JP5520064B2 - バッテリシステム - Google Patents
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Description
以上のバッテリシステムは、プラグケースの筒部に外装ケースのプラグ連結部を挿入することで、簡単かつ容易に、しかも両者を理想的な防水構造に連結できる。とくに、突出部であるプラグ連結部を筒部に挿入して、突出部の外面と筒部の内面にパッキンを挟着する構造は、突出部と筒部でパッキンを挟着して理想的な防水状態を実現しながら、サービスプラグをスムーズに脱着できる特徴がある。パッキンの押圧力で筒部が変形するのを防止できるからである。パッキンの押圧力は筒部を拡開させる引っ張り力となるが、筒部は引っ張り力に対して十分な強度があり、伸びて変形することはない。
以上のバッテリシステムは、サービスプラグを外装ケースに脱着してもパッキンの位置がずれず、パッキンを定位置に配置しながら、サービスプラグを外装ケースのプラグ連結部に防水構造で連結できる。
以上のバッテリシステムは、サービスプラグの組み立てを簡単にしながら、サービスプラグを外装ケースの正確な位置に連結できる特徴がある。
以上のバッテリシステムは、簡単な構造でヒューズをフローティング構造でサービスプラグに内蔵できる。
以上のバッテリシステムは、簡単な構造でインナーケースをフローティング構造でカバーケースに連結して、ヒューズをフローティング構造でサービスプラグに内蔵できる。
以上のバッテリシステムは、接続端子の挿入時に生じるスパークによる汚れや荒れが接続端子と被接続端子の端部に生じるので、接続端子と被接続端子の電気接続面をきれいな状態に維持して、安定して接触できる。
図1ないし図3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2ないし図7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7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7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6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13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13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、回路基板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1に示す外装ケース2は、一方(図1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14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15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17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18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7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6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にセットして、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。
(4)図11と図12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。
(5)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。
(6)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。
(7)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
3A…電池接続部
3B…タブ部
3a…突出部
3b…折曲部
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
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
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
Claims (10)
- 複数の電池(1)を内蔵してなる外装ケース(2)と、この外装ケース(2)に脱着自在に連結されるサービスプラグ(4)とを備え、
前記サービスプラグ(4)は、前記外装ケース(2)に脱着自在に連結されるプラグケース(40)と、このプラグケース(40)に内蔵してなるヒューズ(5)と、このヒューズ(5)の両端に接続してなる一対の接続端子(51)とを備え、
さらに、前記外装ケース(2)は、前記電池(1)に接続してなる出力端子(7)と、前記プラグケース(40)が連結されるプラグ連結部(25)と、このプラグ連結部(25)に前記プラグケース(40)が連結される状態で、前記サービスプラグ(4)の接続端子(51)を挿入して接続される被接続端子(31)とを備えており、
前記サービスプラグ(4)のプラグケース(40)がプラグ連結部(25)に連結される状態で、接続端子(51)が被接続端子(31)に接続されて、接続端子(51)と被接続端子(31)とを介してヒューズ(5)が電池(1)に接続され、この状態で前記出力端子(7)に電圧が出力されるようにしてなるバッテリシステムであって、
前記プラグケース(40)とプラグ連結部(25)との間にパッキン(49)が設けられて、このパッキン(49)を介して前記サービスプラグ(4)が防水構造で前記外装ケース(2)に連結され、さらに前記接続端子(51)が挿入方向に交差する方向に移動できるフローティング構造でプラグケース(40)に連結されてなることを特徴とするバッテリシステム。 - 前記一対の接続端子(51)が、2枚の金属板を同一平面に配置するプラグ刃(51A)で、前記接続端子(51)がプラグ刃(51A)の厚さ方向に移動できるフローティング構造でプラグケース(40)に連結されてなる請求項1に記載されるバッテリシステム。
- 前記外装ケース(2)のプラグ連結部(25)が外装ケース(2)の表面から突出する突出部(25X)を有し、この突出部(25X)の外周に沿って全周にパッキン(49)を配設しており、前記プラグケース(40)は、突出部(25X)からなるプラグ連結部(25)を挿入する筒部(41A)を有し、この筒部(41A)の内面と突出部(25X)の外面との間にパッキン(49)が挟着されて、前記サービスプラグ(4)が外装ケース(2)に防水構造で連結されるようにしてなる請求項2に記載されるバッテリシステム。
- 前記プラグ連結部(25)である突出部(25X)の周囲にパッキン(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)を配設している請求項3に記載されるバッテリシステム。
- 前記プラグケース(40)が、前記筒部(41A)を有するカバーケース(41)と、このカバーケース(41)の内側に連結されてヒューズ(5)を内蔵してなるインナーケース(42)とを備え、
カバーケース(41)はプラグ連結部(25)の突出部(25X)を挿入する筒部(41A)を有し、
前記外装ケース(2)のプラグ連結部(25)は、前記インナーケース(42)を挿入する嵌着凹部(25B)を有し、この嵌着凹部(25B)にインナーケース(42)が挿入され、筒部(41A)にプラグ連結部(25)の突出部(25X)が挿入されて、サービスプラグ(4)が外装ケース(2)に連結されるようにしてなる請求項3又は4に記載されるバッテリシステム。 - 前記ヒューズ(5)が、両端に接続端子(51)を連結しているヒューズ本体(50)と、このヒューズ本体(50)を固定してなるヒューズホルダ(52)とを備え、このヒューズホルダ(52)がフローティング構造で前記インナーケース(42)に内蔵されてなる請求項5に記載されるバッテリシステム。
- 前記プラグケース(40)が、前記筒部(41A)を有するカバーケース(41)と、このカバーケース(41)の内側に連結されてヒューズ(5)を内蔵してなるインナーケース(42)とを備え、
前記カバーケース(41)が、前記筒部(41)の内側に、前記インナーケース(42)を連結する連結ボス(41D)を有すると共に、前記インナーケース(42)が、前記連結ボス(41D)を挿通する連結穴(42D)を備えており、この連結穴(42D)に前記連結ボス(41D)を挿通して前記インナーケース(42)を前記カバーケース(41)に連結する構造としており、
前記連結穴(42D)の内形を前記連結ボス(41D)の外形よりも大きくして、前記インナーケース(42)をフローティング構造で前記カバーケース(41)に連結してなる請求項3ないし5のいずれかに記載されるバッテリシステム。 - 前記一対の接続端子(51)が、2枚の金属板を同一平面に配置するプラグ刃(51A)で、前記連結穴(42D)が、前記接続端子(51)をプラグ刃(51A)の厚さ方向に移動できる長穴である請求項7に記載されるバッテリシステム。
- 前記被接続端子(31)が、前記接続端子(51)の挿入側にスパーク用の突起(31a)を備える請求項1ないし8のいずれかに記載されるバッテリシステム。
- 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9のいずれかに記載されるバッテリシステム。
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