JP2012186063A - 電池接続アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】配置の際に必要なスペースを小さくすることが可能な電池接続アセンブリを提供する。
【解決手段】正極及び負極の電極端子１３Ａ，１３Ｂを有する単電池１１を複数個並べて構成された電池モジュール１０における隣り合う電極端子１３Ａ，１３Ｂの間を接続する複数の接続部材２３，２４と各接続部材２３，２４を保持する複数の接続ユニット２１，２２とを備えた電池接続アセンブリ２０の各接続ユニット２１，２２には、基端側を軸として回転可能な係止片３３と、当該接続ユニット２１，２２における係止片３３を係止する収容係止壁３９と、隣りの接続ユニット２１，２２における係止片３３を係止する連結係止壁４２とが備えられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池接続アセンブリに関する。

電気自動車やハイブリッド車用の電池モジュールは、正極及び負極の電極端子を有し、扁平な形状の複数の単電池を電極端子を有する面における短径方向に並べて配列して構成されている。これら隣り合う単電池の電極端子間が接続部材（バスバー）で接続されることにより複数の単電池が直列や並列に接続されるようになっている（特許文献１参照）。

ここで、接続部材の取付作業を簡素化等するために、特許文献２に示すように、複数の樹脂製の接続ユニットに接続部材を収容し、これら接続ユニット同士を連結した電池接続アセンブリを複数の単電池に一体的に装着することが考えられた。

この特許文献２では、各接続ユニットの並び方向の一方の側に設けられた係合部と、各接続ユニットの並び方向の他方の側に設けられた被係合部との係合により各接続ユニットが連結されるようになっている。

特開平１１−０６７１８４号公報 特開２０１１−８９５７号公報

ところで、上記した特許文献２の構成は、隣り合う接続ユニットの連結のために各接続ユニットに係合部及び被係合部を設けているが、連結の端部に配された接続ユニットについては、隣の接続ユニットとの連結に用いられない係合部や被係合部が残されることになる。このような連結に用いられない係合部や被係合部が残されて突出していると電池接続アセンブリの装着の際に余分なスペースが必要になり、電池モジュールの小型化や省スペース化の際の障害となることが懸念される。

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、配置の際に必要なスペースを小さくすることが可能な電池接続アセンブリを提供することを目的とする。

本発明は、正極及び負極の電極端子を有する単電池を複数個並べて構成された電池モジュールにおける隣り合う電極端子間を接続する複数の接続部材と前記各接続部材を保持する複数の接続ユニットとを備えた電池接続アセンブリであって、
前記各接続ユニットには、基端側を軸として回転可能な係止片と、前記接続ユニットにおける前記係止片を係止する収容係止部と、隣りの接続ユニットにおける前記係止片を係止する連結係止部と、が備えられているところに特徴を有する。

本構成によれば、接続ユニットの連結の際には、係止片を隣の接続ユニットの連結係止部に順次係止させることができる。一方、連結した接続ユニットの端部については、連結に用いられない係止片が生じるが、この係止片については、当該接続ユニットの収容係止部に係止させることができる。これにより、電池接続アセンブリの端部（接続ユニットの並び方向の端部）に残された係止片ためのスペースが不要になるため、電池接続アセンブリの配置の際に必要なスペースを小さくすることができる。

上記構成に加えて以下の構成を備えればより好ましい。
（１）前記係止片は、並んで設けられた一対の撓み片と、前記各撓み片の先端部にて互いに背き合う方向に突出する一対の係止爪部とを有し、前記係止爪部は、前記撓み片の復元変形により前記収容係止部及び連結係止部に係止されるため、簡易な構成で、確実に係止片を係止させることができる。

（２）前記係止片は、前記接続ユニットを貫通して前記収容係止部に係止されているため、係止片を収容係止部に係止させる構成を簡素化することができる。また、収容係止部を突出させることなく接続ユニットに設けることが可能になる。

（３）前記係止片は、前記接続ユニットを貫通して前記連結係止部に係止されているため、係止片を連結係止部に係止させる構成を簡素化することができる。また、連結係止部を突出させることなく接続ユニットに設けることが可能になる。

本発明によれば、電池接続アセンブリの配置の際に必要なスペースを小さくすることが可能になる。

実施形態１の電池接続アセンブリの一部を拡大して表した平面図 図１のＡ−Ａ断面図 図１のＢ−Ｂ断面図 樹脂ケースを示す平面図 係止片の付近を拡大して表した斜視図 複数の単電池に装着される各接続ユニットの配置を概略的に説明する図 電池モジュールの一部を拡大して表した図

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１を図１〜図７を参照しつつ説明する。
本実施形態の電池接続アセンブリ２０は、図７に示すように、正極及び負極の電極端子１３Ａ，１３Ｂを有する複数の単電池１１を備えた電池モジュール１０において隣り合う単電池１１の電極端子１３Ａ，１３Ｂ（正極を１３Ａ，負極を１３Ｂとして図示）間を接続部材２３，２４により接続するものである。この電池接続アセンブリ２０が取り付けられた電池モジュール１０は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両の駆動源として使用される。以下では、上下方向については、図７の紙面手前側を上方、紙面奥方を下方とし、前後方向については、図７の左方を前方、右方を後方として説明する。

電池モジュール１０は、図６に概略的に示すように、例えば８個（複数個）の単電池１１と、８個の単電池１１を直列に接続する接続部材２３，２４を有する電池接続アセンブリ２０とを備えて構成されている。
単電池１１は、内部に図示しない発電要素が収容された扁平な直方体状の本体部１２と、本体部１２の上面から突出する端子部１３とを有する。

端子部１３は、中心部にネジ孔を有するナット形であって、前後一対の角筒形の電極端子１３Ａ，１３Ｂと、一対の電極端子１３Ａ，１３Ｂの中間部に設けられた角筒状の電圧検知用の端子１３Ｃとからなる。
電圧検知用の端子１３Ｃにより電極端子１３Ａ，１３Ｂのほぼ中間の電圧を検知できる。

８個の単電池１１の配列は、前後方向に２個（複数）並べられているとともに、左右方向には４個（複数）並べられている。各単電池１１の向きは、左右に隣り合う電極端子１３Ａ，１３Ｂの極性が反対になるように配置される。これら８個の単電池１１は図示しない保持板によって固定されている。

電池接続アセンブリ２０は、２個（複数）の接続ユニット２１，２２を備えて構成されている。なお、本実施形態では、左右に並んだ接続ユニット２１，２２の後端部側の形状が異なるものが用いられており、また、左側の接続ユニット２１については、２つの分割ユニット２１Ａ，２１Ｂを備えて構成され、これら分割ユニット２１Ａ，２１Ｂ間が長尺接続部材２４を介して接続され電池接続アセンブリ２０のボルト締め前には分割ユニット２１Ａ，２１Ｂの間がわずかに移動可能となっている。
接続ユニット２１，２２は、共に、図１に示すように、電池モジュール１０における隣り合う電極端子１３Ａ，１３Ｂ間を接続する接続部材２３，２４と、電圧検知用の端子１３Ｃに接続される電圧検知端子２５と、接続部材２３，２４及び電圧検知端子２５を保持する樹脂ケース２６，２７とから構成されている。

接続部材２３，２４は、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属からなり、左右方向に異極の電極端子１３Ａ，１３Ｂ間を接続する短尺接続部材２３と、短尺接続部材２３よりも長く前後方向に異極の電極端子１３Ａ，１３Ｂ間を接続する長尺接続部材２４とを有する。
短尺接続部材２３は、左右に接続する電極端子１３Ａ，１３Ｂ間の寸法に応じた長さの略長方形の板状をなし、ボルトＢＴの軸部が挿通される円形状の通し孔２３Ａが左右方向（接続方向）に一対貫通形成されている。

長尺接続部材２４は、接続する電極端子１３Ａ，１３Ｂ間の寸法に応じた長さ（長尺）の板状をなし、前後の端部側には、ボルトＢＴの軸部が挿通される通し孔２４Ａが一対貫通形成されている。
この通し孔２４Ａの形状は、前後方向（接続方向）に長い長円形状、または円形状をなす。
長尺接続部材２４の左右の側縁のうち、前後方向において通し孔２４Ａの位置の近傍には、当該側縁を段差状に切り欠いて形成された切欠部２４Ｃが左右一対形成されている。

電圧検知端子２５は、単電池１１の電圧を検知するためのものであって、矩形状の平板部の後方に電圧検知用電線Ｗが圧着される圧着部を備える。
平板部の中心部にボルトＢＴの軸部を挿通可能な円形の通し孔２５Ａが形成されている。圧着部は、電圧検知用電線Ｗの端末において露出させた芯線部分を圧着する。
電圧検知用電線Ｗは、図示しない電池ＥＣＵに接続される。電池ＥＣＵは、マイクロコンピュータ、素子等が搭載されたものであって、単電池１１の電圧・電流・温度等の検知、各単電池１１の充放電コントロール等を行うための機能を備えた周知の構成のものである。

樹脂ケース２６，２７は、合成樹脂製であって、共に、図４に示すように（図４では左右の樹脂ケース２６,２７の共通部分の構成を図示）、短尺接続部材２３を収容する短尺用収容部２８と、長尺接続部材２４を収容する長尺用収容部２９と、短尺用収容部２８と長尺用収容部２９との間を接続する平板状の接続板部３０と、この接続板部３０に設けられ電圧検知端子２５を収容する検知用収容部３１とを備えている。

短尺用収容部２８は、樹脂ケース２６（２７）の前端部に設けられているとともに、短尺接続部材２３が載置される底板２８Ａと、短尺接続部材２３を包囲する角筒状の収容壁２８Ｂと、短尺接続部材２３を短尺用収容部２８内に保持する一対の保持部２８Ｃとが設けられている。

底板２８Ａは、収容壁２８Ｂの左右方向の中間部において対向する収容壁２８Ｂの基端部間を連結する。
この底板２８Ａの左右は矩形状の開口部となっており、この開口部に、円筒形状の電極端子１３Ａ，１３Ｂが進入可能となっている。
収容壁２８Ｂは、工具等が短尺接続部材２３やボルトＢＴの頭部に接触して短絡することを防止できる高さに設定されている。

保持部２８Ｃは、収容壁２８Ｂのうち、底板２８Ａの前後の端部の上方に形成されており、短尺接続部材２３の縁部の上面側に係止して短尺接続部材２３の離脱を規制する。
各保持部２８Ｃは、下方に向けて傾斜状に突出寸法が高くなる傾斜面を有する形状であって、その下端は、収容壁２８Ｂの内面に対して段差状に突出している。この係止部は、左右一対のスリットの間に形成された撓み片３６の先端部に形成されている。そして、短尺接続部材２３の側縁を一方の係止部の下方に進入させ、他方の側縁を傾斜面に摺接させて係止部の下に押し込むことにより、短尺接続部材２３が装着される。

長尺用収容部２９は、長尺接続部材２４が載置される底板２９Ａと、長尺接続部材２４を包囲する周壁２９Ｂと、周壁２９Ｂの内面側に突出し、長尺接続部材２４の側縁部の上面側に係止する複数の保持部２９Ｃと、長尺接続部材２４の切欠部２４Ｃに係合することにより長尺接続部材２４の前後方向の移動（位置ずれ）を所定範囲内で許容する係合凸部２９Ｄとが設けられている。
底板２９Ａの前方には、底板２９Ａが設けられていない開口部が形成されている。開口部は、電極端子１３Ａ，１３Ｂの上端部が進入可能な部分である。
周壁２９Ｂは、工具等が電極端子１３Ａ，１３Ｂ及び接続部材２３，２４に接触して短絡することを防止できる高さで形成されている。

保持部２９Ｃは、周壁２９Ｂの前後方向に複数箇所、左右一対設けられており、それぞれ周壁２９Ｂの基端部から内方側に左右一対突出している。各保持部２９Ｃは、下方に向けて傾斜状に突出寸法が高くなる傾斜面を有する形状であって、下端は、周壁２９Ｂに対して段差状に突出している。この保持部２９Ｃは、左右一対のスリットの間に形成された撓み片の先端部に形成されている。

係合凸部２９Ｄの前後方向の長さは、切欠部２４Ｃの前後方向の長さよりもやや短く、この長さの差が所長尺接続部材２４が前後方向にスライド移動可能なクリアランスの範囲となっている。
検知用収容部３１は、電圧検知用の端子１３Ｃの上端部が進入可能な矩形状の開口部を有する。

ここで、本実施形態の接続ユニット２１，２２（の樹脂ケース２６，２７）は、隣りの接続ユニットと連結するための構成が備えられている。
具体的には、接続ユニット２１，２２の接続板部３０には、接続板部３０の一方の側縁部に設けられ基端側を軸として回転可能な係止片３３と、係止片３３の近傍に設けられ係止片３３が挿通される収容孔４０と、収容孔４０に挿通された係止片３３を係止する収容係止壁３９（本発明の構成である「収容係止部」の一例）と、係止片３３及び収容係止壁３９とは、左右方向（接続ユニット２１，２２の並び方向）の反対側に設けられ隣りの接続ユニットの係止片３３が挿通される連結孔４１と、図２に示すように、連結孔４１に挿通された係止片３３が係止する連結係止壁４２（本発明の構成である「連結係止部」の一例）とを備えている。

係止片３３は、図５に示すように、接続板部３０に沿って板状に延出された板状延出部３４と、板状延出部３４の基端側（接続板部３０の側縁との接続部分）に設けられ可撓性を有するヒンジ部３５と、板状延出部３４の底面の前後に平行に並んで設けられた一対の撓み片３６と、撓み片３６の先端部にて互いに背き合う方向に突出する一対の係止爪部３７と、一対の撓み片３６の間に設けられ撓み片３６の過度撓みを規制する過度撓み規制片３８とを備えている。

ヒンジ部３５は、板状延出部３４の板厚を厚くした接続部分から板状延出部３４の板厚（及び接続板部３０の板厚）よりも肉薄にして接続板部３０の側縁に一体に連なるように形成されている。このように肉薄に形成することで、接続板部３０と同一平面上に配された板状延出部３４が下方に１８０度回転して、接続板部３０と板状延出部３４とが重なるように配置することができる。

一対の撓み片３６と、過度撓み規制片３８との間には隙間が形成されており、この隙間により撓み片３６の過度撓み規制片３８側への撓み変形が可能となっているとともに、過度撓み規制片３８に当接することで、これ以上の撓み変形が規制されている。

係止爪部３７は、撓み片３６から段差状に突出する段差面３７Ａを有し、その先端側の側縁は、角が取られた傾斜面とされており、係止片３３を収容孔４０や連結孔４１に係止させる際に、傾斜面が孔縁に当接して係止片３３を孔内に案内できるとともに、係止片３３が収容孔４０や連結孔４１を貫通すると撓み片３６が復元変形して段差面３７が収容係止壁３９や連結係止壁４２に係止して抜け止めされる。

収容孔４０及び連結孔４１は共に一対の撓み片３６が進入可能な大きさの矩形の貫通孔であり、前後方向（係止片３３の延出方向と直交する方向）の位置は、共に、係止片３３の位置と同じである（収容孔４０及び連結孔４１の並び方向に係止片３３が形成されている）。また、収容孔４０及び連結孔４１の前後方向の径は、係止片３３の進入を許容しつつ係止爪部３７が係止孔４０，４１の孔縁（凹部の内壁の縁）に係止する大きさである。

収容係止壁３９は、長方形の板状であって、接続板部３０の上面における収容孔４０の前後において上方に立設されている。収容係止壁３９の内面側は、収容孔４０の内壁と面一に形成されており、収容係止壁３９の上端に係止片３３の係止爪部３７の段差面３７Ａが係止して抜け止めされる。
連結係止壁４２は、長方形の板状であって、図２に示すように、接続板部３０の底面における連結孔４１の前後において下方に立設されている。連結係止壁４２の内面側は、連結孔４１の内壁と面一に形成されており、連結係止壁４２の下端に係止片３３の係止爪部３７の段差面３７Ａが係止して抜け止めされる。

次に、電池接続アセンブリ２０の取り付けについて説明する。
まず、一方の接続ユニット２１を構成する樹脂ケース２６（隣の接続ユニット２２側に係止片３３が配される接続ユニット２１）の係止片３３の撓み片３６を連結孔４１に進入させ係止爪部３７を連結係止壁４２に係止させる。他方の接続ユニット２２を構成する樹脂ケース２７（係止片３３を有する側に隣の接続ユニットが配されない接続ユニット２２）の係止片３３の撓み片３６を収容孔４０に進入させ係止爪部３７を収容係止壁３９に係止させる。これにより、隣り合う接続ユニット２１，２２を構成する樹脂ケース２６，２７が係止片３３により連結された状態となるとともに、樹脂ケース２７において連結に用いられない係止片３３が突出することがない（図１参照）

次に、一方の樹脂ケース２６の分割ケース２６Ａ，２６Ｂが連なるように並べ、各収容部２８，２９，３１に各接続部材２３，２４及び電圧検知端子２５を装着した接続ユニット２１を形成する。また、他方の樹脂ケース２７の各接続部材２３，２４及び電圧検知端子２５を各収容部２８，２９，３１に装着した接続ユニット２２を形成する。

次に、検知用収容部３１の裏側には、図示しない位置決め部が凹設されており、この位置決め部が単電池１１の各電圧検知用の端子１３Ｃに嵌合して位置決めされるように装着する（図７）。
そして、長尺接続部材２４の一方の通し孔２３ＡにボルトＢＴの軸部を通し、長尺接続部材２４を電極端子１３Ａ，１３Ｂとの間でボルト締めする。

次に、長尺接続部材２４の他方の通し孔２３ＡにボルトＢＴの軸部を通し、電極端子１３Ａ，１３Ｂにボルト締めする。
次に、各短尺接続部材２３を各電極端子１３Ａ，１３ＢにボルトＢＴによりボルト締めし、電圧検知端子２５の通し孔２５ＡにボルトＢＴの軸部を通し、電圧検知用の端子１３Ｃにボルト締めする。なお、短尺接続部材２３のボルト締めを長尺接続部材２４のボルト締めの前に行うことも可能である。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）各接続ユニット２１，２２には、基端側を軸として回転可能な係止片３３と、当該接続ユニット２１，２２における係止片３３を係止する収容係止壁３９（収容係止部）と、隣りの接続ユニット２１，２２における係止片３３を係止する連結係止壁４２（連結係止部）とが備えられている。
このように、本実施形態によれば、接続ユニット２１，２２の連結の際には、係止片３３を隣の接続ユニット２１，２２の連結係止壁４２（連結係止部）に順次係止させることができる。一方、連結した接続ユニット２２の端部については、連結に用いられない係止片３３が生じるが、この係止片３３を基端側を軸として下方に回転させて収容係止壁３９（収容係止部）に係止させることができる。これにより、電池接続アセンブリ２０の端部（接続ユニット２１，２２の並び方向の端部）に突出する係止片のスペースが不要になるため、電池接続アセンブリ２０の配置の際に必要なスペースを小さくすることができる。

（２）係止片３３は、並んで設けられた一対の撓み片３６と、各撓み片３６の先端部にて互いに背き合う方向に突出する一対の係止爪部３７とを有し、係止爪部３７は、撓み片３６の復元変形により収容係止壁３９（収容係止部）及び連結係止壁４２（連結係止部）に係止されるため、簡易な構成で、確実に係止片３３を係止させることができる。

（３）係止片３３は、接続ユニット２１，２２の接続板部３０を貫通して収容係止壁３９（収容係止部）に係止されているため、係止片３３を収容係止壁３９に係止させる構成を簡素化することができる。また、収容係止壁３９を側端部に突出させることなく接続ユニット２１，２２に設けることが可能になる。

（４）係止片３３は、接続ユニット２１，２２を貫通して連結係止壁４２（連結係止部）に係止されているため、係止片３３を連結係止壁４２に係止させる構成を簡素化することができる。また、連結係止壁４２を側端部に突出させることなく接続ユニット２１，２２に設けることが可能になる。

＜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、隣り合う接続ユニット２１，２２の形状が異なるものを用いたが、同一構成の接続ユニットを複数用いて、隣り合う接続ユニット２１，２２の形状が同一のものを連結するようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、係止片３３を係止させる構成として、共に貫通孔である連結孔４１及び収容孔４０を設けたが、このような貫通孔に限られない。例えば、接続ユニット（の接続板部３０）の上面側（一方の面側）に係止片３３による連結のために凹設した連結係止凹部（連結係止部）を用い、接続ユニット（の接続板部３０）の底面側（他方の面側）に係止片３３の収容のために凹設した収容係止凹部（収容係止部）を用いるようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、単電池１１の端子部１３がナット形であり、別部材のボルトＢＴを用いて締結する構成であったが、これに限らず、端子部１３が外周面にネジ溝を有する棒状の軸部を有する構成とし、別部材のナットを接続部材２３，２４の上方から締結することにより、接続部材２３，２４を端子部１３に固定する構成としてもよい。なお、この場合には、各接続部材２３，２４の通し孔２３Ａ，２４Ａには、電極端子１３Ａ，１３Ｂの軸部が通されることになる。

（４）上記実施形態では、複数の単電池１１を直列に接続する場合について説明したが、これに限られず、複数の単電池１１を並列（直列及び並列）に接続する場合について適用してもよい。
（５）電池モジュール１０を構成する単電池１１の数については、８個としたが、これに限られず、７個以下又は９個以上でもよく、これに伴って電池接続アセンブリの構成も単電池１１の数に応じて任意に設定することができる。

１０…電池モジュール
１１…単電池
１３…端子部
１３Ａ，１３Ｂ…電極端子
２０…電池接続アセンブリ
２１，２２…接続ユニット
２３…短尺接続部材
２４…長尺接続部材
２５…電圧検知端子
２６，２７…樹脂ケース
２６Ａ，２６Ｂ…分割ケース
２８…短尺用収容部
２９…長尺用収容部
３０…接続板部
３１…検知用収容部
３３…係止片
３４…板状延出部
３５…ヒンジ部
３６…撓み片
３７…係止爪部
３８…過度撓み規制片
３９…収容係止壁（収容係止部）
４０…収容孔
４１…連結孔
４２…連結係止壁（連結係止部）
Ｗ…電圧検知用電線

Claims (4)

1. 正極及び負極の電極端子を有する単電池を複数個並べて構成された電池モジュールにおける隣り合う電極端子間を接続する複数の接続部材と前記各接続部材を保持する複数の接続ユニットとを備えた電池接続アセンブリであって、
   前記各接続ユニットには、基端側を軸として回転可能な係止片と、当該接続ユニットにおける前記係止片を係止する収容係止部と、隣りの接続ユニットにおける前記係止片を係止する連結係止部と、が備えられている電池接続アセンブリ。
2. 前記係止片は、並んで設けられた一対の撓み片と、前記各撓み片の先端部にて互いに背き合う方向に突出する一対の係止爪部とを有し、前記係止爪部は、前記撓み片の復元変形により前記収容係止部及び連結係止部に係止されることを特徴とする請求項１記載の電池接続アセンブリ。
3. 前記係止片は、前記接続ユニットを貫通して前記収容係止部に係止されていることを特徴とする請求項２記載の電池接続アセンブリ。
4. 前記係止片は、前記接続ユニットを貫通して前記連結係止部に係止されていることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の電池接続アセンブリ。

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