JPH1070842A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多数の二次電池を直列接続し、二次電池の電
池電圧を複数の電池毎に測定監視し、その測定電圧を用
いて制御を行う電源装置において、省スペースで、機器
の安全性が高い電源装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 電源装置に用いる二次電池１のモジュー
ルと制御手段２との接続を、複数の扁平導体を両側から
絶縁体で挟み込むように被覆したハーネス５において行
うことにより、二次電池１のモジュールの接続状態を考
慮し最適配線経路となる成形・配線ができるので、省ス
ペースで、組み付けが簡易で安全性の高い電源装置を提
供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、充放電可能な二次
電池を電源として、電気自動車の車両等に用いる比較的
大容量の電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、充放電可能な鉛蓄電池やニッケル
水素蓄電池の高性能化と信頼性の向上に伴い、これらの
二次電池を用いる電源装置を装備した機器が増加してい
る。例えば、二次電池を電源とし、モーターを二次電池
の出力で駆動させ走行する電気自動車、電気スクータ
ー、電気フォークリフト等の車両がある。

【０００３】従来から二次電池は携帯電話やノート型パ
ーソナルコンピュータ等の携帯型電子機器に使用されて
きた。この様な小型の電子機器の場合には二次電池の直
列個数は１個ないし５個程度であり、消費電流も数アン
ペア程度の小さなものであった。

【０００４】しかし上述のような二次電池を電源として
用いる電源装置の場合には、小型の電子機器の場合と異
なり、大きな電力を必要とするため、電源である二次電
池の直列個数は数十個から数百個程度であり、消費電流
も数十アンペアないし数百アンペアとなることが多い。

【０００５】このように多数の二次電池を直列接続し大
きな負荷で使用する場合には、二次電池が劣化した場合
の安全性確保や二次電池の残容量の正確な把握のため
に、二次電池の電池電圧を１個もしくは複数の電池毎に
測定監視し、その測定電圧を用いて種々の制御をする必
要があった。

【０００６】以下に二次電池を電源とする電源装置にお
ける電池電圧測定について、図面を用いて説明する。

【０００７】図８は二次電池を電源とする一般的な電源
装置を示す構成図である。同図において充放電可能な二
次電池１は、ニッケル水素蓄電池を１２０個直列に接続
した集合体を構成している。直列に接続されている１２
０個の二次電池１の集合体は、１２個毎のグループに分
割されている。ここではそれを１Ａから１Ｊまでの１０
個のグループとし、１０個それぞれをモジュールと呼
ぶ。そして制御手段２は、各モジュールと接続されたハ
ーネス３Ａから３Ｋまでを入力としており、各ハーネス
からの情報に従って各種制御出力を行っている。

【０００８】その際、１０個の各モジュールに接続され
た１１本のハーネス３Ａから３Ｋは、その中の２本同士
を１組として二次電池１の各モジュールの電圧を制御手
段２に入力している。すなわちモジュール１Ａの電圧を
示す信号はモジュール１Ａの上下のハーネスである３Ａ
及び３Ｂの間の電圧差を測定することによって得られ
る。またモジュール１Ｂの電圧を示す信号はモジュール
１Ｂの上下のハーネスである３Ｂ及び３Ｃの間の電圧差
を測定することによって得られる。同様にして１Ｊまで
の全モジュールの電圧が、それぞれ隣接するハーネス３
Ａから３Ｋの電圧差を用いて得られる。

【０００９】上記の様に構成された電源装置において、
各モジュールの電圧を制御手段２に入力するハーネス３
Ａから３Ｋの従来の構成を以下に示す。

【００１０】図９は図８に示した従来の電源装置におけ
るハーネスの組み付け構成図である。同図において、１
は電源装置の電源である二次電池であり、１Ａから１Ｊ
までの直列接続された１０個の各モジュールは、１２個
の二次電池１を直列接続した構成となっている。制御手
段２は、二次電池１の電圧をコネクタ２Ａより入力し、
コネクタ２Ｂからの出力により電源装置の各種制御を行
っている。そして３Ａから３Ｋはハーネスであり、その
外観図を図１０に示す。同図において、ハーネス３Ａか
ら３Ｋには二次電池１のモジュール１Ａから１Ｊに接続
される１１個のコネクタ４Ａから４Ｋ、制御手段２のコ
ネクタ２Ａに接続される１個のコネクタ４Ｌを接続して
おり、ハーネス３内はコネクタ４Ａから４Ｋとコネクタ
４Ｌを接続する導体により構成されている。

【００１１】図８の構成図では、機能の説明のためにハ
ーネス３Ａから３Ｋを二次電池のモジュール１Ａから１
Ｊや制御手段２とそれぞれ単独に接続しているように表
現したが、図９及び図１０においてのハーネス３は、二
次電池１のモジュール側のコネクタ４及びハーネス３は
それぞれ１１個備え、コネクタ４Ａとハーネス３Ａ、コ
ネクタ４Ｂとハーネス３Ｂというようにそれぞれ接続さ
れているが、合理化と小型化のために制御手段２側のコ
ネクタ４Ｌは、同等の機能を有しつつ４Ｌひとつでハー
ネス３Ａから３Ｋまでを接続する構成となっている。

【００１２】図９に示す構成において、二次電池間にで
きる隙間は、冷媒経路として用いられ、主に図では示し
ていないファンからの送風を行うスペースであり、二次
電池の集合体が加熱しすぎて悪影響を及ぼすことを防ぐ
冷却の役目を担っている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、多数のコネクタを接続するためのゆとりが
それぞれのハーネスに設けられており、接続後はこのゆ
とりの部分がファンの送風のため機器等に引っかかりハ
ーネスを切断してしまったり、冷媒経路を塞いでしまう
可能性があるうえ、これらの不都合を防ぐためには二次
電池を置く電源部にハーネスを束ねる等して固定するた
めのスペースが必要であった。またハーネスの本数が多
くなると、絡まる等して組み付けに時間がかかるうえ、
作業も複雑となるため誤配線しやすく、電源装置の制御
に不具合を生じる虞があった。

【００１４】本発明はこのような従来の問題点を解決す
るものであり、限られたスペースを有効に活かせるよう
に省スペースで、冷媒経路を塞がず、組み付けが容易
で、機器の安全性を高める電源装置を提供することを目
的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明におけるハーネスは、複数の導体の少なくとも
一部を絶縁体で被覆一体化し、かつ前記集合体と略一体
に沿わされる配線がなされるようあらかじめ成形されて
いるので、電源部にハーネスを束ねて固定するためのス
ペースも必要なく、誤配線を生じにくくすることができ
る。

【００１６】その際ハーネスは、二次電池を冷却するた
めの冷媒経路が設けられた二次電池の集合体において、
前記冷媒経路を塞がず前記二次電池を渡る配線経路を通
る成形がなされているので、二次電池の冷却効果を落と
さずに配線することができる。またハーネスは、二次電
池の集合体におけるコーナー部分において、コーナー角
に合わせ屈曲成形されているので、直角に折り曲げる等
の配線もでき、省スペース化の効果を高めることができ
る。

【００１７】またハーネスは、二次電池取付側端部の導
体において絶縁体で被覆されておらず、直接二次電池に
設けた電極端子と接続される形状に成形しておくことに
より、ハーネスはコネクタを介さずに電池と接続するこ
とができるので、一層の省スペース化及び低コスト化を
図ることができる。

【００１８】さらにハーネスは、導体の一部に断面積を
小さくした狭部が設けられているので、ハーネス同士の
短絡が起きた際等に、その狭部がヒューズの役割を果た
して溶断するので、電源装置及び電源装置に接続された
機器の安全性を高めることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。なお本発明の
実施の形態において、従来例と構成が同じものについて
は同一の番号を付し、詳細な説明は省略する。

【００２０】（実施の形態１）図１は電源装置における
本発明の一実施の形態によるハーネスの組み付け構成図
である。同図において、電源装置の電源である二次電池
１が１２０個直列に接続された集合体は、１Ａから１Ｊ
までの１０個のモジュールが直列接続されて構成されて
いる。１Ａから１Ｊまでの各モジュールは各々１２個の
二次電池１を直列接続している。制御手段２は、各モジ
ュール電圧を入力とし、電源装置の各種制御を行う。そ
して本発明において各モジュールと制御手段２の接続に
はハーネス５を用いており、図２の外観図を用いてハー
ネス５について詳細に説明する。同図に示すように、ハ
ーネス５は、二次電池１のモジュール１Ａから１Ｊに接
続される１１個のコネクタ４Ａから４Ｋ、制御手段２に
接続される１個のコネクタ４Ｌと接続されている。また
ハーネス５の内部には扁平導体６Ａから６Ｋを有してお
り、この扁平導体６Ａから６Ｋにおいて制御手段２と二
次電池の電極端子との導通を行っている。そしてこのハ
ーネス５はモジュール１０個よりなる二次電池１の集合
体の形状を考慮し、略一体とされるようにあらかじめ省
スペースの成形がなされており、二次電池１の集合体に
配線されている。

【００２１】なおハーネス５の形状は図２に示した構成
に限らず、１本の扁平導体ごとあるいは数本の扁平導体
ごとに被膜した成形を行ってもよい。

【００２２】図３（Ａ）にはハーネス５の断面図を示
す。同図に示すように、ハーネス５は、その内部に１１
個のやや平らな板状の導体である扁平導体６Ａから６Ｋ
を樹脂７を用いて均一に被覆し、ハーネス５全体を一体
化した構成としている。さらに各々の扁平導体６Ａから
６Ｋは、それぞれの一端が二次電池１の各モジュール１
Ａから１Ｊに接続するためのコネクタ４Ａから４Ｋに接
続し、別の一端は制御手段２に接続するためのコネクタ
４Ｌに接続している。

【００２３】図３（Ｂ）にはハーネス５とモジュール１
Ａとの接続手段を示す。同図においてハーネス５はコネ
クタ８を介してモジュール１Ａに設けられた電極９に接
続されており、ナット１０によってコネクタ８に接続す
る電線１１がモジュール１Ａの電極９に固定されてい
る。ハーネス５は端部にコネクタ１２を有しており、コ
ネクタ８とコネクタ１２との接続によってモジュール１
Ａの電極９の電圧がハーネス５に伝わる構成となってい
る。

【００２４】このハーネス５はあらかじめ二次電池の集
合体の形状を考慮し、略一体となる最適配線経路となる
よう図１に示すように成形し、これを二次電池の集合体
に配置することにより、余分なスペースをとらず、冷媒
経路を塞がず、誤配線も生じない。具体的に言うと、ハ
ーネスを冷媒経路を塞がないように二次電池を渡り歩く
ようにハーネスを配線し、また二次電池の集合体のコー
ナーにあたる部分はあらかじめコーナーに沿うように屈
曲した成形を行うことにより上記の効果が現れる。

【００２５】またこのハーネス５は従来のハーネスと比
較して充分な強度を持っているので、成形後に折り曲げ
て配線することも可能であるので、図１に示すハーネス
５のような立体的な成形を行う方法とは別に、図２に示
すような平面的な成形を行った後に、二次電池の集合体
の形状を考慮して、略一体となる最適配線経路を通るよ
う直角に曲げる等の任意の配線をしてもよい。

【００２６】（実施の形態２）請求項１記載の発明の他
の実施の形態を図４に示す。二次電池１の集合体が一平
面上に構成されている際は、同図に示すようにハーネス
１３の配線をすることができる。同図において、１Ａか
ら１Ｊは図１に示すモジュールと形を異とするが、同等
の機能を有するモジュールであり、内部に１２個直列接
続された二次電池１を含んでいる。また２も同等の機能
を有する制御手段である。この際のハーネス１３の外観
図を図５に示すと、ハーネス１３は、一平面上にありか
つハーネス１３の長さをモジュールに設けたコネクタの
位置に即して異ならせているので、省スペース化を計
れ、誤配線の虞をなくし、効率的な配線をすることがで
きる。

【００２７】（実施の形態３）さらに本発明の他の実施
の形態について図６を用いて説明する。図６（Ａ）に示
すハーネス１４とモジュール１Ａとの接続は、ハーネス
１４が直接モジュール１Ａの電極９と接触し、ナット１
０によってねじ止めした構成を示している。このように
図６（Ａ）に示すハーネス１４は図３（Ｂ）に示すハー
ネス５において使用した二次電池側のコネクタ８と電線
１１及びコネクタ１２が使用されておらず、軽量かつ経
済的である。

【００２８】そして図６（Ｂ）は図６（Ａ）で示したハ
ーネス１４の透視図である。扁平導体１５の二次電池取
付側端部は樹脂１６に覆われておらず、扁平導体１５に
あけられた穴１７にモジュールの電極を通して直接ねじ
止めできるよう構成されている。

【００２９】このような構成とすると、モジュールとハ
ーネス１４の間には全く隙間が不要で、かつ扁平導体１
５の穴１７はそれぞれのモジュールの電極を通せる所に
位置することとなり、このハーネス１４を用いる最大の
目的である省スペース化及び誤配線防止を一層図ること
ができる。

【００３０】（実施の形態４）本発明のさらに他の実施
の形態について図７を用いて説明する。同図は本発明の
電源装置に使用されるハーネス１８の一部断面図であ
る。ハーネス１８は１１個の扁平導体１９Ａから１９Ｋ
と、それを覆う樹脂２０とからなり、扁平導体１９Ａか
ら１９Ｋそれぞれの一部分に、例えば厚さ１０ミクロン
から０．３ミリでかつ、幅０．１ミリから３ミリとした
他の部分よりも狭い狭部２１を設けておく構成とする。

【００３１】電源装置の通常使用時、ハーネス１８には
５０マイクロアンペア程度の電流が流れているだけであ
るのでハーネス１８に損傷が起きることはないが、各種
実験により、ハーネス１８の内部の扁平導体１９もしく
は制御手段２内部の回路等において短絡したような異常
時には、８アンペア程度の大電流が流れる虞があること
が分かっている。

【００３２】このような異常時においても、上述のよう
な狭部２１を設けておくことで、この狭部２１がヒュー
ズの役割を果たして溶断することになり、従来のハーネ
スの場合に生じる虞のあったハーネスの発熱、延焼、及
び電源装置の損傷をヒューズ等の部品の追加なしに容易
に防ぐことができ、経済的である。

【００３３】なお各実施の形態においては、電源が二次
電池１のみである構成としたが、他の電源と併用して二
次電池１を用いている電源装置においても同等の効果が
得られることはいうまでもない。

【００３４】なお本発明に用いたハーネスは、一般的に
本数の多くなっている５０セル以上の比較的大型の電源
装置に用いると、特にその効果は顕著に現れる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によると、複数の扁平導体を両側
から絶縁体で挟み込むように被覆一体化したハーネスを
用いているので、冷媒経路やコーナー部分等の二次電池
の集合体の状態を考慮した略一体となる最適配線経路を
通る成形ができ、これにより省スペース化及び誤配線防
止を図ることができる。

【００３６】またハーネスの二次電池取付側端部は被覆
せず、扁平導体の端部を直接二次電池と接続することに
より、一層の省スペース化を図ることができる。

【００３７】さらにハーネスの扁平導体の一部分におい
て、その断面積が他の導体部分の断面積よりも小さな狭
部を設けることにより、ハーネス同士の短絡等が起きた
際に、その狭部がヒューズの役割を果たして溶断するの
で、電源装置及び電源装置が接続された機器の安全性を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるハーネスの組み
付け構成図

【図２】本発明の実施の形態１におけるハーネスの外観
図

【図３】（Ａ） 本発明の実施の形態１におけるハーネ
スの断面図 （Ｂ） 本発明の実施の形態１におけるハーネスと二次
電池との接続図

【図４】本発明の実施の形態２におけるハーネスの組み
付け構成図

【図５】本発明の実施の形態２におけるハーネスの外観
図

【図６】（Ａ） 本発明の実施の形態３によるハーネス
と二次電池との接続図 （Ｂ） （Ａ）で示したハーネスの構成図

【図７】本発明の実施の形態４によるハーネスの要部透
視図

【図８】一般的な電源装置の構成図

【図９】従来例におけるハーネスの組み付け構成図

【図１０】従来例におけるハーネスの外観図

【符号の説明】

１ 二次電池 １Ａ〜１Ｊ モジュール ２ 制御手段 ５、１３、１４、１８ ハーネス ４Ａ〜４Ｌ、８、１２ コネクタ ６Ａ〜６Ｋ、１５、１９Ａ〜１９Ｋ 扁平導体 ７ 樹脂 ２１ 狭部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直列接続した複数の二次電池の集合体
   と、前記二次電池の集合体からの通電を制御する制御手
   段と、前記集合体と前記制御手段とを電気的に接続する
   ハーネスとを備えた電源装置において、 前記ハーネスは複数の導体の少なくとも一部を絶縁体で
   被覆一体化し、かつ前記集合体に沿わされる配線がなさ
   れるようあらかじめ成形されたことを特徴とする電源装
   置。
2. 【請求項２】 ハーネスは、二次電池を冷却するための
   冷媒経路が設けられた二次電池の集合体において、前記
   冷媒経路を塞がず前記二次電池を渡る配線経路を通る成
   形がなされたことを特徴とする請求項１記載の電源装
   置。
3. 【請求項３】 ハーネスは、二次電池の集合体における
   コーナー部分において、コーナー角に合わせ屈曲成形さ
   れたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
4. 【請求項４】 ハーネスは、二次電池取付側端部の導体
   において絶縁体で被覆されておらず、直接二次電池に設
   けた電極端子と接続できる形状に成形されたことを特徴
   とする請求項１記載の電源装置。
5. 【請求項５】 ハーネスは、導体の一部に断面積を小さ
   くした狭部が設けられたことを特徴とする請求項１記載
   の電源装置。