JP5225255B2

JP5225255B2 - 電池間接続装置

Info

Publication number: JP5225255B2
Application number: JP2009273781A
Authority: JP
Inventors: 亮桑原; 祐建部; 琢男佐々木
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: JP2011119075A

Description

本発明は、電池間を接続する装置に関する。

近年、リチウムイオン電池などを用いたラミネートセルと呼ばれる薄板状の電池（ここでは、これを「セル電池」と呼ぶ）が開発されている。この種のセル電池は薄く形成されているので、複数枚を厚み方向に隣接配置することで、比較的大容量の電池パックをコンパクトに構成することができる。その場合、電池パックの複数枚のセル電池は互いに直列及び／又は並列に電気的に接続される。

また、各セル電池若しくは複数枚のセル電池の電極端子に対し対の電圧監視用ケーブルを超音波溶着などにより接続することもある。その場合には、対の電圧監視用ケーブル間の電位差を用いてセル電池の電圧を監視することが可能になる。

従来、セル電池間の接続は、セル電池の電極端子を溶接することで行われていた。このため、接続後にセル電池に不具合が見つかると、接続されている複数のセル電池を一括廃棄することになり、コストパフォーマンスが非常に悪い。

最近では、セル電池間の接続を溶接以外の手段で行うことが提案されている。例えば特許文献１においては、バスバーと呼ぶ別部品を用い、セル電池の電極端子を折り曲げてバスバーに押し付けることで、セル電池間の接続を行う。これによれば、必要に応じてセル電池間の接続を解放することが可能になる。

特開２００７−２６５９４５号公報

しかしながら、電圧監視用ケーブルとセル電池との接続が超音波溶着などにより行われている場合には、その接続を解放することが困難若しくはできない。これは、セル電池を単体で交換しようとする場合の障害の一つである。そのため、接続後にセル電池に不具合が見つかった場合には、結局は電池パック内の複数のセル電池を一括廃棄することになってしまう。

それ故に本発明の課題は、電圧監視用ケーブルをセル電池に容易に解放可能な状態で接続できる電池間接続装置を提供することにある。

本発明の一態様によれば、セル本体と該セル本体から突出した電極端子とを有するセル電池を接続するための電池間接続装置であって、前記電極端子に着脱自在に接続可能な弾性接触片をもつ導電性の連結端子と、前記連結端子を保持し、かつ前記電極端子を前記弾性接触片に対向させるベースと、前記電極端子および前記弾性接触片の少なくとも一方を押圧して変位させ、これにより前記電極端子及び前記弾性接触片を互いに圧接させる操作手段としての押圧クリップとを有し、該連結端子は、前記セル電池の電圧を監視するための電圧監視用ケーブルを着脱自在に接続可能な電圧監視用端子を有することを特徴とする電池間接続装置が得られる。

前記ベースは前記電極端子を受け入れるための収容部を有し、前記押圧クリップは、前記収容部に挿入される際に、前記電極端子を押圧して変位させ、これにより前記電極端子を前記弾性接触片に圧接させるものであり、前記電圧監視用端子は、前記ベースの外部から前記電圧監視用ケーブルを着脱可能になっていてもよい。

前記押圧クリップは、前記ベースに装着される際に、前記弾性接触片を押圧して変位させ、これにより前記弾性接触片を前記電極端子に圧接させるものであり、前記ベースは回路基板に搭載され、前記回路基板上には前記電圧監視用端子を形成する電圧監視用パッドを有し、前記電圧監視用パッドと前記連結端子とは前記回路基板上に形成した電圧監視用引出配線により接続されていてもよい。

本発明の一態様による電池間接続装置は、電圧監視用ケーブルをセル電池に容易に解放可能な状態で接続できるため、不良のセル電池のみを交換可能にすることに寄与する。

本発明の第１実施例に係る電池間接続装置を複数のセル電池とともに一部分解状態で示す斜視図。図１の電池間接続装置によって接続可能なセル電池の一例の斜視図。図１の要部のみの拡大図。図１の電池間接続装置の電池接続前の状態を示す一部の平面断面図。図４の電池間接続装置の電池接続前の状態を示す要部のみの平面断面図。図４の電池間接続装置の電池接続後の状態を示す要部のみの平面断面図。図４の電池間接続装置に含まれた第１の連結端子の斜視図。図４の電池間接続装置に含まれた第２の連結端子の斜視図。図１の電池間接続装置に接続可能な正極ケーブルの斜視図。図１の電池間接続装置に接続可能な電圧監視用ケーブルの斜視図。図１の電池間接続装置の使用状態を示す外観斜視図。図８の電池間接続装置に含まれたベースおよび押圧クリップを透視化した状態の斜視図。図９の拡大平面図。（ａ）〜（ｄ）は様々な接続形態を説明するための斜視図。本発明の第２実施例に係る電池間接続装置を複数のセル電池とともに示す斜視図。図１２に示す電池間接続装置の被接続状態での内部機構の状態を示す模式図。図１２に示す電池間接続装置の接続状態での内部機構の状態を示す模式図。図１２とは異なる下方側から見た斜視図。図１２に示す電池間接続装置に含まれた基板を下方側から見た斜視図。

以下、本発明を実施するための幾つかの形態を実施例を用いて説明する。

(第１実施例)
図１〜図７を参照して、本発明の第１実施例に係る電池間接続装置を説明する。

図１は、電池間接続装置１の構成を示す斜視図である。図１において、電池間接続本体２により、複数のセル電池、例えば、８枚のラミネートセル３が直列に連結されている。ここで、ラミネートセル３は、図２に示すように、セル本体４から、第１の電極端子(正極)５と第２の電極端子(負極)６とが同じ方向に延出されているタイプのものである。

電池間接続本体２は、図１および図３に示すように、プラスチック製のベース７、第１の連結端子８、第２の連結端子９、および押圧クリップ１０を含んでいる。ベース７には、収容部７ａと、ラミネートセル３の第１の電極端子(正極)５と第２の電極端子(負極)６が挿通可能なスリット７ｂが収容部７ａの上面と下面に、ラミネートセル３の配列ピッチと等しいピッチＬ１で形成されている。また、第１の連結端子８及び第２の連結端子９は、図１に示すベース７のリブ７ｃに固定されている。

図６Ａは、第１の連結端子８を示す。連結端子本体１２は、対向する２つの弾性接触片８ａ、その先端側に接点部１３を有し、その基端側には電源用端子１４と電圧監視用端子１５とを有している。電源用端子１４と電圧監視用端子１５はいずれもピン形状を有するが、電源用端子１４の方が、電圧監視用端子１５より幅広に形成されている。第１の連結端子８と第２の連結端子９との差異は、電源用端子１４が有るか否かである。即ち、第１の連結端子８は電源用端子１４を有し、第２の連結端子９は電圧監視用端子１５のみを有する。第１の連結端子８はベース７の両端部にのみ位置して正極ケーブル１６と負極ケーブル１８が電源用ケーブル又は入出力用ケーブルとして接続される。第２の連結端子９はベース７の両端部間の全体に亘り間隔をおいて配置され、温度監視用ケーブル１７が接続される。

第１の連結端子８、第２の連結端子９、および押圧クリップ１０の各々は、電極端子と接触して電気的導通を図るため、その材質についてはりん青銅等、一般的にバネ鋼材として使用されている材質を適用する。なお、押圧クリップ１０には、対向する２枚の押圧片１０ａと、押圧片１０ａの一端部間を連結するプラスチック製のつまみ部１１と電源用ケーブル１６，１８が挿通するケーブル挿通溝１０ｂと、電圧監視用ケーブル１７が挿通する電圧監視用ケーブル挿通溝１０ｃとが設けられている。押圧片１０ａの先端は互いに離れる方向に広がっている。

また、ラミネートセル３の配列ピッチＬ１、第１の連結端子８(又は第２の連結端子９)の接点間距離Ｌ２、押圧クリップ１０の２枚の押圧片間距離Ｌ４、先端の広がり幅Ｌ３の各部寸法の間には、
Ｌ４＜Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ３
の関係が成立している。

正極ケーブル１６及び電圧監視用ケーブル１７の詳細を図７Ａ及び図７Ｂにそれぞれ示している。正極ケーブル１６は、大電流に耐え得る太さの導線と、出力用ケーブル端子１９を備えている。負極ケーブル１８としては、正極ケーブル１６と同じものを用い得る。電圧監視用ケーブル１７の導線及びケーブル端子２０は、正極ケーブル１６及び負極ケーブル１８のそれよりも細いものを用いる。

次に、上述した電池間接続装置１の組み立ておよび作用について説明する。

ピッチＬ１で配列させたラミネートセル３の電極端子を、ベース７に設けてあるスリット７ｂに挿通する。このとき、ベース７の収容部７ａ内には予め第１の連結端子８又は第２の連結端子９が装着されてはいるが、Ｌ２＜Ｌ１の関係があるため、ラミネートセル３の第１の電極端子(正極)５および第２の電極端子(負極)６は剛性が低くても、干渉するものが無く（電極端子と連結端子は接しない）、容易にスリット７ｂに挿通が可能となる。その後、押圧クリップ１０を収容部７ａに装着すると、Ｌ１＞Ｌ４の関係から、第１の電極端子(正極)５及び第２の電極端子(負極)６は、押圧クリップ１０の押圧片１０ａ内側に位置する第１の連結端子８(第２の連結端子９)の接点部１３に向かってそれぞれシフト（変位）する。その結果、Ｌ４＜Ｌ２＜Ｌ１の関係があるので、第１の電極端子(正極)５および第２の電極端子(負極)６は、第１の連結端子８(又は第２の連結端子９)の接点部１３に接触し、さらには、第１の連結端子８(又は第２の連結端子９)の接点部１３の変位をも引き起こし、接点部１３が付勢された状態が維持される。

図８には、ラミネートセル３を８枚装備した状態の外観を、図９には、ベース７および押圧クリップ１０を透視化した状態を、図１０には、透視化しさらに上から見た図を、それぞれ示す。千鳥状に配列された第２の連結端子９により、隣接するラミネートセル３の第１の電極端子５と第２の電極端子６とが電気的に接続される。この結果、本実施例においては８枚のラミネートセル３が直列に連結されることになる。

両端に位置する第１の連結端子８には、電源用端子１４が設けてあり、正極ケーブル１６と負極ケーブル１８とがそれぞれ接続される。また、すべての連結端子８，９に電圧監視用端子１５が設けてあるため、電圧監視用ケーブル１７を容易に解放可能に接続することができる。したがって、電圧監視用端子１５に電圧監視用ケーブル１７を接続して、すべてのラミネートセル３の第１及び第２の電極端子５，６の電位をモニタリングすることで、各ラミネートセル３の電圧を常時モニタリングすることができる。

押圧クリップ１０のつまみ１１には、図１及び図３に示すように、正極ケーブル１６、負極ケーブル１８、及び電圧監視用ケーブル１７が挿通される部位にそれぞれ溝が形成されているため、押圧クリップ１０が装着された状態でも、ケーブルの着脱が可能である。また、ケーブルを接続したままの状態で、押圧クリップ１０の着脱も可能となる。

よって、第１及び第２の連結端子８，９に正極ケーブル１６、負極ケーブル１８、及び電圧監視用ケーブル１７が夫々接続されていれば、隣接するラミネートセル３の第１の電極端子(正極)５と第２の電極端子(負極)６とを電気的に接続する動作の中に、電圧をモニタリングする系の構築が含まれることになる。

図１１（ａ）には、正極ケーブル１６または負極ケーブル１８が接続される、端に位置する第１の連結端子８に正極ケーブル１６および電圧監視用ケーブル１７が接続されている図を示している。また図１１（ｂ）には、それ以外の電圧監視用ケーブル１７のみが接続されている図を示している。場合によっては、正極ケーブル１６または負極ケーブル１８が接続されない第２の連結端子９にも、図１１（ｃ）に示す第１の連結端子８を適用して、図１１（ｄ）のような形態をとり、部品共通化を図ってもよい。

上述した電池間接続装置によると、第１及び第２の連結端子８，９に一体的に設けてある電圧監視用端子１５を経由して第１及び第２の電極端子５，６の電位をモニタリングでき、結果、各ラミネートセル３の電圧を知り得る。また、押圧クリップ１０のつまみ部１１がケーブル類を挿通可能な形状を有するので、押圧クリップ１０を装着した状態でケーブル類の着脱が可能であるし、ケーブル類を接続したままの状態で押圧クリップ１０を着脱することが可能である。

(第２実施例)
図１２〜１６を参照して、本発明の第２実施例に係る電池間接続装置を説明する。

図１２において、ラミネートセル３は、第１実施例で取り扱ったラミネートセルと同型であり、ラミネートセル本体４から、電極端子Ａ(正極)５と電極端子Ｂ(負極)６とが、同じ方向に延出されているタイプのものである。基板４０１を介してラミネートセル３間の接続が図られ、その結果、例えば４枚のラミネートセル３が直列に連結されている。図１２において、基板４０１には、ラミネートセル３の電極端子Ａ(正極)５と、電極端子Ｂ(負極)６に相当する位置に矩形の貫通孔４１１が形成されている（図１３参照）。

図１３に示すように、貫通孔４１１には、コネクタ４０２のハウジング４０３が埋設されている。コネクタ４０２は、ハウジング４０３とコンタクト４０４とから構成されていて、さらに組合せて使用されるスライダ４０６から成る。

図１４に示すように、コンタクト４０４のハウジング４０３の底面に実装部４０５があり、基板４０１の背面のランド４１２（図１６参照）に半田実装される。

図１３にあるように、コンタクト４０４は、ハウジング４０３を貫通し、上方まで延出している。ハウジング４０３の中央には、電極端子Ａ(正極)５と、電極端子Ｂ(負極)６が挿通可能なスリットが設けてある。また、両コンタクト４０４の距離Ｌ４１と、スライダ４０６の貫通孔の幅Ｌ４２との間には、Ｌ４２＜Ｌ４１の関係がある。

図１５は、本実施例を基板４０１の下方側から見た外観図を、図１６は、回路基板４０１をその下方側から見た外観図を示している。回路基板４０１の底面では、出力用パッド(正極)４１３、出力用パッド(負極)４１４、電圧監視用パッド４１５がパターニングされており、ラミネートセル３が直列に連結されるように、それらが相互に、出力用連結配線４１６及び電圧監視用引出配線４１７により結線されている。

スライダ４０６を装着しない状態では、両コンタクト４０４の距離がＬ４１であり、両コンタクト間には間隙があり、電極端子を容易に挿通することができる。電極端子挿通後に、スライダ４０６を装着すると、両コンタクトの距離がＬ４１からＬ４２に縮まり、両コンタクトが電極端子を挟み、付勢される。

基板４０１上には、敷設された配線により、所望の結線が成されている。電圧監視用引出配線４１７や電圧監視用パッド４１５、さらに電圧監視用パッド４１５に接続されている電圧監視用ケーブル１７により、ラミネートセル３３を装着するだけで、第１及び第２の電極端子５，６の電位をモニタリングでき、結果、各ラミネートセル３の電圧を知り得る。即ち、各々のセルの電圧を常時モニタリングすることができる。各ラミネートセル３の電圧を常時モニタリングする系が構築される。

上述では特定の幾つかの実施例を用いて説明したが、本発明はこれらの実施例に限られることなく様々な変形が可能であり、それらの変形も本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明は、ラミネートセルなどのセル電池を複数接続してなるバッテリや、それらのセル電池を積層状態でケースに収容してなるバッテリモジュールに適用できる。

１電池間接続装置
２電池間接続本体
３ラミネートセル
４セル本体
５第１の電極端子
６第２の電極端子
７ベース
７ａ収容部
７ｂスリット
８第１の連結端子
９第２の連結端子
８ａ、９ａ弾性接触片
１０押圧クリップ
１０ａ押圧片
１０ｂケーブル挿通溝
１１つまみ部
１２連結端子本体
１３接点部
１４電源用端子
１５電圧監視用端子
１６正極ケーブル
１７電圧監視用ケーブル
１８負極ケーブル
１９出力用ケーブル端子
２０電圧監視用ケーブル端子
４０１回路基板
４０２コネクタ
４０３ハウジング
４０４コンタクト
４０５実装部
４０６スライダ
４１１貫通孔
４１３出力用パッド（正極）
４１４出力用パッド（負極）
４１５電圧監視用パッド
４１６出力用連結配線
４１７電圧監視用引出配線

Claims

セル本体と該セル本体から突出した電極端子とを有するセル電池を接続するための電池間接続装置であって、前記電極端子に着脱自在に接続可能な弾性接触片をもつ導電性の連結端子と、前記連結端子を保持し、かつ前記電極端子を前記弾性接触片に対向させるベースと、前記電極端子および前記弾性接触片の少なくとも一方を押圧して変位させ、これにより前記電極端子及び前記弾性接触片を互いに圧接させる操作手段としての押圧クリップとを有し、該連結端子は、前記セル電池の電圧を監視するための電圧監視用ケーブルを着脱自在に接続可能な電圧監視用端子を有することを特徴とする電池間接続装置。
前記ベースは前記電極端子を受け入れるための収容部を有し、前記押圧クリップは、前記収容部に挿入される際に、前記電極端子を押圧して変位させ、これにより前記電極端子を前記弾性接触片に圧接させるものであり、前記電圧監視用端子は、前記ベースの外部から前記電圧監視用ケーブルを着脱可能になっていることを特徴とする、請求項１に記載の電池間接続装置。
前記押圧クリップは、前記ベースに装着される際に、前記弾性接触片を押圧して変位させ、これにより前記弾性接触片を前記電極端子に圧接させるものであり、前記ベースは回路基板に搭載され、前記回路基板上には前記電圧監視用端子を形成する電圧監視用パッドを有し、前記電圧監視用パッドと前記連結端子とは前記回路基板上に形成した電圧監視用引出配線により接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池間接続装置。