JP2012164477A - バッテリ接続具 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの接続作業を円滑に行なうことができるようにする。
【解決手段】バスバーホルダ４はバスバー３を収容可能なバスバー収容部１５を有する本体部８と、本体部８とはヒンジ９によって接続された蓋部１０とによって形成される。バスバー収容部１５内にはバスバー３を取り囲むようにして４箇所にばね部６が配置されている。各ばね部６は内外方向への撓みが可能であり、これによってバスバー３の差し込み孔５と対応する電極２との位置ずれがあっても、ばね部６を撓ませることによって、電極２を差し込み孔５へ位置合わせして差し込むことができる。
【選択図】図２

Description

本発明はバッテリ接続具に関するものである。

例えば、電気自動車やハイブリッド車に搭載されるバッテリは、複数のバッテリを組み合わせてバッテリ集合体とした形式のものが増えてきている。この形式では、各バッテリはバッテリ接続具によって直列に接続される。バッテリ接続具としては合成樹脂等の絶縁材よりなるホルダ内に複数の接続導体を組み込んだ構成のものが知られている。そのような具体例として、下記文献を挙げることができる。このものにおける接続導体には二つの差し込み孔が貫通し、隣接するバッテリの極性の異なる電極を差し込み可能としている。

実開昭６３−８２３７０号公報

ところで、バッテリ集合体において、隣接する極性の異なる電極間の間隔のばらつきは、バッテリ集合体の両端部に行くほど大きくなる。その原因は、バッテリ自体の幅寸法のばらつきとバッテリの正負の電極間寸法のばらつきとがバッテリ集合体の両端部へ積み上がることによる。このため、バッテリ接続具が単一部材で構成されることから、接続導体の差し込み孔と対応する電極との位置ずれによって、円滑な接続作業に支障が出る虞があった。その対策として、単純には電極に対する差し込み孔の孔径を拡張することが考えられる。しかし、そのような対策では電極との接触面積が減少し、電気的抵抗の増大に起因した発熱が懸念される。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、バッテリの接続作業を円滑に行なうことができるバッテリ接続具を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、複数のバッテリを並べ隣接するバッテリの異なる極性の電極同士を接続させることによって、前記各バッテリを直列に接続するバッテリ接続具であって、極性の異なる前記電極へ差し込み可能な一対の差し込み孔が貫通し導電材にて形成された複数のバスバーと、各バスバーを組み込み可能で合成樹脂材にて形成されたバスバーホルダとからなるとともに、前記バスバーホルダは各バスバーを組み込むためのバスバー収容部が前記バッテリの並び方向に沿って複数個所に形成されかつこのバスバー収容部は前記電極と対向する側が開口して形成され、また、前記バスバー収容部内には前記バッテリの並び方向にばね部が配され、このばね部が前記バスバーに連結されることにより、前記バスバーがバッテリの並び方向へ変位可能となっている構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記ばね部は、前記バスバーにおける前記バッテリの並び方向に沿った両側縁部に連結される他の対も備えられているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記各ばね部には係止部が一体に形成され、前記バスバー側には前記係止部と係止する係止受け部が形成されているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記バスバーの周縁部のうち少なくとも前記ばね部と連結する部位には、前記ばね部よりも耐熱性の高い樹脂材にて形成された耐熱樹脂部が設けられているところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項４に記載のものにおいて、前記耐熱樹脂部は、前記バスバーに対しインサート成形によって一体に形成されているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、バスバーはばね部の撓みによってバッテリの並び方向への変位が可能となっているため、差し込み孔と電極との位置ずれを吸収してバッテリとの接続作業を簡単化することができる。
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、ばね部が、バスバーをバッテリの並び方向およびこれと交差する方向から取り囲んで配されているため、バスバーをバッテリの並び方向及びこれと交差する方向へも変位させることができるため、差し込み孔と電極との位置ずれの調整をより一層円滑に行なうことができる。
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、バスバーと各ばね部とは係止部と係止受け部との係止によって簡単に連結させることができるため、バスバー収容部へのバスバーの組み込み作業を簡単に行うことができる。
＜請求項４及び請求項５の発明＞
請求項４，５の発明によれば、バスバーが通電によって発熱しても、バスバーとばね部との連結部分には耐熱性の高い耐熱樹脂部が形成されているため、バスバーホルダを発熱に起因した障害（熱変形等）から保護することができる。

実施形態１に係るバッテリ相互の接続状況を示す部分平面図 開放状態にあるバッテリ接続具の一部を示す平断面図 同じく側断面図 バッテリ電極との接続状態を示す側断面図 実施形態２に係るバッテリ接続具の開放状態の一部を示す平断面図 ばね部とバスバー側との連結構造に係る拡大断面図

＜実施形態１＞
図１乃至図４は本発明の実施形態１を示すものである。図１にはバッテリ集合体Ｂとこのバッテリ集合体Ｂを構成する複数の小型バッテリ１を直列に接続するバッテリ接続具Ｊ１とが示されている。各小型バッテリ１は薄型の直方体形状に形成され、正極と負極とを同一端面に備える形式のものが採用されている。また、各小型バッテリ１において、両電極２はほぼ対角位置に配置されている。

バッテリ集合体Ｂは、各小型バッテリ１を長辺側の側面同士を密着させた状態で複数個を並列し、その状態で全体を図示しない結束ベルト等によって束ねることによって構成されている。より詳細には、バッテリ集合体Ｂを構成するにあたり、各小型バッテリ１は電極２が設けられた面が同一方向を向くようにしてあり、隣接する小型バッテリ１の電極２の正負の極性が小型バッテリ１の並び方向に沿って一定ピッチで交互に繰り返す向きで並列されている。

次に、バッテリ接続具Ｊ１について説明すると、バッテリ接続具Ｊ１は、図１に示すように、バッテリ集合体Ｂに対して電極２の並び方向に沿って一対が備えられる。各バッテリ接続具Ｊ１は図２に示すように、複数の金属製バスバー３とこれらを組み込むための合成樹脂製のバスバーホルダ４とから構成されている。

各バスバー３は長方形状の平板材によって形成され、それぞれは隣接する小型バッテリ１の正負電極２を挿通させるための一対の差し込み孔５が貫通して形成されている。両差し込み孔５は各電極２の形状（断面略円形のねじ軸）に合わせて円形に形成され、各電極２の外よりも僅かに大きめの孔径に形成されている。また、各バスバー３の長辺側（バッテリの並び方向に沿う側）の両側縁寄りの中央部及び短辺側（バッテリの並び方向と直交する側）の両側縁寄りの中央部には、それぞれ後述する各ばね部６との連結のための連結孔７（係止受け部）が円形状に貫通して形成されている。

バスバーホルダ４は、本体部８とこの本体部８に対してヒンジ９を介して開閉可能に接続された蓋部１０とから構成されている。本体部８は小型バッテリ１の並び方向に沿って延びる一対の側壁１１と、両側壁１１の長さ方向の両端同士を接続する一対の端面壁（図示しない）と、両側壁１１同士を一定間隔毎に連結する連結壁１２とを備え、全体として長尺の枠体形状に形成されている。バスバーホルダ４においてヒンジ９が設けられていない側の側壁１１には一定間隔毎にロック受け部１３が張り出し形成されている。各ロック受け部１３は高さ方向へ貫通して形成されている。

一方、蓋部１０はバスバーホルダ４の上面全体を閉止可能な平板状に形成され、バスバーホルダ４における一方の側壁１１であって連結壁１２と対応する部位に間欠的に配された複数のヒンジ９によって開閉可能となっている。蓋部１０には作業用開口２０が開口し、この作業用開口２０は蓋部１０が本体部８を閉じた状態で、バスバー３における両差し込み孔５を含む所定領域を露出することができる大きさに形成されている。また、蓋部１０におけるヒンジ９が設けられていない側の長辺には各ロック受け部１３と対応してロック爪１４が突出して形成されている。各ロック爪１４は、蓋部１０が閉止されると対応するロック受け部１３内に挿入されてロック受け部１３の下縁部に係止し、蓋部１０全体をロック状態に保持可能である。

バスバーホルダ４において連結壁１２相互の間には、バスバー３を収容するためのバスバー収容部１５が設けられている。すなわち、各バスバー収容部１５は長さ方向に沿って一定間隔毎に配され、いずれも高さ方向の双方向へ開口して形成され、バスバー３は上面側（蓋部１０によって閉止される側）から嵌め入れられる。

各バスバー収容部１５内には、バスバー３を変位可能に支持するためのばね部６が配され、それぞれはバスバーホルダ４と一体に設けられている。ばね部６は各バスバー収容部１５における両連結壁１２の中央部に対称に配されたもの同士を対とし、同じく両側壁１１の中央部に対称に配されたもの同士を対とした計４箇所に配されている。各ばね部６は、両端が連結壁１２あるいは側壁１１に接続された両持ち状の弾性脚１６を有しており、連結壁１２あるいは側壁１１に対し接近あるいは離間する方向への撓みが可能となっている。

弾性脚１６の長さ方向中央部には、弾性脚１６より薄肉の平板状に形成されたバスバー受け片１７が内向きかつ水平に突出し、バスバー３の側縁部を下面側から支持することができる。また、バスバー受け片１７の上面には連結軸部１８（係止部）が上向きに突出している。各連結軸部１８の外径はバスバー３の連結孔７の孔径よりもやや大きめに形成されている。かくして、各ばね部６の連結軸部１８がバスバー３の対応する連結孔７に圧入されてバスバー３と各ばね部６とが連結状態となれば、バスバー３はバスバー収容部１５のほぼ中心に合芯された状態で位置決めされる。
なお、図２に示すように、バスバー３をバスバー収容部１５内に組み込んだ状態で、各バスバー３と各ばね部６（弾性脚１６）とは非接触となる場合を示したが、バスバー３が各ばね部６を外方へ撓ませた弾接状態となるように設定してもよい。

次に、上記のように構成された本実施形態の作用効果を具体的に説明する。バッテリ接続具Ｊ１の組立て作業を説明すると、バスバーホルダ４の蓋部１０を開放状態にし、各バスバー収容部１５へバスバー３を上方から収容する。その場合、バスバー３の各連結孔７を各ばね部６の連結軸部１８に圧入させつつバスバー３の側縁部をバスバー受け片１７上に支持させる。これによって、バスバー３はバスバー収容部１５の中心部に合芯状態で位置決めされる。その後、蓋部１０を閉じてロック爪１４をロック受け部１３に挿入すると、ロック受け部１３が外方へ膨出変形してロック爪１４が貫通することができ、その結果、ロック爪１４がロック受け部１３の下縁部に係止することにより、各バスバー３がバスバーホルダ４内に組み込まれる。

こうして組み立てられたバッテリ接続具Ｊ１はバッテリ集合体Ｂとの接続現場へ搬入される。バッテリ集合体Ｂとの接続作業にあたり、まず、各電極２には円筒状のスペーサ部材１９が嵌め込まれる（図４参照）。そのうえで、バッテリ集合体Ｂのうち最も端部側に位置する小型バッテリ１の一方の電極２及び隣接する小型バッテリ１における極性の異なる電極２に対して、対応するバスバー３の両差し込み孔５へ嵌め付ける。このような作業の基準となる嵌め付け作業に伴い、他のバスバー３の差し込み孔５へも対応する小型バッテリ１の電極２が自動的に差し込まれる。

しかし、上記した基準の位置から遠ざかるにつれ、小型バッテリ１の電極２と対応するバスバー３の差し込み孔５との位置ずれ量が積み上がるため、そのままでは電極２への差し込みができなくなる事態が生じる。そのような場合には、手作業にて対象となるバスバー３をバスバー収容部１５内で適宜に変位操作する。すなわち、差し込み孔５と電極２との位置ずれ方向に合わせてバスバー３を操作すると、各ばね部６の弾性脚１６が内外方向へ撓み変形することによってバスバー３を平面方向に移動させることができ、これによって差し込み孔５と電極２との位置ずれが容易に調整される。この場合、バスバー３は当初からバスバー収容部１５の中心位置に位置決めされているため、バスバー３はいずれの方向に移動させるにしても移動距離が短くて済む、と言う効果が得られる。

上記の作業をバッテリ集合体Ｂにおける二列の電極列に対して行なった後、全ての電極２に対してナット２１にて締め込んでやれば、バッテリ接続具Ｊ１によるバッテリ接続作業が完了する。

以上のように、実施形態１によれば、各バスバー３はばね部６を撓ませることでバスバー収容部１５内を円滑に変位することができるため、電極２と差し込み孔５との位置ずれを簡単に吸収することができる。また、バッテリ接続具Ｊ１の搬送時には、バスバー３は各ばね部６によって四方から取り囲まれて平面方向における位置決めがされているため、平面方向へのがたつきが確実に防止される。また、バスバー３は各連結軸部１８との圧入により連結されていること、及び蓋部１０が閉じられている状態で蓋部１０内面との間に殆ど隙間がないことによって垂直方向についても移動規制がされるため、垂直方向へのがたつきも併せて防止される。

＜実施形態２＞
図５及び図６は本発明の実施形態２に係るバッテリ接続具Ｊ２を示している。本実施形態２では、バスバー３の周縁部に耐熱樹脂部２２を一体に形成している。耐熱樹脂部２２はバスバーホルダ４よりも耐熱性の高い合成樹脂材によって形成され、バスバー３の全周縁部にインサート成形によって形成されている。すなわち、耐熱樹脂部２２はバスバー３の周縁部を全周に沿ってほぼ均一幅をもって表裏両面から覆うとともに、バスバー３から外方へほぼ均一幅をもって張り出している。また、耐熱樹脂部２２の両長辺の中央部と両短辺の中央部には、各ばね部６Ａとの連結のための連結凹部２３（係止受け部）が設けられている。各連結凹部２３は耐熱樹脂部２２の外縁部の下面側に凹み形成され、それぞれは矢羽根状に形成されている。

一方、各ばね部６は基本的には実施形態１と同様の構成であるが、バスバー受け片１７は持たず、弾性脚１６Ａの中央部からは矢羽根状に形成された連結突起（係止部）が水平にかつバスバー３側へ向けて突出形成されている。

上記のように構成された実施形態２では、バスバー３の各連結突起２４をバスバー３の連結凹部２３へ下面側から差し込んでやれば、各連結突起２４は対応する連結凹部２３内に整合した状態で圧入される。これによって、バスバー３は各バネ部６Ａによって四方から取り囲まれた状態で保持されるため、バスバー収容部１５の中心部に位置決めされ、かつ水平方向へ抜け止めされた状態で支持される。

本実施形態においてもバスバー３は撓み可能な４つのばね部６Ａによってバッテリの並び方向及びこれと交差する方向へ変位可能に保持されているため、差し込み孔５と電極２との位置ずれを簡単に吸収することができる。また、実施形態２によれば、バスバー３が通電に伴って発熱することがあっても、バスバーホルダ４との間には耐熱性の高い樹脂材よりなる耐熱樹脂部２２が介在し、直接には接触しないようにしたため、熱害（熱変形等）の心配がない。したがって、バスバーホルダ４の材質として耐熱性の低い安価な樹脂材を選択することも可能である。
なお、他の構成は実施形態１と同様であり、同一符号を付すことで詳細な説明は省略する。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、蓋部１０を本体部８に対してヒンジ９によって一体に接続したものを示したが、別体に構成されてもよい。

（２）上記実施形態では、正負電極２が同一端面に配された形式の小型バッテリ１を例示したが、本発明は異なる端面に配される形式の小型バッテリ１にも適用可能である。
（３）上記実施形態では各ばね部６，６Ａをバスバーホルダ４に一体に形成したが、別体に形成してバスバーホルダ４に組み付けるようにしてもよい。
（４）上記実施形態ではばね部６，６Ａはバスバー３を四方から取り囲むように配置したが、少なくともバッテリの並び方向にさえ配置されていれば良く、これと直交する向きのものは省略が可能である。
（５）なお、各ばね部６，６Ａとバスバー３側との連結構造は種々の形式が考えられ、決して限定されるべきものではない。
（６）実施形態２では耐熱樹脂部２２の形成領域がバスバー３の全周縁部であったが、各ばね部６Ａと接する部分のみに限定して形成するようにしてもよい。

１…小型バッテリ
２…電極
３…バスバー
４…バスバーホルダ
５…差し込み孔
６，６Ａ…ばね部
７…連結孔（係止受け部）
１５…バスバー収容部
１８…連結軸部（係止部）
２２…耐熱樹脂部
２３…連結凹部（係止受け部）
２４…連結突起（係止部）

Claims (5)

1. 複数のバッテリを並べ隣接するバッテリの異なる極性の電極同士を接続させることによって、前記各バッテリを直列に接続するバッテリ接続具であって、
   極性の異なる前記電極へ差し込み可能な一対の差し込み孔が貫通し導電材にて形成された複数のバスバーと、各バスバーを組み込み可能で合成樹脂材にて形成されたバスバーホルダとからなるとともに、
   前記バスバーホルダは各バスバーを組み込むためのバスバー収容部が前記バッテリの並び方向に沿って複数個所に形成されかつこのバスバー収容部は前記電極と対向する側が開口して形成され、また、前記バスバー収容部内には、前記バッテリの並び方向にばね部が配され、このばね部が前記バスバーに連結されることにより、前記バスバーがバッテリの並び方向へ変位可能となっていることを特徴とするバッテリ接続具。
2. 前記ばね部は、前記バスバーにおける前記バッテリの並び方向に沿った両側縁部に連結される他の対も備えられていることを特徴とする請求項１記載のバッテリ接続具。
3. 前記各ばね部には係止部が一体に形成され、前記バスバー側には前記係止部と係止する係止受け部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のバッテリ接続具。
4. 前記バスバーの周縁部のうち少なくとも前記ばね部と連結する部位には、前記ばね部よりも耐熱性の高い樹脂材にて形成された耐熱樹脂部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のバッテリ接続具。
5. 前記耐熱樹脂部は、前記バスバーに対しインサート成形によって一体に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のバッテリ接続具。

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