CN110100329A - 汇流条、蓄电模块以及布线模块 - Google Patents

汇流条、蓄电模块以及布线模块 Download PDF

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Abstract

一种汇流条，其在具有正极及负极的电极端子的多个蓄电元件的相邻的所述电极端子间进行连接，具备由沿着相邻的所述电极端子的排列方向延伸的一对平行的折叠线分隔的中央区域及一对端部区域，所述一对端部区域形成为通过所述折叠线折叠而以相互不重叠的方式与所述中央区域的一面侧重合的状态。

Description

汇流条、蓄电模块以及布线模块
技术领域
本说明书公开的技术涉及在多个蓄电元件的相邻的电极端子间进行连接的汇流条、具备汇流条的蓄电模块、以及布线模块。
背景技术
在搭载于电动汽车、混合动力车等的电源装置中，具备将多个单电池排列连接的电池模块。
在这样的电池模块中提出如下构成：具有在相邻的单电池的电极端子间进行电连接的板状的汇流条，例如在与汇流条一体地延出形成的电线连接部连接对单电池的电压进行检测的检测电线的芯线，并引导到电池ECU。汇流条通过将例如板状部件冲裁加工为预定形状而形成。
但是，为了减小这样的汇流条的电阻，有想要将板厚增厚的要求。但是，另一方面，当将板厚增厚时，有电线连接部大型化的问题，在电容的保持和电线连接部的小型化之间有相反的要求。
因此，为了解决这样的问题，也考虑如下构成：通过将汇流条中的架设于相邻的电极端子间的主体部设为层积结构，从而仅将主体部的板厚增厚，从主体部延出的电线连接部维持现有的板厚。即，提案将1片金属板利用折叠部对折使其重合的构成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2011/021614号
发明内容
发明要解决的课题
但是，根据上述的现有构成，在利用汇流条连接一对电极端子时，有时在一对电极端子间流动的电流产生不均衡。即，当将双层结构的汇流条中的配置于电极端子侧的层作为第1层、将与第1层重合的层作为第2层时，从正极流出而朝向负极侧的电流在折叠部侧从第1层通过折叠部也流向第2层侧，能够较宽广地取得电流路径，但是在与折叠部相反的边缘部侧，从第1层到第2层的电流路径由于例如夹在两层间的氧化覆膜等而难以确保为与折叠部侧同等的程度。因此，在汇流条流动的电流产生不均衡，有作为汇流条整体的电阻变大的情况。
本说明书公开的技术是基于如上述的情况而完成的，以提供即使在将汇流条设为双层结构的情况下也能够抑制电流偏差不均衡的汇流条、蓄电模块、以及布线模块为目的。
用于解决课题的方案
本说明书公开的技术是汇流条，其在具有正极及负极的电极端子的多个蓄电元件的相邻的所述电极端子间进行连接，所述汇流条具备中央区域及一对端部区域，所述中央区域及一对端部区域由沿着相邻的所述电极端子的排列方向延伸的一对平行的折叠线分隔，所述一对端部区域形成为通过所述折叠线折叠而以相互不重叠的方式与所述中央区域的一面侧重合的状态。
根据这样的汇流条，从正极流出而朝向负极侧的电流向两侧均等地流动，而不会偏向汇流条的一对侧缘部的一方侧。即，在从与电极端子连接的中央区域到其两侧的端部连续地设置的一对端部区域中能够以电流均等地流动的方式确保电流路径。因此，可抑制电流密度偏向一方侧，能够得到电阻优良的汇流条。
上述汇流条也可以具备以下构成。
所述中央区域的一部分在已折叠的所述一对端部区域之间露出，露出的所述中央区域形成为用于与所述电极端子连接的连接部。
例如在利用激光焊接将汇流条和电极端子导通连接的情况下，当汇流条的厚度较厚或者连接部设为层积结构时，激光的输出调整并不容易。即，当激光的输出小时，有时连接变得不充分，当输出大时，有时激光贯穿汇流条而对电极端子赋予损伤。
针对这样的问题，根据上述的构成，能够在设为单层的厚度比较薄的区域(露出的中央区域)进行激光焊接，所以激光的输出调整容易，能够抑制连接变得不充分、或者给电极端子赋予损伤。即，能够提高连接可靠性。
另外，例如在利用紧固部件将汇流条和电极端子导通连接的情况下，当汇流条的连接部设为层积结构时，由于层积部分的浮起、异物的夹杂等，转矩管理并不容易，有可能连接可靠性降低。
对此，根据上述的构成，能够在设为单层的区域利用紧固部件进行连接，所以能够提高连接可靠性。
也可以在已折叠的一对端部区域的相互对置的端缘部设置有缺口凹部，所述缺口凹部使用于与电极端子连接的连接部露出。
根据这样的构成，利用缺口凹部使中央区域中的与电极端子连接所需的区域(连接部)露出，连接部以外的区域能够设为双层结构，所以能够更大地确保汇流条的截面积。即，能够减小汇流条的电阻。
也可以在连接部设置有使设置于电极端子的突状部插通的定位孔。
根据这样的构成，通过将设置于电极端子侧的例如定位突部、电极柱等突状部嵌入到汇流条的定位孔，从而能够容易地进行蓄电元件和汇流条的定位。
也可以为，缺口凹部配置于定位孔的外周，缺口凹部和露出的中央区域的边界部分形成为台阶状。
根据这样的构成，在利用激光焊接将汇流条和电极端子导通连接的情况下，不仅汇流条的连接部及电极端子，而且能够对汇流条的中央区域和端部区域的边界的形成为台阶状的部分同时进行激光焊接。即，能够确实地将电流路径确保得较广，所以能够减小汇流条的电阻。
另外，也可以一体设置有电线连接部，该电线连接部与检测蓄电元件的状态的检测电线的末端部连接。
另外，通过本说明书公开的技术是蓄电模块，其利用上述的汇流条在具有正极及负极的电极端子的多个蓄电元件的相邻的电极端子间进行连接，汇流条的露出的中央区域和电极端子通过激光焊接进行连接。
另外，已折叠的端部区域的端缘部与中央区域之间的边界部分也可以被焊接。
另外，已折叠的端部区域和中央区域的层积部分也可以被焊接。
进一步地，根本说明书公开的技术是布线模块，具备：上述的汇流条；检测电线，其检测蓄电元件的状态；以及绝缘保护器，其保持汇流条及检测电线。
发明效果
根据本说明书公开的技术，即使在将汇流条设为双层结构的情况下，电流密度也不会不均衡，能够得到电阻优良的汇流条、蓄电模块、以及布线模块。
附图说明
图1是一个实施方式的电池模块的分解立体图。
图2是展开状态的汇流条的立体图。
图3是展开状态的汇流条的俯视图。
图4是汇流条的立体部。
图5是汇流条的俯视图。
图6是连接有检测电线的汇流条的立体图。
图7是连接有检测电线的汇流条的俯视图。
图8是激光焊接前的电池模块的局部放大俯视图。
图9是电池模块的立体图。
图10是电池模块的局部放大俯视图。
具体实施方式
通过图1至图10说明一个实施方式。本实施方式的汇流条20是在构成单电池组10的多个单电池11(蓄电元件的一个例子)的、相邻的电极端子12之间进行连接的结构，单电池组10搭载于电动汽车、混合动力车等。汇流条20与检测电线50一起保持于绝缘保护器30(布线模块60)，一并安装到单电池组10的电极配置面而构成电池模块M(蓄电模块的一个例子)。另外，在以下说明中，将图1的上方作为上方，将图1的下方作为下方。
(单电池11)
如图1所示，单电池11呈扁平的大致长方体形状。在单电池11的内部收纳有未图示的发电要素。在单电池11的上表面且靠近长边方向的两个端部的位置以向上方突出的方式形成有一对电极端子12A、12B。单电池11的上表面为电极配置面。一对电极端子12A、12B中的一方是正极端子，另一方是负极端子。构成正极端子的电极端子12A和构成负极端子的电极端子12B为相同形状、相同大小。在各电极端子12A、12B的中央设置有向上方突出的圆柱状的定位凸部13(突状部的一个例子)。多个单电池11以相邻的电极端子12成为不同极性的方式排列而构成单电池组10。相邻的单电池11通过汇流条20电连接。
(汇流条20)
本实施方式的汇流条20通过对例如铜、铜合金、不锈钢(SUS)、铝等金属板材进行冲裁加工并且进行冲压加工而形成，如图4及图5所示，具备：长方形的板状的主体部21，其架设在单电池11的相邻的电极端子12之间；和电线连接部28，其与检测电线50的末端部连接。在主体部21以贯穿其板面的方式形成有呈圆形的一对定位孔25，一对定位孔25用于使电极端子12的定位凸部13贯穿。
主体部21为将大致矩形的板状部件的对置的一对两端部朝向内侧折叠而成的双层结构。
更详细说明的话，如图2及图3所示，展开形状的板状部件设定有与图3的X方向(相邻的电极端子的排列方向的一个例子)平行地延伸的一对假想的折叠线22。配置在一对折叠线22之间的长方形区域是中央区域23，位于该中央区域23的两侧的、比折叠线22靠外侧(图3的上方及下方)的区域是端部区域24(以下将图3中的上侧作为第1端部区域24A，将图3中的下侧作为第2端部区域24B)。
一对端部区域24A、24B的宽度尺寸(图3的上下方向的尺寸)设为相等。另外，中央区域23的宽度尺寸设定为比一个端部区域24的宽度尺寸的2倍稍大的尺寸。由此，在一对端部区域24A、24B通过折叠线22折叠而与中央区域23重合的状态下，一对端部区域24A、24B在相互对置的端缘部之间形成间隙(参照图4及图5)。
另外，上述的一对定位孔25在折叠线22的延伸方向(图3及图5的X方向)排列形成。
在一对端部区域24A、24B与中央区域23重合的状态下，在一对端部区域24A、24B的相互对置的端缘部中的与定位孔25对应的位置设置有缺口凹部26。缺口凹部26形成为其边缘部位于定位孔25的外周、换句话讲以将定位孔25的开口缘部包围的方式位于该定位孔25的外侧的圆弧状，由此，缺口凹部26和中央区域23的边界部分形成为台阶状(以下将该边界部分作为台阶部27)。另外，中央区域23在定位孔25的周围露出，该露出的部分形成为与电极端子12导通连接的连接部23A(参照图4)。
另外，关于第2端部区域24B，比一对缺口凹部26中的一方侧(图3的右侧)的缺口凹部26的中心线靠外侧的区域被切除，从中央区域23一体地延设有电线连接部28的一部分。电线连接部28具备向其延出方向的侧方伸出的一对筒片28A。一对筒片28A压接于检测电线50的绝缘包覆层51的周围。
另外，中央区域23中的、为了设置电线连接部28而将第2端部区域24B切除而露出的区域形成为芯线连接部23B，从检测电线50的末端露出的芯线52焊接于芯线连接部23B。由该芯线连接部23B和一对筒片28A形成电线连接部28。
进一步地，在汇流条20的长方形的中央区域23中的短边侧的侧缘的中央，从侧缘朝向内侧切成凹状而设置有将后述的导向肋36嵌入的导向凹部29。
这样的本实施方式的汇流条20例如按如下制作。首先，将金属制的板状部件冲裁加工为图2及图3所示的展开形状，然后，利用冲压加工，将一对端部区域24A、24B沿着折叠线22折叠，与中央区域23的同一面侧重合。另外，同时使电线连接部28的一对筒片28A弯曲成预定的角度。这样，本实施方式的汇流条20完成(参照图4及图5)。
(绝缘保护器30)
如图1及图9所示，本实施方式的绝缘保护器30具备：多个汇流条保持部31，其在上下方向开口并且收纳保持汇流条20；和电线收纳槽39，其用于收纳与汇流条20连接的检测电线50。
汇流条保持部31沿着单电池11的排列方向(相邻的电极端子12的排列方向X)排成2列，在2列汇流条保持部31的内侧相邻地配置有电线收纳槽39。另外，在各个汇流条保持部31的周壁32的上端经由铰链42一体设置有保护盖41，这些保护盖41从上方覆盖汇流条保持部31。
在一个汇流条保持部31的方筒状的周壁32中、在长边方向(单电池11的排列方向)延伸的一对长边侧壁部32A的下端部设置有朝向内侧稍微突出的侧缘载置部33。另外，在一个汇流条保持部31的长边方向上的中央部设置有以架设在一对长边侧壁部32A的下端部的方式延伸的中间载置部34。对被周壁32中的在汇流条保持部31的短边方向延伸的一对短边侧壁部32B、一对侧缘载置部33以及中间载置部34包围并在上下方向开口的矩形的开口部设定单电池11的电极端子12大致恰好嵌入到该开口部的尺寸。
在一个汇流条保持部31的周壁32的内侧，例如图1及图9所示，设置有用于进行汇流条20向上方侧的防脱的多个卡止片35。卡止片35在一个长边侧壁部32A各设置有一对(相对于一个汇流条保持部31共计4个)，形成为将侧缘载置部33及长边侧壁部32A从下方侧切口并且朝向内侧呈悬臂状伸出的形态。
另外，在一个汇流条保持部31的一对短边侧壁部32B设置有用于将汇流条20以正规的姿势收纳于汇流条保持部31内的导向肋36。导向肋36以在上下方向延伸的方式设置于短边侧壁部32B的宽度方向上的中央部，并设为从上方朝向下方向内侧倾斜同时突出的构成。另外，在短边侧壁部32B中的导向肋36的左右邻，以在上下方向延伸并且向内侧伸出的方式设置有从侧方支承汇流条20的侧缘部的一对支承肋37。
另外，在汇流条保持部31的一对长边侧壁部32A中的与电线收纳槽39相邻的长边侧壁部32A、且与汇流条20的电线连接部28对应的位置设置有汇流条20的电线连接部28及电线用切口部38，电线用切口部38用于将与与电线连接部28连接的检测电线50引出到电线收纳槽39内。
接着，对布线模块60的组装方法进行说明。
首先，在检测电线50的末端部将绝缘包覆层51剥掉而使芯线52露出，将芯线52载置于汇流条20的芯线连接部23B，并且将绝缘包覆层51的端部利用汇流条20的电线连接部28的一对筒片28A紧固。并且，例如利用超声波焊接将检测电线50的芯线52和汇流条20电连接。
接着，将连接有检测电线50的汇流条20收纳于绝缘保护器30的汇流条保持部31内，并且将检测电线50收纳于电线收纳槽39。
更详细地讲，使汇流条20的主体部21从上方靠近汇流条保持部31，朝向下方压入。于是，设置于汇流条保持部31的周壁32(短边侧壁部32B)上的导向肋36嵌入到汇流条20的导向凹部29，并且支承肋37从侧方支承汇流条20的侧缘部，由此汇流条20以正规的姿势收纳于汇流条保持部31内。在该收纳过程中，2对卡止片35朝向外侧弹性变形，容许汇流条20通过。
在汇流条20到达汇流条保持部31内的正规位置的状态下，汇流条20的下表面被侧缘载置部33及中间载置部34从下方侧支承。另外，设置于周壁32的卡止片35弹性复原，与汇流条20的上表面卡止，从而进行汇流条20向上方侧的防脱。另外，在该状态下，电线连接部28配置于电线用切口部38，检测电线50向电线收纳槽39侧引出。
然后，将检测电线50布设于电线收纳槽39内。由此，布线模块60完成。
这样组装的本实施方式的布线模块60安装于单电池组10的电极配置面。具体地，电极端子12以嵌入到绝缘保护器30的下方侧的开口内的方式进行定位，并且将布线模块60安装于单电池组10。在布线模块60相对于单电池组10安装于正规位置的状态下，形成为在汇流条20的定位孔25内嵌入电极端子12的定位凸部13、且汇流条20的下表面和电极端子12的电极面以接触的方式重合的状态(参照图8)。
接着，向定位凸部13的周围、即连接部23A从上方侧照射激光，利用激光焊接将汇流条20和电极端子12导通连接。另外，也可以对台阶部27进行激光焊接，将汇流条20的中央区域23和端部区域24的边界部导通连接。另外也可以从端部区域24的上表面进行激光焊接，将中央区域23和端部区域24的层积部分焊接。
这样，电池模块M完成。
(本实施方式的作用效果)
根据这样的本实施方式的汇流条20及电池模块M，汇流条20的一对端部区域24A、24B形成为通过折叠线22折叠而以相互不重叠的方式与中央区域23的一面侧重合的状态，所以从正极流出并朝向负极侧的电流不会偏向汇流条20的一对侧缘部的一方侧，而大致均等地向两侧流动。即，能够以电流大致均等地从与电极端子12连接的中央区域23向一对端部区域24A、24B流动的方式确保电流路径，所以可抑制电流密度向偏向一方侧，能够得到电阻优良的汇流条20及电池模块M。
另外，汇流条20在已折叠的一对端部区域24A、24B之间露出中央区域23的一部分，露出的中央区域23形成为用于与电极端子12连接的连接部23A，所以能够在形成为厚度比较薄的单层的区域进行与电极端子12进行激光焊接。因此，能够抑制激光的输出减小而使连接变得不充分，或者反之能够抑制输出增大而对电极端子12赋予损伤，可得到连接可靠性高的电池模块M。
而且，在已折叠的一对端部区域24A、24B的相互对置的端缘部设置有使用于与电极端子12连接的连接部23A露出的缺口凹部26，所以能够将汇流条20中除与电极端子12连接的连接部23A之外的较多区域设为双层结构。即，能够更大地确保汇流条20的截面积，从而能够减小电阻。
另外，在连接部23A设置有定位孔25，将电极端子12的定位凸部13嵌入，所以能够容易地进行电极端子12(单电池11)和汇流条20的定位。
另外，缺口凹部26配置于定位孔25的外周，缺口凹部26和露出的中央区域23的边界部分形成为台阶部27，所以在利用激光焊接将汇流条20和电极端子12导通连接时，能够同时对台阶部27进行激光焊接。即，端部区域24的边缘部和中央区域23可确实地连接，能够确保电流路径较宽，所以能够使汇流条20的电阻更小。
另外，已折叠的端部区域24A、24B和中央区域23的层积部分也被进行激光焊接，所以在该层积部分也可确实地确保电流路径，从而能够使电阻更小。
<其他实施方式>
本说明书公开的技术并不限定于通过上述记述及附图说明的实施方式，例如下面的实施方式也包含于技术范围。
(1)在上述实施方式中，在已折叠的一对端部区域24A、24B之间设置有间隙，但是也可以设为使端缘部彼此对接的构成。即使在该情况下，也能够利用缺口凹部26使连接部23A露出。
(2)在上述实施方式中，设为设置缺口凹部26的构成，但是也可以设为如下构成：不设置缺口凹部26，将一对端部区域24A、24B间的间隙设置得较宽，使连接部23A露出。
(3)或者，也可以不使中央区域23(连接部23A)在一对端部区域24A、24B之间露出，在端部区域24A、24B和中央区域23层积的层积状态的部分进行与电极端子12的激光焊接。
(4)在上述实施方式中，将缺口凹部26设为沿着定位孔25的开口缘部的圆弧状，但是能够设为将定位孔25包围的矩形状、三角形状等任意的形态。
(5)在上述实施方式中，设为在端部区域24的端缘部和中央区域23的边界部分、即台阶部27进行激光焊接的构成，但是台阶部27的激光焊接也可以省略。
(6)另外，在上述实施方式中，设为在端部区域24和中央区域23层积的层积部分进行激光焊接的构成，但是层积部分的激光焊接也可以省略。
(7)在上述实施方式中，设为将缺口凹部26配置于定位孔25的外周并使中央区域23在缺口凹部26的内侧露出的构成，但是也可以使缺口凹部26的边缘部与定位孔25的开口缘部重叠。在该情况下，如上所述，在端部区域24和中央区域23的层积部分进行与电极端子12的焊接。
(8)电极端子12的定位凸部13及汇流条20的定位孔25也可以省略。
(9)在上述实施方式中，设为利用激光焊接进行汇流条20和电极端子12的连接的构成，但是也可以设为利用螺栓紧固来进行连接的构成。
(10)在上述实施方式中，设为利用激光焊接将汇流条20和检测电线50连接的构成，但是也可以设为在电线连接部设置压接芯线的线筒并利用压接来进行导通连接的构成。
(11)或者，电线连接部也可以省略。在该情况下，只要另外设置检测端子进行连接即可。
(12)汇流条20的外形不限于长方形，例如能够设为L字型等任意的形状。总之，只要相邻的电极端子12之间的区域为对称的形态即可。
附图标记说明
10：单电池组
11：单电池(蓄电元件)
12：电极端子
13：定位凸部(突状部)
20：汇流条
22：折叠线
23：中央区域
23A：连接部
24：端部区域
25：定位孔
26：缺口凹部
27：台阶部
28：电线连接部
30：绝缘保护器
31：汇流条保持部
39：电线收纳槽
50：检测电线
60：布线模块
M：电池模块(蓄电模块)
X：相邻的电极端子的排列方向

Claims (10)

1.一种汇流条，其在具有正极及负极的电极端子的多个蓄电元件的相邻的所述电极端子间进行连接，
所述汇流条具备中央区域及一对端部区域，所述中央区域及一对端部区域由沿着相邻的所述电极端子的排列方向延伸的一对平行的折叠线分隔，
所述一对端部区域形成为通过所述折叠线折叠而以相互不重叠的方式与所述中央区域的一面侧重合的状态。
2.根据权利要求1所述的汇流条，其中，所述中央区域的一部分在已折叠的所述一对端部区域之间露出，露出的所述中央区域形成为用于与所述电极端子连接的连接部。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的汇流条，其中，在已折叠的所述一对端部区域的相互对置的端缘部设置有缺口凹部，所述缺口凹部使用于与所述电极端子连接的连接部露出。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的汇流条，其中，在所述连接部设置有定位孔，所述定位孔使设置于所述电极端子的突状部插通。
5.根据权利要求3所述的汇流条，其中，在所述连接部设置有定位孔，所述定位孔使设置于所述电极端子的突状部插通，并且所述缺口凹部配置于所述定位孔的外周，所述缺口凹部和露出的所述中央区域的边界部分形成为台阶状。
6.根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的汇流条，其中，所述汇流条一体设置有电线连接部，所述电线连接部与检测所述蓄电元件的状态的检测电线的末端部连接。
7.一种蓄电模块，其通过权利要求1至权利要求6中的任一项所述的汇流条在具有正极及负极的电极端子的多个蓄电元件的相邻的所述电极端子间进行连接，
所述汇流条的露出的所述中央区域和所述电极端子通过激光焊接进行连接。
8.根据权利要求7所述的蓄电模块，其中，已折叠的所述端部区域的端缘部与所述中央区域之间的边界部分被焊接。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的蓄电模块，其中，已折叠的所述端部区域和所述中央区域的层积部分被焊接。
10.一种布线模块，具备：权利要求1至权利要求6中的任一项所述的汇流条；检测电线，其检测所述蓄电元件的状态；以及绝缘保护器，其保持所述汇流条及所述检测电线。
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