JP5651079B2

JP5651079B2 - 電池パック制御器

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Publication number: JP5651079B2
Application number: JP2011159542A
Authority: JP
Inventors: 池田　智洋; 智洋池田; 隆太瀧下; 一行川下
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2031-07-21
Also published as: CA2783527A1; US20130020987A1; CA2783527C; CN102891276A; CN102891276B; JP2013026017A; US9166420B2

Description

本発明は、電池パック制御器に係り、具体的には、電気自動車などの車両に搭載された電池パックから駆動モータに電気を供給する主コンタクタの投入制御回路を有する電池パック制御器に関する。

電気自動車などの車両に搭載された電池パックから駆動モータに電気を供給する主コンタクタ（主リレーともいう。）を投入する際に、インバータに内蔵されているコンデンサに過大な初期充電電流が流れることが知られている。この初期充電電流は、ヒューズなどの保護機能に障害を及ぼしたり、主コンタクタを損傷させるおそれがあることから、インバータの初期充電電流を抑制するプリチャージ回路が設けられる。プリチャージ回路は、例えば、インバータへの電源供給をオン・オフする主コンタクタに並列に接続され、主コンタクタを投入する前にプリチャージ回路によりコントローラへ充電電流を限流して供給し、初期充電完了後に主コンタクタを投入する機能を有する。

電池パック制御器は、ベースプレートの一方の面に主コンタクタを構成する主リレー、プリチャージ回路部品及びその他の制御回路部品が搭載され、他方の面にプリチャージ回路の配線及びその他の制御回路の配線を施して形成される。主リレーの一対のリレー端子の一方は電池パックの総電極（例えば、総正極）に接続され、他方はインバータの一方の入力端子に接続される。一般に、電池パック制御器は電池パックの端部に取り付けられ、一方のリレー端子は板状の主回路導体（バスバー）を介して電池パックの総電極に直接的に接続され、他方のリレー端子は主回路バスバーにより外部引出端子に接続される。外部引出端子には、インバータに接続される電線端子（ＬＡ端子）がネジ締結されるようになっている。

一方、主リレーに並列接続されるプリチャージ回路の主配線は、主リレーの一対のリレー端子に接続された一対の主回路バスバーに接続される。プリチャージ回路の主配線がバスバー（以下、プリチャージ回路バスバーという。）を用いて形成される場合は、一対の主回路バスバーとプリチャージ回路バスバーとが、それぞれリレー端子部にネジで締結される。また、それらのバスバー全体は樹脂製の保護カバーで囲んで保護される（例えば、特許文献１）。バスバーに代えて、プリチャージ回路の主配線を電線で形成する場合は、電線が接続された一対の丸形端子（ＬＡ端子）が一対の主回路バスバーと共に一対のリレー端子部にネジで締結される。

特開２００９−２８９４３１号公報

ところが、プリチャージ回路の主配線をバスバーを用いて形成する場合は、保護ケースによって主リレーのオン・オフの衝撃音が増幅されることがあることから、騒音を低減することが課題となる。一方、プリチャージ回路の主配線を電線で形成する場合は、主回路バスバーと電線付きＬＡ端子とをリレー端子部にネジで締結することになる。しかし、ネジ締結の際にＬＡ端子が共回りして位置決めがやりずらいことから、組付け性が悪いという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、プリチャージ回路の主配線を電線で形成して騒音を低減するにあたって、電線付きＬＡ端子の組付け性を改善することにある。

上記課題を解決する本発明の電池パック制御器は、ベースプレートと、該ベースプレートの一方の面に搭載された主リレー及びプリチャージ回路の部品を含む制御部品と、前記ベースプレートの他方の面に設けられ前記プリチャージ回路を前記主リレーに並列接続する一対の電線付きＬＡ端子とを備え、前記電線付きＬＡ端子及び電池パックの一方の総電極とインバータが接続される外部引出端子とに接続された主回路バスバーとを、前記主リレーの一対のリレー端子部にネジで締結してなる構成を備えた電池パック制御器において、前記電線付きＬＡ端子は、電線接続部のＬＡ端子側又は電線側の一方に前記ＬＡ端子の面位置からの前記電線接続部の突出高さよりも高く突出させた羽部を有し、前記ベースプレートの他方の面側から一方の面側の前記リレー端子部に向けて電線を屈曲させて配設され、前記リレー端子部に前記主回路バスバーと共にネジで締結され、前記ベースプレートには、前記他方の面側の前記電線付きＬＡ端子の電線屈曲部の手前に電線保持部が形成され、前記電線屈曲部から前記リレー端子部に至る部位に前記電線付きＬＡ端子を収容する端子収容部が形成され、該端子収容部は前記羽部が挿入される溝を有して形成されてなることを特徴とする。

すなわち、本発明の電池パック制御器によれば、プリチャージ回路の主配線（プリチャージ配線）を電線で形成したことから、主リレーのオン・オフの衝撃音を増幅させるバスバーの保護ケースが不要なので、騒音を低減できる。しかも、リレー端子部にネジで締結する電線付きＬＡ端子の電線接続部のＬＡ端子側又は電線側にＬＡ端子の面位置からの電線接続部の突出高さよりも高く突出させた羽部を形成し、電線屈曲部からリレー端子に至る部位に電線付きＬＡ端子を収容する端子収容部が形成され、端子収容部に羽部が挿入される溝を形成したことから、電線付きＬＡ端子をリレー端子部にネジで締結する際の位置決めが容易で、かつ、羽部と溝が協働してネジ締結時にＬＡ端子の共回りを規制できるから、位置決めが一層容易になり、組付け性を改善することができる。

なお、電線付きＬＡ端子のネジ貫通穴をリレー端子部のネジ穴の位置に合わせるために、電線付きＬＡ端子の羽部の挿入方向の先端位置を規制する段部などの突起を羽部が挿入される溝内又は溝末端に形成することが望ましい。

本発明によれば、プリチャージ回路の主配線を電線で形成して騒音を低減するにあたって、電線付きＬＡ端子の組付け性を改善することができる。

本発明の一実施形態の電池パック制御器の主要部の平面図（ａ）と、側面図（ｂ）と組み付け後の側面図（ｃ）である。本発明の一実施形態の電池パック制御器のベースプレートの一方の面側のプリチャージ回路の配線の状態を示す平面図である。本発明の一実施形態の電線付きＬＡ端子の構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態の電池パック制御器を備えた車両の駆動モータの電源供給回路の概念図である。

本発明の一実施形態の電池パック制御器について、図１乃至図４を参照して説明する。図４に示すように、電気自動車などの車両に搭載された電池パック１から電池パック制御器２とインバータ３を介して駆動モータ４に電気が供給される。電池パック制御器２は、インバータ３に供給する電源をオン・オフする主リレー５と、主リレー５に並列接続されたプリチャージ回路６を備えて構成されている。プリチャージ回路６は、インバータ３に内蔵されているコンデンサの初期充電電流を供給する回路であり、主リレー５を投入する前に、インバータ３のコンデンサを限流した初期充電電流で充電し、充電完了後に主リレー５を投入するものである。また、図示していないが、一般に、電池パック制御器２は複数の電池を直列接続した電池集合体である電池パック１に取り付けて設けられる。

電池パック制御器２は、図２に示すように、樹脂により形成されたベースプレート１０を備えて形成されている。ベースプレート１０の例えば表面にプリチャージ回路６の主配線（プリチャージ配線）である電線１１、１１が配索され、ベースプレート１０の例えば裏面に主リレー５及びプリチャージ回路６の部品を含む制御部品が固定されている。電線１１は、それぞれ一端にＬＡ端子が圧着接続された電線付きＬＡ端子１３，１３を有し、他端はコネクタを介してベースプレート１０の裏面の制御部品に接続されている。主リレー５の一対のリレー端子部５ａは、端子面をベースプレート１０の裏面に鉛直に、ベースプレート１０の縁部に位置させて取り付けられている。一方のリレー端子部５ａには、電池パック１の総電極（例えば、総正極）に接続された板状の導体からなる主回路バスバー１２が接続されている。他方のリレー端子部５ａには、他方の主回路バスバー１２が接続され、この主回路バスバー１２はインバータ３の一方の入力端子が接続される外部引出端子に接続されている。また、一対のリレー端子部５ａに接続された各バスバー１２の外面は電線付きＬＡ端子１３の引き下ろし位置に合わせて位置されている。これにより、プリチャージ回路６の電線付きＬＡ端子１３，１３は、各バスバー１２を挟んで各リレー端子部５ａにネジにより締結されている。

また、本実施形態のプリチャージ回路６は、限流抵抗とプリチャージリレーの直列回路で構成され、限流抵抗とプリチャージリレーはベースプレート１０の裏面に搭載されている。なお、プリチャージ回路６は、限流抵抗とプリチャージリレーの直列回路に限られるものではなく、プリチャージスイッチを開閉してコンデンサの初期充電電流を限流する方式も適用可能である。また、電池パック制御器２には、プリチャージ回路６だけでなく、電池パック１の各電池の電圧を検出して、各電池を均等に充電する制御回路などを備えて構成できる。

以下に、図１及び図３を参照して、リレー端子部５ａに接続された主回路バスバー１２に、本実施形態の特徴部である電線付きＬＡ端子１３をネジにより締結する構成について説明する。図３に示すように、電線付きＬＡ端子１３は、電線１１の一端の絶縁被覆を剥いた芯線に、ＬＡ端子の芯線かしめ部１３ａを圧着して接続され、絶縁被覆の端部に電線かしめ部１３ｂをかしめて固定されている。電線付きＬＡ端子１３の端子部１３ｃと芯線かしめ部１３ａの間に、ＬＡ端子面位置からの芯線かしめ部１３ａ又は電線かしめ部１３ｂの突出高さよりも高く突出されたコの字の羽部１３ｄが形成されている。この羽部１３ｄは、芯線かしめ部１３ａよりも電線１１側に位置させて形成してもよい。

ベースプレート１０の裏面に固定された主リレー５の一対のリレー端子部５aは、ベースプレート１０の一つの辺の縁部に位置させて設けられている。また、一対のリレー端子部５ａの位置に合わせて、電線付きＬＡ端子１３を収容する空間が形成された端子収容部１４が、ベースプレート１０の側部に垂下して設けられている。端子収容部１４は、ＬＡ端子１３の端子部１３ｃを挿入可能な薄型の断面を有するスリット１４ａがリレー端子部５ａの端子面の位置に合わせて形成されている。また、端子収容部１４には、スリット１４ａに連ならせて、芯線かしめ部１３ａと電線かしめ部１３ｂ及び羽部１３ｄが挿入可能な空間１４ｂが形成されている。特に、端子収容部１４には、羽部１３ｄが挿入ガイドされる溝１４ｄが端子収容部１４の垂下方向に沿って形成されている。また、電線付きＬＡ端子１３のネジ貫通穴をリレー端子部５ａのネジ穴の位置に合わせるため、羽部１３ｄの挿入方向の先端位置を規制する底壁１４ｅが溝１４ｄの末端に形成されている。本実施形態の底壁１４ｅは、端子収容部１４の底面を利用しているが、これに限られるものではなく、要は、羽部１３ｄの挿入深さを規制する突起など、挿入位置を規制することができる手段であればよい。

また、端子収容部１４に収容された電線付きＬＡ端子１３の電線１１は、ベースプレート１０の側縁から表面に沿って屈曲され、ベースプレート１０の表面に形成された配索経路に沿って配置され、それぞれベースプレート１０の裏面に形成された部品に接続されるようになっている。配索経路には電線１１を保持する電線保持部が適宜位置に設けられている。特に、電線付きＬＡ端子１３からベースプレート１０の側縁で屈曲された電線１１の屈曲部１１ａに近い位置の配索経路に電線保持部１５が設けられている。電線保持部１５は、ベースプレート１０の表面から配索経路を挟んで対向させて立設された複数対の突片１５ａと、配索方向に並んだ２つの突片１５ａの間に位置させて立設された鉤型の突片１５ｂを備えて形成されている。そして、鉤型の突片１５ｂを押し広げて複数対の突片１５ａの間に電線１１を挿入することにより、鉤型の突片１５ｂが元の位置に戻って突片１５ａと突片１５ｂとで形成される隙間が、電線１１の径よりも狭くなり電線１１が抜け出るのを抑制して保持するようになっている。

このように構成される本実施形態の特徴部の組み立て、作用、効果について説明する。図１（ｂ）に示すように、リレー端子部５ａには、主回路バスバー１２が接続可能に形成されている。電線付きＬＡ端子１３は、端子収容部１４の上方のスリット１４ａに端子部１３ｃを挿入し、次いで、空間１４ｂに羽部１３ｄ、芯線かしめ部１３ａと電線かしめ部１３ｂの順に挿入し、特に、羽部１３ｄのコの字型の脚部を溝１４ｄに挿入して、羽部１３ｄの脚部が底壁１４ｅに当接させる。この当接位置で、電線付きＬＡ端子１３のネジ貫通穴がリレー端子部５ａのネジ穴の位置に合わせられる。つまり、図１（ｂ）に示す位置に、電線付きＬＡ端子１３が挿入される。そして、電線１１の屈曲部１１ａの近傍の電線１１を電線保持部１５に押し入れて保持させる。

次いで、図１（ｃ）に示すように、端子部１３ｃのネジ貫通穴から主回路バスバー１２のネジ貫通穴を介してネジ１８を挿入し、リレー端子部５ａに形成されたネジ穴に螺入する。これにより、主回路バスバー１２と電線付きＬＡ端子１３とが共にリレー端子部５ａに締結される。また、ネジ１８をリレー端子部５ａのネジ穴に螺入する際、電線付きＬＡ端子１３にはネジ１８の回転力が作用する。しかし、電線付きＬＡ端子１３の羽部１３ｄが溝１４ｄに挿入されているので、ネジ１８の螺入の伴う電線付きＬＡ端子１３の回転が拘束されるから、電線付きＬＡ端子１３の組み付け作業性が向上する。

本実施形態の端子収容部１４によれば、電線付きＬＡ端子１３の挿入方向の位置が溝１４ａの底壁１４ｅにより決まるからネジ締め時の位置決めが容易になる。さらに、電線付きＬＡ端子１３に形成した羽部１３ｄにより、ネジ締めによる共回り拘束できるから、電線付きＬＡ端子１３の組付け性を改善できる。つまり、溝１ａの底壁１４ｅにより電線付きＬＡ端子１３の挿入方向（上下方向）の位置決めがなされ、溝１４ｄと羽部１３ｄの協働により電線付きＬＡ端子１３の左右方向の位置決めがなされるから、電線付きＬＡ端子１３の組付け性を向上することができる。また、ネジ１８を締め付けることにより、電線付きＬＡ端子１３は主回路バスバー１２とともに、リレー端子部５ａに密着させて締結できる。

５主リレー
５ａリレー端子部
１０ベースプレート
１１電線
１２主回路バスバー
１３電線付きＬＡ端子
１３ｄ羽部
１４端子収容部
１４ａスリット
１４ｂ空間
１４ｄ溝
１４ｅ底壁
１５電線保持部
１５ａ，１５ｂ突片
１８ネジ

Claims

ベースプレートと、該ベースプレートの一方の面に搭載された主リレー及びプリチャージ回路の部品を含む制御部品と、前記ベースプレートの他方の面に設けられ前記プリチャージ回路を前記主リレーに並列接続する一対の電線付きＬＡ端子とを備え、前記電線付きＬＡ端子及び電池パックの一方の総電極とインバータが接続される外部引出端子とに接続された主回路バスバーとを、前記主リレーの一対のリレー端子部にネジで締結してなる構成を備えた電池パック制御器において、
前記電線付きＬＡ端子は、電線接続部のＬＡ端子側又は電線側の一方に前記ＬＡ端子の面位置からの前記電線接続部の突出高さよりも高く突出させた羽部を有し、前記ベースプレートの他方の面側から一方の面側の前記リレー端子部に向けて電線を屈曲させて配設され、前記リレー端子部に前記主回路バスバーと共にネジで締結され、
前記ベースプレートには、前記他方の面側の前記電線付きＬＡ端子の電線屈曲部の手前に電線保持部が形成され、前記電線屈曲部から前記リレー端子部に至る部位に前記電線付きＬＡ端子を収容する端子収容部が形成され、該端子収容部は前記羽部が挿入される溝を有して形成されてなることを特徴とする電池パック制御器。