專利名稱：電源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及裝在多功能車等電動車輛用電源裝置。


圖1所示結構的電源裝置，如果電池模塊的長度尺寸有誤差，則很難吸收，并不能順利地安裝在電源箱內(nèi)。尤其是相鄰的電池模塊長度不同時，用母線連接的狀態(tài)下存在短的電池模塊承受強制的拉力，長的電池模塊承受壓縮力作用的缺點。電池模塊是由多個二次電池直線連接的，所以二次電池長度尺寸如果有誤差，全長則出現(xiàn)偏差。例如，多功能車上使用的鎳氫電池長度尺寸誤差最大為±0.3mm。用6個這種電池直線連接的電池模塊的尺寸誤差的最大值即為±1.8mm。最長與最短的尺寸相差3mm。這樣，長度不同的電池模塊相鄰設置用母線緊緊連接，長的與短的都作用了相當大的力。
母線具有間隙與端板連接的結構能夠吸收電池模塊的尺寸誤差。但是，該結構的端板存在結構復雜制造成本高的缺點。再者，該結構即使母線與端板連接，相鄰的電池模塊的長度如果有誤差，母線的連接也不會順利。一個母線與長度不同的電池模塊連接，會以傾斜的姿勢與輸出端子相連。
如圖1所示，將圓筒形電池直線連接的電池模塊71，需要安裝在電源箱70上，使之應不能轉(zhuǎn)動。為了阻止電池模塊71轉(zhuǎn)動，圖1所示電池模塊71，將在兩端固定的輸出端子72設計為方形和六角形。將這些多角形的輸出端子72嵌裝在端板74內(nèi)，以防止電池模塊71轉(zhuǎn)動。因此，該電源裝置需要阻止電池模塊轉(zhuǎn)動的結構，其缺點是端板和輸出端子的結構復雜。
圖中所示電源裝置存在電源箱結構復雜的缺點。這是因為需要母線嵌入成型的端板，而且母線并未完全埋設在端板內(nèi)而向表面突出，所以這部分還需要用絕緣板罩住進行絕緣。另外，電池模塊上固定著螺母和螺釘，所以電池模塊上的輸出端子的固定結構也變得復雜。因為螺母和螺釘不能直接焊接固定在電池模塊的電池剖面上。需要采用預焊等方法將螺母螺釘固定在與電池模塊焊接在一起的金屬板上，再焊接金屬板固定在電池剖面上，所以結構和裝配很費事。
再者，圖1所示電源裝置的結構在電池模塊發(fā)生故障時，也存在更換特定電池模塊非常費事的缺點。這是因為更換電池模塊必須拆卸端板74。拆卸端板74就必須拆卸與所有電池模塊71連接的螺母76和固定螺釘75。電源箱內(nèi)裝有數(shù)十個電池模塊，要拆卸全部螺母和端板非常費時。
本發(fā)明的電源裝置，在電源箱10內(nèi)裝有多個電池21直線連接的多個電池模塊20，靠母線40連接這些電池模塊20。與電池剖面垂直突出的金屬板輸出端子30固定在電池模塊20的兩端。電源裝置利用金屬板式母線40連接相鄰的電池模塊20的輸出端子30，并裝入電源箱10中。
輸出端子30上最好開有插入連接母線40的固定螺釘用穿孔32。該穿孔32作為沿電池模塊20的縱向延伸的細長孔能夠吸收電池模塊20長度偏差，并與母線40連接。
電源箱10上可設置母線40和輸出端子30的嵌入部位50。該電源箱10將母線40和輸出端子30導入嵌入部位50將電池模塊20裝在固定位置上。電源箱10的嵌入部位50設有能夠吸收電池模塊20長度尺寸誤差的間隙。
能夠用螺母41固定母線40。該母線40將插入輸出端子30的穿孔32的固定螺釘45擰進螺母41內(nèi)，就能夠利用母線40連接輸出端子30
圖2是本發(fā)明實施例電源裝置的橫剖面圖。
圖3是圖2所示電源裝置的縱剖面圖。
圖4是表示圖2所示電源裝置上除電源箱之外的狀態(tài)的平面圖。
圖5是電池模塊的立體圖。
圖6是表示圖5所示電池模塊的電池連接結構的放大剖面圖。
圖7是表示圖6所示電池模塊連接體的平面圖。
圖8是圖7所示連接體的A-A線剖面圖。
圖9是電池模塊一側剖面連接的輸出端子的立體圖。
圖10是圖9所示輸出端子的平面圖。
圖11是圖10所示輸出端子的A-A線剖面圖。
圖12是電池模塊另一側剖面連接的輸出端子的正面圖。
圖13是圖12所示輸出端子的A-A線剖面圖。
圖14是圖12所示輸出端子的B-B線剖面圖。
圖15是2根電池模塊連接狀態(tài)的側面圖。
圖16是圖4所示電源裝置的分解立體圖。
圖17是母線的立體圖。圖中符號為10…電源箱，11…上電源箱，12…下電源箱，13…導向槽，14…冷卻間隙，15…換氣孔，19…密封墊，20…電池模塊，21…電池，22…突出電極，23…封口板，24…擠縫凸條，25…鎧裝罐，26…連接體，27…焊接突出部，28…中心孔，29…保持罩，30…輸出端子，31…主體部分，32…穿孔，33…突出部分，34…凹陷部分，35…固定板，36…中心孔，40…母線，41…螺母，42…臺階，45…固定螺釘，50…嵌入部分，51…母線嵌入部分，52…端子嵌入部分，53…臺階，54…凹陷部分，55…固定部位，56…突出條，70…電源箱，71…電池模塊，72…輸出端子，73…母線，74…端板，75…固定螺釘，76…螺母。
為了便于理解本發(fā)明，該說明書對實施例所述部件附加了相應序號，但本發(fā)明要求保護的部件并不是限于實施例的部件。
圖2～圖4所示電源裝置，在電源箱10內(nèi)裝有多個電池21直線連接的多個電池模塊20，利用母線40將相鄰的電池模塊20串聯(lián)在一起。電源箱10分為上電源箱11和下電源箱12，圖2表示是電源裝置的橫剖面圖，圖3是表示縱剖面圖，圖4是表示上電源箱11之外的平面圖。這些圖示出的電源裝置主要用于多功能電動車輛。但是本發(fā)明的電源裝置也可以用于電動車輛之外要求大輸出的用途方面。將如圖5所示圓筒形二次電池直線連接并串聯(lián)在一起。而電池模塊也可以使用方形電池。
二次電池21可使用鎳氫電池、鋰離子電池、鎳鎘電池等能夠充電的所有電池。但電動車輛的組合電池中使用的二次電池適合采用鎳氫電池。它具有與體積和重量相應的大輸出大電流的特點。
如圖6所示，二次電池21的鎧裝罐25的開口部分用封口板23密封。鎧裝罐25和封口板23是金屬板。鎧裝罐25采用沖壓成型將金屬板沖成帶底的筒狀。封口板23與中央突出電極22焊接在一起。鎧裝罐25內(nèi)部內(nèi)置有電極(無圖示)，還充入了電解液。鎧裝罐25開口部的端部為鉚接密封封口板23。封口板23隔著密封墊19夾在鎧裝罐25的鉚接部位被密封固定。密封墊19為絕緣橡膠彈性物體，使封口板23和鎧裝罐25絕緣的同時填塞封口板23和鎧裝罐25之間的間隙而進行密封。封口板23的周邊設有擠縫凸條24。該二次電池21以封口板23作為第1電極，以鎧裝罐25作為第2電極。鎳氫電池的第1電極作為正極，第2電極作為負極。二次電池也可以將第1電極作負極第2電極作為正極。
電池模塊20如圖6所示，在二次電池21之間設置連接體26，通過連接體26串聯(lián)在一起。圖中電池模塊20靠連接體26將一側二次電池21的封口板23和另一側二次電池21的鎧裝罐25連接在一起。連接體26為金屬板沖壓成型件，所以與對置的二次電池21的電池剖面焊接在一起，二次電池21為電串聯(lián)連接。圖7和圖8示出連接體26，圖7是平面圖、圖8是剖面圖。這些連接體26用金屬板加工成帶孔的環(huán)形，且兩面突出具有與電池剖面焊接的多個焊接突出部27。兩面突出的焊接突出部27與對置的電池剖面焊接在一起，相鄰的二次電池21串聯(lián)。圖中的連接體26設有中心孔28，突出部電極22安裝在此處。
如圖6所示，圖7和圖8的連接體26的外形比電池剖面的擠縫凸條24的內(nèi)形小。二次電池21將封口板23作為第1電極、鎧裝罐25作為第2電極，所以與封口板23相連的連接體26接觸鎧裝罐25的一部分的擠縫凸條24就滑動。該連接體26的外周突緣和擠縫凸條24之間設有間隙，阻止連接體26接觸擠縫凸條24而滑動。連接體26位置偏移接會觸到擠縫凸條24，所以，用保持罩29將連接體26保持在固定位置。該連接體26的圓周上有多個焊接突出部27。焊接突出部27如圖8所示在相對側交互突出。在對面突出的焊接突出部27與對置的電池剖面焊接。
與電池剖面垂直突出的金屬板式輸出端子30固定在電池模塊20的兩端。相鄰的電池模塊20的輸出端子30與金屬板母線40相連。母線40串聯(lián)了電池模塊20。電池模塊20與母線40連接的狀態(tài)下安裝在電源箱10內(nèi)。
圖9～圖14示出與電池模塊20的兩端連接的輸出端子30。圖9～圖11所示輸出端子30和圖12～圖14的輸出端子30的形狀不同。形狀不同的輸出端子30固定在電池模塊20的正負兩端。該電池模塊20的正負兩端固定著形狀不同的輸出端子30，所以能夠保證正負極無誤地安裝在電源箱10內(nèi)。
上述圖中示出的輸出端子30具有與電池剖面焊接的固定板35。固定板35垂直安裝于將輸出端子30連接在母線40的主體部分31。固定板35的輸出端子30焊接在電池模塊20的電池剖面。但輸出端子也不一定要設置固定板。是因為將金屬板剪切成規(guī)定形狀的平面狀輸出端子的側緣也能夠與電池剖面焊接固定。如圖中所示，由固定板35和主體部分31組成的輸出端子30是彎曲成直角的2塊金屬片，在主體部分31處2塊重疊焊接而連接在一起。各個金屬片由金屬板彎曲成直角構成固定板35和主體部分31。在主體部分31處將2塊金屬片重疊焊接，構成圓形固定板35。固定板35和主體部分31的邊緣焊接的彎成直角的2塊金屬片制成的輸出端子30很便宜可大量生產(chǎn)。另外，主體部分和固定板用金屬板制作，與邊緣焊接結構比較，主體部分31和固定板35邊緣的彎曲強度高。
固定在電池模塊20正負輸出端子30上的固定板35的形狀不同。如圖11的剖面圖所示，圖9～圖11的輸出端子30焊接在二次電池21的突出電極22側。該輸出端子30的固定板35與二次電池21的第1電極即封口板23焊接。與封口板23連接的固定板35，一接觸鎧裝罐25之部分的擠縫凸條24就滑動。為此，該輸出端子30的固定板35的外形比二次電池21的擠縫凸條24的內(nèi)形小。以使固定板35不接觸擠縫凸條24。該固定板35上開有插入電池剖面的突出電極22的中心孔36。該輸出端子30將突出電極22導入固定板35的中心孔36內(nèi)，固定板35與電池剖面的封口板23焊接。
如圖14的剖面圖所示，圖12～圖14的輸出端子30與二次電池21的平面電極側焊接而固定。該輸出端子30的固定板35的外形比二次電池21的電池剖面的外形稍小一些。該輸出端子30的固定板35焊接在二次電池21的第2電極即鎧裝罐23的底面。
輸出端子30的主體部分31上開有連接母線40的固定螺釘用插入穿孔32。該穿孔32如圖9和圖13所示是沿電池模塊20縱向延伸的細長孔，可吸收電池模塊20長度偏差并與母線40連接。圖9的輸出端子30的主體部分31的兩側緣設有突出部分33，圖13的輸出端子30的主體部分31的兩側緣設有凹陷部分34。主體部分31的突出部分33和凹陷部分34被嵌裝在電源箱10的嵌入部位50。
電池模塊20兩端固定的輸出端子30如圖15所示，主體部分31安裝在2根電池模塊20直線連接的位置上。該電池模塊20，可將多根直線串聯(lián)。
電源箱10內(nèi)同一平面上平行裝有多個電池模塊20。該電源箱10由上電源箱11和下電源箱12組成，由上電源箱11和下電源箱12夾持著電池模20保持在固定位置上。圖中未示出上電源箱11和下電源箱12，用螺釘螺母連接可拆卸。圖2和圖3示出的上電源箱11和下電源箱12，設在與電池模塊20的電池部分的導向槽13對置的內(nèi)側，而兩側壁設有夾持著電池模塊20兩端的輸出端子30和母線40的嵌入部分50。
下電源箱12側壁上的輸出端子30和母線40的嵌入部分50的詳細情況見圖16的立體圖。嵌入部分50是側壁表面的凹陷部分，圖中所示嵌入部分50設有嵌入母線40的母線嵌入部分51和嵌入輸出端子30主體部分31的端子嵌入部52。端子嵌入部52在母線嵌入部51的上方。
母線嵌入部52的內(nèi)形與母線40的外形大致相同或者稍大一些，以將母線40準確地嵌入。母線嵌入部51如圖17所示底面有臺階53，使中間彎曲成臺階42的母線40嵌入。如圖15所示為了使電池模塊20呈直線連接，母線40的中間有臺階42，可使電池模塊20的中心稍偏一些與正負輸出端子30連接在一起，中間無間隙。進而，母線嵌入部51的底部設有裝入固定在母線40下面的螺母41的凹陷部54。
端子嵌入部52的結構能夠嵌裝長度不同的電池模塊20的輸出端子30。該端子嵌入部52作為能夠嵌入與母線40連接的一對輸出端子30的內(nèi)形，并且作為能夠嵌入固定在最長的電池模塊20上的輸出端子30主體部分31的內(nèi)形。端子嵌入部52的內(nèi)周緣設有安裝在正負輸出端子30主體部分31上的突出部33和嵌入凹陷部34的固定部55。嵌入主體部分31的突出部34的固定部55為凹陷形狀，嵌入主體部分31的凹陷部34的固定部55為突出形狀。該固定部55作為電池模塊20縱向的間隙，能夠嵌裝長度尺寸不同的電池模塊20的輸出端子30。進而端子嵌入部52在一對端子之間設有突條56。該突條56可以固定設在輸出端子30的主體部分31上的突出部33。
設在上電源箱11和下電源箱12上的導向槽13的內(nèi)形比電池模塊20的電池部分的外形稍大一些。導向槽13內(nèi)面和電池模塊20表面之間有使冷空氣流通的冷卻間隙14。上電源箱11和下電源箱12的導向槽13的底部開有換氣孔15。從換氣孔15流到電源箱10的冷卻空氣被送到冷卻間隙14。流過冷卻間隙14的空氣流過電池模塊20的表面使電池模塊20冷卻。
母線40下面固定著螺母41。能將該母線40簡單地固定在輸出端子30上。如圖16所示，擰緊插入輸出端子30的穿孔32的固定螺釘45即可固定上述結構的電源裝置的裝配如下。
(1)將輸出端子30焊接在電池模塊20的兩端。把形狀不同的輸出端子30固定在電池模塊20正負兩端。
(2)將母線40裝入下電源箱12的母線嵌入部分51。母線40下面固定的螺母41裝入母線嵌入部分51的凹陷部分54。這種狀態(tài)下，母線40被嵌裝在下電源箱12的固定位置。
(3)電池模塊20平行地裝入下電源箱12的導向槽13內(nèi)。此外把電池模塊20的輸出端子30放在母線40上。
(4)把固定螺釘45插進輸出端子30的穿孔32內(nèi)，把該固定螺釘45擰進固定在母線40下面的螺母41內(nèi)將輸出端子30與母線40連接在一起。裝在下電源箱12內(nèi)的電池模塊20靠母線40與相鄰的輸出端子30相互串聯(lián)。
(5)上電源箱11重疊在下電源箱12上，用固定螺釘(無圖示)連接上電源箱11和下電源箱12。該狀態(tài)下，電池模塊20被夾持在上電源箱11和下電源箱12之間保持在固定位置上。
本發(fā)明的電源裝置具有將長度不同的電池模塊簡便地連接在一起的特點。這是因為本發(fā)明的電源裝置在電池模塊的兩端安裝了與電池剖面垂直突出的金屬板輸出端子，利用金屬板母線連接相鄰的電池模塊的輸出端子并裝入電源箱內(nèi)。該結構的電源裝置的固定位置不是電池模塊的軸向，而在電池模塊兩端的輸出端子與軸向垂直的方向。為此，即使將長度不同的電池模塊平行安放在電源箱內(nèi)用母線連接，也能吸收電池模塊的尺寸誤差并阻止不適當?shù)淖饔昧?。進而電池模塊兩端垂直突出的金屬板輸出端子可在支撐電池模塊的狀態(tài)下安裝，所以，無須特殊結構就能阻止電池模塊轉(zhuǎn)動且結構簡單，可將電池模塊緊緊固定在電源箱內(nèi)。
另外，本發(fā)明的電源裝置不需要以前那種母線嵌入成型的端板，具有電源箱自身的結構簡單能夠降低制造成本的特點。另外，在電池模塊發(fā)生故障時，本發(fā)明的電源裝置能夠高效簡便地更換特定的電池模塊。而不像以前那樣為了更換電池模塊拆卸所有螺釘螺母和端板，只需拆卸固定電源箱的部分就能更換要換的電池模塊。
權利要求
1.一種電源裝置，是在電源箱(10)內(nèi)裝有多個電池(21)呈直線連接的多個電池模塊(20)，并用母線(40)將電池模塊(20)連接在一起，其特征在于電池模塊(20)的兩端固定著垂直突出于電池剖面的金屬板輸出端子(30)，利用金屬板母線(40)將相鄰的電池模塊(20)的輸出端子(30)連接在一起，并裝在電源箱(10)內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的電源裝置，其特征在于輸出端子(30)上開有插入連接母線(40)用固定螺釘(45)的貫通孔(32)，使該貫通孔(32)為沿電池模塊(20)的縱向延伸的細長孔，用以吸收電池模塊(20)的長度偏差并與母線(40)相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的電源裝置，其特征在于電源箱(10)上設有母線(40)和輸出端子(30)的嵌入部位(50)，將母線(40)和輸出端子(30)引導到電源箱(10)的嵌入部位(50)，使電池模塊(20)安裝在固定位置上。
4.根據(jù)權利要求1所述的電源裝置，其特征在于電源箱(10)的嵌入部位(50)設置了能夠吸收電池模塊(20)長度尺寸誤差的間隙。
5.根據(jù)權利要求1所述的電源裝置，其特征在于母線(40)上固定著螺母(41)，將插入輸出端子(30)的貫通孔(32)的固定螺釘(45)擰進母線(40)上的螺母(41)內(nèi)，使輸出端子(30)與母線(40)連接在一起。
全文摘要
提供一種電源裝置，在電源箱(10)內(nèi)裝有數(shù)個電池(21)直線連接的數(shù)個電池模塊(20)，靠母線(40)將這些電池模塊(20)連接在一起。與電池剖面垂直突出金屬板式輸出端子(30)固定在電池模塊(20)的兩端。用金屬板母線(40)將相鄰的電池模塊(20)的輸出端子(30)連接在一起，并裝入電源裝置電源箱(10)內(nèi)。結構簡單可順利地連接長度不同的電池模塊。無須特殊設計阻止電池模塊轉(zhuǎn)動的結構就能將電池模塊安裝在電源箱上并不轉(zhuǎn)動。電源箱的結構簡單，裝配和電池更換簡單高效。
文檔編號H01M10/40GK1435902SQ0310152
公開日2003年8月13日 申請日期2003年1月16日 優(yōu)先權日2002年1月31日
發(fā)明者伊澤亮策, 國本清 申請人:三洋電機株式會社