JP2011154883A - バッテリシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動車両のバッテリシステムは、複数の電池1を定位置に配置してなる電池組立10を外装ケース2に収納している。電池組立10は、電池ホルダ11で多段他列に配置してなる複数の電池1の出力側に配設している出力用の接続リード板3Xに接続されて、電池1の出力を外部に出力する外部出力9を備えている。接続リード板3は、同じ列の電池1を並列に、隣接する列の電池1を直列に接続して、複数の電池1を多列に配列される方向に直列に接続して、プラス側とマイナス側に出力用の接続リード板3Xと外部出力9を配置している。さらに、出力用の接続リード板3Xは、複数の電池1を並列に接続している電池接続部3Aの側縁に、外部出力9に接続するタブ部3Bを連結して設けて、このタブ部3Bを外部出力9に接続している。
【選択図】図7
Description
以上のバッテリシステムは、出力用の接続リード板を出力リード板に接続し、外装ケースに露出する出力端子から外部に電力を取り出しできるので、外部出力をとくに頑丈な構造にできる。
以上のバッテリシステムは、サービスプラグや保護素子を頑丈な構造で固定しながら、サービスプラグや保護素子を低抵抗な状態でスペース効率よく頑丈に配置できる。
以上のバッテリシステムは、保護素子やサービスプラグを頑丈な構造で固定しながら、保護素子やサービスプラグを低抵抗な状態でスペース効率よく頑丈に配置できる。
以上のバッテリシステムは、出力用の接続リード板を外部出力に接続するタブ部の電気抵抗を特に小さくしながら、電池から大電力を効率よく取り出しでき、また、タブ部を電池組立の端面に沿って配置すると共に、外部出力の電池の端面から段差を設けて配置することで、理想的なスペース効率を実現できる。
以上のバッテリシステムは、外装ケース2の同一面に出力端子7を露出するので、バッテリシステムに連結する外部接続リードの連結を簡単にできる。
以上のバッテリシステムは、外装ケースと電池ホルダを一緒に正確な位置に配置して固定できる。
以上のバッテリシステムは、電池ホルダに配置してなる複数の電池の端部電極に接続リード板を接続する工程において、電池ホルダの仮止め突起を接続リード板の連結孔に係止して、接続リード板を電池ホルダの定位置に抜けないように配置できるので、多数の接続リード板を電池ホルダの定位置に仮止めしながら、能率よく複数の接続リード板を電池の端部電極に接続できる。
図2ないし図4に示す外装ケース2は、防水構造に閉鎖された箱形であって、内部に電池組立10を収納している。外装ケース2は、プラスチックを成形して製作している。図の外装ケース2は、表面板20の外形を四角形として、この四角形の周囲を周壁21で連結する形状としている。図に示す外装ケース2は、防水構造で閉塞する構造としているが、外装ケースは、必ずしも防水構造とする必要はない。外装ケースは、例えば、下方に水抜き穴等を設けて、内部に侵入する水を下方から排出する構造とすることもできる。
電池組立10を図3ないし図8に示す。これらの図の電池組立10は、互いに平行な姿勢で隣接して配設されている複数の充電できる電池1と、電池1を多段多列に配置するプラスチック製の電池ホルダ11と、電池ホルダ11で配置される各々の電池1の端部電極1Aに溶接されて、隣接する電池1を接続している複数の接続リード板3とを備える。
電池1は、充電できる電池である。図のバッテリシステムは、電池1を円筒型電池としているが、電池には角型電池や薄型電池も使用できる。本実施例においては、電池1として円筒型のリチウムイオン電池を使用する。リチウムイオン電池は、大容量、大出力のバッテリシステムに適している。それは、リチウムイオン電池が容積や重量に対する容量を大きくできるからである。ただし、本発明のバッテリシステムは、電池をリチウムイオン電池には特定せず、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池も使用できる。
図8に示す電池組立10は、電池ホルダ11の電池装着部12に電池1を挿入して定位置に配置している。電池ホルダ11は、図8に示すように、円柱状の電池装着部12を有する形状に成形している。電池装着部12は、円筒型電池を挿入できる内形に成形している。図の電池ホルダ11は、8段14列の電池1を挿入できるように、112個の電池装着部12を設けている。電池装着部12は両端を開口している。
接続リード板3は、電池ホルダ11の嵌着凹部13に案内されて、電池1の端部電極1Aにスポット溶接やレーザー溶接して接続されて、隣接する電池1を直列と並列に接続する。図7の電池組立10は、複数枚の接続リード板3を、絶縁隙間34を設けて互いに平行に配列して、電池1の端部電極1Aに溶接している。
出力リード板8は、接続リード板3よりも電気抵抗が小さくて厚い金属板、たとえばニッケル板、鉄や鉄合金あるいは銅や銅合金等の表面をニッケル等のメッキをしている金属板である。出力リード板8は、第1の電池ホルダ11Aの両端部に設けている固定プレート14の表面に止ネジ85を介して固定している。
出力端子7は、電気抵抗が小さい、例えば、ニッケル、鉄や鉄合金、あるいは銅や銅合金等の表面をニッケル等のメッキをしている金属を細長いロッド状に加工している金属ロッド70である。出力端子7の金属ロッド70は、円形ないし楕円形の円柱部70Aと、非円形の柱状である非円柱部70Bとからなる。図16の金属ロッド70は、先端部を円柱状の円柱部70Aとして、その他の部分を多角柱状である六角柱状の非円柱部70Bとしている。金属ロッドの円柱部は、必ずしも円柱状とする必要はなく、楕円柱状とすることができる。また、非円柱部は、必ずしも多角柱状とする必要はなく、たとえば楕円柱状とすることもできる。さらに、金属ロッド70の出力端子7は、非円柱部70Bの最大外形を円柱部70Aの最大外形よりも大きくしている。図16の金属ロッド70は、円柱部70Aの直径を、多角柱状の非円柱部70Bの内接円の直径よりも小さくしている。
各々の接続リード板3が接続される回路基板35は、電子部品などを実装し、電池1の充電制御や保護回路などを構成したり、電池1の残容量の演算回路を実装している。また、基板回路35においては、残容量、異常、放電停止(指令)、充電停止(指令)等の各種情報の演算、取得等を行い、これら情報を、リード線37を介して、本バッテリシステムを電源とする電気機器(例えば、電動二輪車)に伝達している。そして、これらの情報より、電気機器は各種の制御を行っている。図2に示す外装ケース2は、一方(図2において左側)の連結突出部22に、リード線37を案内するリード線開口22Aを設けており、このリード線開口22Aからリード線37を外部に引き出している。
サービスプラグ4は、図17の回路図に示すように、多数の電池1を直列に接続して、一方の出力側に接続される。サービスプラグ4が外装ケース2にセットされると、内蔵しているヒューズ5を介して全ての電池1を直列に接続する。サービスプラグ4が外装ケース2から除去されると、直列に接続している電池1の一端が切り離されて、プラス側とマイナス側の出力端子7に電圧が出力されなくなる。サービスプラグ4は、バッテリシステムを電動車両に搭載するまでは除去され、あるいはメンテナンスをするときに除去されて、出力端子7に高い電圧が出力されるのを防止する。バッテリシステムが電動車両に搭載される状態でサービスプラグ4は外装ケース2にセットされる。
図18の外装ケース2は、プラグ連結部25を外装ケース2の表面から突出する突出部25Xとして設けている。プラグ連結部25は、この突出部25Xの外周に沿って全周にパッキン49を配設している。プラグ連結部25である突出部25Xは、周囲にパッキン49を配設するパッキン溝25Cを設けて、このパッキン溝25CにOリング49Aのパッキン49を配設している。Oリング49Aのパッキン49は、突出部25Xの表面から突出して、連結されるサービスプラグ4の筒部41Aの内面に弾性的に押圧されて、サービスプラグ4を防水構造で連結する。パッキン49は、サービスプラグ4の筒部41Aを構成している筒状壁41Cの内面に密着して、サービスプラグ4を防水構造に連結する。図20のサービスプラグ4は、両側の筒状壁41Cに切欠部41Jを設けて、この切欠部41Jに係止フック41Fを設けている。パッキン49は、図21に示すように、筒状壁41Cに設けている切欠部41Jよりも奥に挿通されて、筒部41Aを防水構造に連結する。いいかえると、パッキン溝25Cは、パッキン49を筒状壁41Cの切欠部41Jよりも奥に挿通する位置に設けている。パッキン49は、サービスプラグ4の筒部41Aの内面と、プラグ連結部25の突出部25Xの外面との間に挟着されて、サービスプラグ4を外装ケース2に防水構造で連結する。
(1)図8に示すように、複数の電池1を電池ホルダ11に所定の向きで挿入する。複数の電池1は、図において上下に配列される電池1を同じ向きとし、左右に配列される電池1が逆向きとなるように挿入する。全ての電池1を電池ホルダ11の電池装着部12に挿入した後、一対の電池ホルダ11を連結する。
(2)図7に示すように、電池ホルダ11の上方に回路基板35を固定する。回路基板35は、電池ホルダ11の上面であって、位置決めリブ18の内側に案内して、ネジ止めして固定する。
(3)接続リード板3を電池ホルダ11の嵌着凹部13にセットする。接続リード板3は、両端部に設けた連結孔3cに、電池ホルダ11の嵌着凹部13に設けた仮止め突起59を案内して電池ホルダ11の定位置に仮止めされる。
(4)接続リード板3を、各々の電池1の端部電極1Aに溶着して固定する。接続リード板3は、電池ホルダ11の電池装着部12の開口部から表出する電池1の端部電極1Aに、スポット溶接やレーザー溶接などの方法で溶接される。互いに隣接する接続リード板3は、絶縁隙間34を設けて接触しないように配列している。さらに、接続リード板3の突出部3aを、リード36を介して回路基板35に接続する。
(5)図11と図15に示すように、電池ホルダ11の両側に設けている固定プレート14に出力リード板8を固定して、出力リード板8に出力用の接続リード板3Xを接続する。
(6)固定プレート14に固定したプラス側とマイナス側の出力リード板8に、プラス側とマイナス側の出力端子7の金属ロッド70を固定する。このとき、金属ロッド70は、次工程において、外装ケース2の貫通孔26に金属ロッド70を挿入できるように、位置決めしながら固定する。
以上の工程で電池組立10が組み立てられる。
(7)電池組立10を第1外装ケース2Aに収納する。このとき、第1外装ケース2Aの貫通孔26に、出力端子7の金属ロッド70を挿入する。プラス側とマイナス側の出力端子7は、後端を出力リード板8に固定して、先端を外装ケース2の表面に露出させる。
(8)第1外装ケース2Aに第2外装ケース2Bを連結する。第1外装ケース2Aと第2外装ケース2Bは、周壁21の当接する面にパッキン39を挟着して、ケース固定ネジ38で防水構造に連結する。
2…外装ケース 2A…第1外装ケース
2B…第2外装ケース
3…接続リード板 3X…出力用の接続リード板
3Xa…プラス側の出力用の接続リード板
3Xb…マイナス側の出力用の接続リード板
3A…電池接続部
3B…タブ部
3a…突出部
3b…接続部
3c…連結孔
3d…直線部
4…サービスプラグ
5…ヒューズ
6…保護素子 6A…ヒューズ
7…出力端子
8…出力リード板
9…外部出力
10…電池組立
11…電池ホルダ 11A…第1の電池ホルダ
11B…第2の電池ホルダ
12…電池装着部
13…嵌着凹部
14…固定プレート
15…固定ボス
16…嵌着凸部
17…貫通孔
18…位置決めリブ
19…嵌合連結部 19A…嵌着凹部
20…表面板
21…周壁
22…連結突出部 22A…リード線開口
23…挿通孔
24…連結ボス
25…プラグ連結部 25X…突出部
25A…係止部
25B…嵌着凹部
25C…パッキン溝
25D…連結壁
26…貫通孔 26A…円形貫通孔
26B…非円形貫通孔
27…筒状突出部
28…連結ブロック部 28A…凹部
29…ネジボス 29A…ねじ穴
30…スリット 30A…縦スリット
30B…横スリット
31…被接続端子 31a…スパーク用の突起
32…弾性金属板 32X…弾性接点
33…止ネジ
34…絶縁隙間
35…回路基板
36…リード
37…リード線
38…ケース固定ネジ
39…パッキン
40…プラグケース
41…カバーケース 41A…筒部
41B…蓋部
41C…筒状壁
41D…連結ボス
41E…連結穴
41F…係止フック
41G…弾性アーム部
41H…係止凸部
41I…ツマミ部
41J…切欠部
42…インナーケース 42A…収納部
42B…底板
42C…収納壁
42D…連結穴
42E…段差凹部
42F…挿通部
43…止ネジ
44…鍔状リング
49…パッキン 49A…Oリング
50…ヒューズ本体
51…接続端子 51A…プラグ刃
52…ヒューズホルダ
53…脱着凸部
59…仮止め突起 59a…切欠部
59b…係止フック
70…金属ロッド 70A…円柱部
70B…非円柱部
71…パッキン溝
72…Oリング
73…雌ネジ孔
74…雌ネジ孔
75…止ネジ
76…外部接続リード
77…接触端子
81…リード板 81A…第1のリード板
81B…第2のリード板
81X…接触部
81a…固定部
81b…接続部
81c…立ち上がり部
81d…嵌合孔
81e…貫通孔
81f…貫通孔
82…リード板 82e…貫通孔
82f…貫通孔
85…止ネジ
87…接続ネジ
113…接続リード板 113X…出力用の接続リード板
115…回路基板
116…出力リード線
Claims (9)
- 外装ケース(2)に複数の充電できる電池(1)を定位置に配置してなる電池組立(10)を収納しているバッテリシステムであって、
前記電池組立(10)は、充電できる複数の電池(1)と、複数の電池(1)を多段多列に配置してなる電池ホルダ(11)と、この電池ホルダ(11)で定位置に配置してなる電池(1)の端部電極(1A)に接続されて隣接する電池(1)を直列と並列に接続してなる複数の接続リード板(3)と、この接続リード板(3)であって電池(1)の出力側に配設している出力用の接続リード板(3X)に接続されて電池(1)の出力を外部に出力する外部出力(9)とを備え、
前記電池ホルダ(11)は、複数の電池(1)を平行な姿勢で多段多列に配置して、両端の端面電極(1A)を露出させて前記接続リード板(3)に接続できる位置に配置しており、
複数の接続リード板(3)が電池(1)の両端の端部電極(1A)に接続されて、この接続リード板(3)が同じ列の電池(1)を並列に、隣接する列の電池(1)を直列に接続して、複数の電池(1)を多列に配列される方向に直列に接続して、前記電池組立(10)の一方の端部にプラス側の出力用の接続リード板(3Xa)を、他方の端部にマイナス側の出力用の接続リード板(3Xb)を配置し、
さらに電池組立(10)は、プラス側の出力用の接続リード板(3Xa)を配置する端部にはプラス側の外部出力(9)を、マイナス側の出力用の接続リード板(3Xb)を配置する端部にはマイナス側の外部出力(9)を配置しており、
さらに、前記出力用の接続リード板(3X)は、複数の電池(1)を並列に接続している電池接続部(3A)の側縁に、前記外部出力(9)に接続するタブ部(3B)を連結して設けて、このタブ部(3B)を外部出力(9)に接続してなるバッテリシステム。 - 前記外部出力(9)が電池ホルダ(11)に固定してなる出力リード板(8)と、この出力リード板(8)に固定されて、一部を外装ケース(2)に露出してなる出力端子(7)とを備える請求項1に記載されるバッテリシステム。
- 前記出力リード板(8)が前記出力用の接続リード板(3X)のタブ部(3B)に接続してなる第1のリード板(81A)と、出力端子(7)を接続してなる第2のリード板(81B)からなり、第1のリード板(81A)と第2のリード板(81B)とをサービスプラグ(4)又は保護素子で接続してなる請求項2に記載されるバッテリシステム。
- 前記出力リード板(8)が前記出力用の接続リード板(3X)のタブ部(3B)を出力端子(7)に接続してなるリード板(82)を備え、タブ部(3B)とリード板(82)とを保護素子(6)又はサービスプラグで接続してなる請求項2に記載されるバッテリシステム。
- 前記出力用の接続リード板(3X)のタブ部(3B)が、外部出力(9)の接続部(3b)から電池接続部(3A)に向かって次第に幅を広くするテーパー状で、タブ部(3B)が電池接続部(3A)に対して電池(1)の長手方向に折曲された形状である請求項1ないし4のいずれかに記載されるバッテリシステム。
- 前記出力端子(7)が外装ケース(2)の同一面に露出してなる請求項1ないし5のいずれかに記載されるバッテリシステム。
- 前記外装ケース(2)が、第1外装ケース(2A)と第2外装ケース(2B)に分割されて、第1外装ケース(2A)と第2外装ケース(2B)をケース固定ネジ(38)で連結しており、さらに、前記外装ケース(2)は、前記電池ホルダ(11)を定位置に固定するネジボス(29)を備え、前記電池ホルダ(11)は、外装ケース(2)のネジボス(29)を定位置に連結する嵌合連結部(19)を有し、前記ネジボス(29)が前記嵌合連結部(19)に連結されて、電池ホルダ(11)が外装ケース(2)の定位置に連結されると共に、前記ケース固定ネジ(38)で第1外装ケース(2A)と第2外装ケース(2B)を連結して、前記電池ホルダ(11)を外装ケース(2)の定位置に固定するようにしてなる請求項1ないし6のいずれかに記載されるバッテリシステム。
- 前記電池ホルダ(11)が前記接続リード板(3)を係止して連結する仮止め突起(59)を備えると共に、前記接続リード板(3)が前記仮止め突起(59)を挿入する連結孔(3c)を開口しており、前記仮止め突起(59)を前記連結孔(3c)に案内して前記接続リード板を前記電池ホルダ(11)の定位置に配置してなる請求項1ないし7のいずれかに記載されるバッテリシステム。
- バッテリシステムが、電動車両に搭載されるバッテリシステムである請求項1ないし8のいずれかに記載されるバッテリシステム。
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