机架11由于由金属板形成的侧面板30架设在前方支柱16、20与后方支柱18、22之间，因此机架11的构造强度提高，能够在上下方向上收纳多个有重量的电池组2。
如图3所示，在电池组2的前方侧面的宽度方向两侧通过焊接等安装有固定部34。收纳于机架11的电池组2通过将螺钉36插通固定部34的贯通孔并且紧固于形成于侧面板30的内螺纹孔，从而固定于机架11。
此外，在收纳以及固定于机架11的各电池组2之间形成有向机架11的前面侧开口的间隙38。优选该间隙38的宽度方向两侧被构成侧面板30的金属板堵塞。该间隙38作为通过后述的风扇的动作而从机架11的前面侧吸引的空气流动的冷却介质流路而发挥功能。
再次参照图1以及图2，在机架11的后面安装有连接器板41以及风扇板42。连接器板41在电池组2向机架11的***方向里侧固定于机架11，并固定于风扇板42连接器板41。连接器板41的一部分和风扇板42构成背面板40，背面板40成为包括机架11的电源装置10的后方侧壁面(一个侧壁)。在本实施方式中，连接器板41的一部分形成为比风扇板42宽度宽，在背面板40中占据更大的面积。
连接器板41以及风扇板42优选在上下方向上分别被分割为多个。在本实施方式中，示出了连接器板41以及风扇板42与侧面板30对应地分别被分割为四个的例子。通过这样的分割，具有在机架11安装连接器板41以及风扇板42的作业变得容易的优点。但是，并不限定于此，也可以使用上下方向细长的各1张连接器板41以及风扇板42。
在被分割为四个的风扇板42，在上下方向上隔开间隔地设置有各两个风扇44。风扇板42如后述那样与由连接器板41形成的管道空间46对置地设置。该管道空间46作为通过在各电池组2之间形成的间隙38而在电源装置10内流动的空气通过的通路发挥功能。另外，关于电源装置10中的冷却动作，参照图8，在后面叙述。
图4是表示收纳于机架11的一个电池组2的俯视图。如图4所示，电池组2具备上表面在前后方向上较长的呈大致长方形的外壳3。如图1～图3所示，外壳3形成为扁平形状。此外，外壳3例如由金属制或者树脂制的壳体构成。
在外壳3内收容有电池块4。在本实施方式中，电池块4也可以由多个电池块构成。虽未图示，但在电池块4中，多个单电池例如通过金属制或者树脂制的保持架以排列的状态被保持。在本实施方式中，电池块4所包括的单电池相互并联连接。单电池优选使用例如圆筒型的锂离子电池等二次电池。但是，单电池并不限定于圆筒型的二次电池，也可以是方形的二次电池。
在外壳3形成有切口部5。切口部5在外壳3的长度方向Y的后方侧的一个角部形成大致扁平长方体状。切口部5被切成在俯视时大致长方形状而形成。切口部5的形状也可以是长方形以外的例如梯形等。切口部5是为了避免与后述的连接器板41的连接器设置壁部41b以及中间壁部41c的干扰而形成的。
在切口部5中面向电源装置10的后方侧的侧壁面开口形成有凹部6。在该凹部6设置有用于与电池组2内的电池块4所包括的各单电池进行电连接的端子部7。在本实施方式中，该端子部7由从凹部6的内壁面突出的阳型的连接器构成(参照图7的(a)、(b))。
在电池组2的端子部7连接有阴型连接器50。详细情况后述，但连接器50安装在构成机架11的背面板40的连接器板41的连接器设置壁部41b。
电缆9从连接器50伸出。电缆9包括：电力输入输出用的电力电缆；以及输出设置在电池组2的外壳3内的电压传感器、电流传感器以及温度传感器(均未图示)的各检测信号的信号电缆。电缆9在相邻的电池组2之间电连接，例如串联连接，在管道空间46内向上方布线并与后述的控制器连接。通过将电缆9的各端部连接于与各电池组2对应的连接器50来进行电池组2之间的电缆9的连接。
在电池组2的外壳3内收纳有控制电路部2a。控制电路部2a具有该电池组2的输入输出电力的控制、对电池状态进行监视等的功能。控制电路部2a在外壳3内配置在长度方向Y的后方侧端部、且未形成有切口部5的另一个角部侧。这样，通过在避开切口部5的位置配置控制电路部2a并有效利用外壳3内的空间，能够在不降低电力密度的情况下实现电池组2的小型化。
再次参照图1以及图2，在电源装置10的上部设置有控制器48。控制器48能够设置于在机架11中收纳于最上部的电池组2的上表面。或者，可以将设置板设置在最上部的电池组2的上方并将控制器48设置在设置板上。
在控制器48连接有从管道空间46的上方开口部伸出的电缆9。由此，控制器48能够对电源装置10所包括的各电池组2进行电力的输入输出控制。此外，控制器48能够基于从各电池组2经由电缆9发送的电压、电流、温度等检测信号，监视各电池组2的状态。
接下来，除图4之外还参照图5，对本实施方式中的连接器板41进行详细地说明。图5是固定于机架11的连接器板41的立体图。图5中的连接器板41以从电源装置10的后方侧观察的状态进行示出。
如图4以及图5所示，连接器板41具有构成机架11的背面板40(参照图2)的侧壁部41a和配置于机架11的内侧深处的位置的连接器设置壁部41b，使得相对于侧壁部41a形成有高低差。在连接器设置壁部41b，与在机架11中收纳的电池组2对应地排列设置有多个连接器50。
在本实施方式中，连接器板41通过对一张金属板进行弯曲加工以及冲裁加工而形成。具体而言，连接器板41具有中间壁部41c，该中间壁部41c从侧壁部41a被弯曲加工成大致直角并具有沿长度方向Y的壁面。此外，连接器设置壁部41b形成为相对于中间壁部41c大致垂直地弯曲加工，具有沿着宽度方向X的壁面。这样，连接器板41通过中间壁部41c以侧壁部41a与连接器设置壁部41b具有高低差的状态一体地构成。
在连接器板41的连接器设置壁部41b对应于各电池组2，通过冲裁加工形成有多个横长矩形状的开口部52。而且，在各开口部52内分别配置有连接器50。开口部52的上下方向的尺寸形成为比连接器50大。因此，在连接器50的上下，在与开口部52的缘部之间形成有空间53。这些空间53在电源装置10的后部与收纳于机架11的各电池组2之间的间隙38连通。
此外，在连接器板41的中间壁部41c沿上下方向排列形成有多个纵长矩形状的另外的开口部54。如图4所示，这些开口部54在电源装置10的后部与收纳于机架11的各电池组2之间的间隙38连通。
进而，如图5所示，连接器板41一体地具有：安装壁部41d，从连接器设置壁部41b大致垂直地弯曲加工而形成；以及安装部41e，对该安装壁部41d的端缘部进行弯曲加工而形成。在本实施方式中，安装壁部41d与中间壁部41c平行对置地形成，安装部41e形成为与侧壁部41a成为同一平面。
连接器板41通过在侧壁部41a的一个侧部隔开间隔而形成的多个贯通孔56和在安装部41e沿上下方向隔开间隔而形成的多个贯通孔58，使用螺钉等紧固构件固定于机架11。如图4所示，连接器板41可以紧固固定于在宽度方向两侧固定于机架11的侧面板30的端部，或者也可以紧固固定于机架11的后方支柱18、22。
风扇板42通过在连接器板41的另一侧缘部隔开间隔而形成的多个贯通孔60和在安装部41e沿上下方向隔开间隔而形成的贯通孔62，使用螺钉等紧固构件安装于连接器板41。
这样，通过在连接器板41安装风扇板42，如图4所示，在两个面板41、42之间形成管道空间46，风扇44与管道空间46对置地设置。管道空间46的宽度方向两侧由连接器板41的中间壁部41c以及安装壁部41d划分。此外，管道空间46在电源装置10的上下方向上延伸而形成。
管道空间46形成于在连接器板41中从侧壁部41a向机架11的内侧位于深处的连接器设置壁部41b与风扇板42之间。因此，即使收纳于机架11的各连接器50从连接器设置壁部41b向后方突出，也只是向管道空间46内突出，不会从电源装置10的后面，即从背面板40向后方突出。此外，与各连接器50连接的电缆9也能够在管道空间46内布线。
因此，根据电源装置10，能够在机架11内确保配置与各电池组2连接的连接器50以及连接各电池组2之间的电缆9的空间。其结果是，连接器、电缆不会在从电源装置10的后面露出的状态下伸出。由此，电源装置10的长度方向Y的尺寸不会增大到机架尺寸以上，能够减小电源装置10的设置空间。此外，由于连接器50、电缆9不会露出到电源装置10的外部，因此安全性提高，外观也变得整洁。
此外，如果将设置有连接器的背面板整体配置在机架11的内侧深处，则连接器50不会向机架11的外侧突出，但机架11内的电池组2的收纳空间变窄。针对于此，在本实施方式的电源装置10中，仅将构成背面板40的连接器板41的一部分形成为相对于侧壁部41a带有高低差的连接器设置壁部41b。因此，能够尽可能大地确保机架11内的电池组收纳空间。
接下来，参照图6以及图7，对连接器50向连接器板41的安装构造、以及电池组2的端子部7与连接器50的连接进行说明。图6的(a)是从前方侧观察安装于连接器板41的连接器50的放大立体图，图6的(b)是连接器的安装部的放大主视图，图6的(c)是从图6的(b)中的箭头A方向观察的侧视图。
如上所述，连接器50配置于在连接器板41的连接器设置壁部41b形成的开口部52内。如图6的(a)所示，在连接器50的宽度方向X的两端部设置有安装部64。如图6的(b)所示，在安装部64形成有U字状的切入部66。连接器50通过经由该切入部66而***的螺栓68安装于连接器设置壁部41b。
如图6的(b)、(c)所示，螺栓68具有头部68a；圆柱部68b，直径比该头部68a小；以及螺纹部68c，直径比该圆柱部68b小。连接器50的安装部64形成为比螺栓68的圆柱部68b的轴向长度薄。因此，在螺纹部68c被拧入连接器设置壁部41b的内螺纹孔中时，如图6的(c)所示，安装部64不是被螺栓68的头部68a和连接器设置壁部41b夹持固定，而处于能够移动的状态。此外，如图6的(b)所示，螺栓68的圆柱部68b的直径设定为安装部64的切入部66的上下方向Z的宽度小，并且位于从切入部66的底部离开的位置。因此，连接器50被设置为其安装位置能够相对于连接器设置壁部41b的面方向在上下方向Z以及宽度方向X上进行调整。在本实施方式中，连接器50的上下方向Z以及宽度方向X的各位置能够调整例如2mm～数mm左右。针对于此，连接器50的前后方向位置由连接器设置壁部41b以及螺栓68的头部68a大致确定。
此外，如图6的(a)所示，连接器50在宽度方向中央部具有向前方侧突出的连接器主体70。连接器主体70是***设置于电池组2的切入部5的凹部6的部分。在连接器主体70的端面，排列形成有***销状的端子部7的多个阴型端子孔72。此外，引导部74从连接器主体70的端面更突出地设置在连接器主体70的宽度方向两端。引导部74的前端形成为大致半圆锥台状的锥形状。
在从前方***电池组2而将连接器主体70***电池组2的凹部6时，例如，由于机架11的制造误差等，有在连接器主体70与电池组2的凹部6产生位置偏移的情况。在这种情况下，在本实施方式的电源装置10中，通过使引导部74的前端锥面与凹部6的开口缘部抵接，从而移动连接器50来进行位置调整，使得消除位置偏移。
图7的(a)、(b)是表示电池组2***机架11、电池组2的端子部7与连接器50连接的情况的图。如图7的(a)所示，在将电池组2收纳于机架11时，从机架11的前侧***电池组2。此时，电池组2被支承在侧面板30的支承部32(参照图3)上并且被向后方压入。此外，此时电池组2的宽度方向位置在与侧板30之间隔开1mm～2mm左右的间隙的状态下被大致限制。
在电池组2接近指定的收纳位置时，如上所述，连接器50的引导部74与电池组2的凹部6的开口缘部抵接，由此调整连接器50的位置。由此，连接器50的连接器主体70能够***电池组2的凹部6。而且，当电池组2为被完全压入的状态时，如图7的(b)所示，电池组2的销状的端子部7***连接器主体70的阴型端子孔72，成为与埋设在内部的阴型端子51电连接的状态。通过使连接器主体70的引导部74的前端与凹部6的内壁面抵接，从而决定连接器主体70相对于电池组2的凹部6的完全***位置。
这样，在本实施方式的电源装置10中，通过从机架11的前方***并压入电池组2，从而能够容易且可靠地将电池组2的端子部7与连接器50连接。这在不能够一边目视确认一边进行电池组2的端子部7向连接器50的连接的情况下特别有效。
另外，在本实施方式中，对电池组2侧的端子部7是销形状的阳型端子、连接器50侧是阴型端子的情况进行了说明，但并不限定于此，也可以电池组2侧的端子部7是阴型端子、连接器50侧是销状的阳型端子。
图8是表示通过风扇44的动作使冷却空气向电源装置10流动的情况的、与图4相同的平面图。
在本实施方式的电源装置10中，管道空间46还作为冷却电池组2的空气通过的冷却介质通路发挥功能。具体而言，如图8中箭头所示，若设置于机架11的后面的风扇44被驱动，则空气被吸引至机架11的前面中电池组2间开口的间隙38。由于该间隙38的宽度方向两侧被侧面板30封闭，因此空气通过间隙38而与电池组2的外壳3的表面接触的同时向后方流动，从而对电池组2进行冷却。而且，空气从间隙38通过连接器设置壁部41b的开口部52与连接器50之间的空间53(参照图6)以及中间壁部41c的开口部54向管道空间46流动，由此通过风扇44向电源装置10的外部排气。
这样，根据本实施方式的电源装置10，也能够将作为连接器50以及电缆9的配置空间的管道空间46用作冷却介质通路，无需另外设置管道构件等就能够构筑机架型电源装置10的冷却构造。
另外，本公开并不限于上述的实施方式及其变形例，能够在本申请的权利要求书所记载的事项及其等同的范围内进行各种变更、改良。
附图标记说明：
2电池组；2a控制电路部；3外壳；4电池块；5切口部；6凹部；7端子部；9电缆；10机架型电源装置；11机架；12底部框；13加强框架；14顶部框；16、18、20、22支柱；26、28安装孔；30侧面板；32支承部；34固定部；38间隙；40背面板；41连接器板；41a侧壁部；41b连接器设置壁部；41中间壁部；41d安装壁部；41e、64安装部；42风扇板；44风扇；46管道空间；48控制器；50连接器；51阴型端子；52、54开口部；53空间；56、58、60、62贯通孔；66切入部；68螺栓；68a头部；68b圆柱部；68c螺纹部；70连接器主体；72阴型端子孔；74引导部；X宽度方向；Y长度方向；Z上下方向。

Claims (5)

1.一种机架型电源装置，具备：
多个电池组；
机架，以排列的状态收纳所述多个电池组；以及
连接器板，固定于所述机架，设置有电连接所述多个电池组的端子部的多个连接器，
所述连接器板包括：侧壁部，构成所述机架的一个侧壁；以及连接器设置壁部，配置在所述机架的内侧深处的位置，使得相对于所述侧壁部形成高低差，并且所述多个连接器与在所述机架中收纳的所述电池组对应地排列设置，
与基于所述高低差而形成的管道空间对置地设置风扇，在所述连接器设置壁部形成有使所述管道空间与各所述电池组间的冷却介质流路连通的开口部。
2.根据权利要求1所述的机架型电源装置，其中，
所述连接器设置为能够调整所述连接器设置壁部的面方向的位置。
3.根据权利要求2所述的机架型电源装置，其中，
所述连接器具有用于将所述连接器与所述电池组的端子部对位的引导部。
4.根据权利要求1所述的机架型电源装置，其中，
所述连接器板包括连接所述侧壁部和所述连接器设置壁部的中间壁部，使得在所述侧壁部与所述连接器设置壁部之间形成高低差，在所述中间壁部形成有使所述管道空间与所述冷却介质流路连通的另外的开口部。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的机架型电源装置，其中，
所述电池组在俯视时为矩形状，在该矩形状的一个角部具有用于避免所述连接器设置壁部与形成所述高低差的中间壁部的干扰的切口部，在所述电池组内与未形成有所述切口部的一侧的另外的角部接近地收纳有控制所述电池组的动作的控制电路部。
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