JP6508355B2 - 電池モジュールと電気機器の接続構造 - Google Patents
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Description
本明細書に開示される技術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、その目的は、接続バスバーに設けた溶接板を相手の電池モジュールの接続用電極に強固に溶接できるようにするところにある。
前記電気機器に設けられた接続部と、前記電池モジュールに設けられた接続用電極と、一端が前記電気機器の前記接続部に接続され、他端に前記電池モジュールの前記接続用電極に溶接される溶接板が設けられた接続バスバーと、が具備され、前記溶接板には、当該溶接板の溶接面と、前記電池モジュールの前記接続用電極とを当接状態に維持させるための弾性変形可能な変形許容部が設けられている構成である。
前記変形許容部が、前記溶接板の幅方向全域に形成された屈曲した形状をなす溝状凹部である。
弾性的な変形を許容するために開口を打ち抜いたり、薄肉にした場合と違って、断面積が不変であるから、電気流通時の抵抗が小さく留められ、導電性に優れたものとなる。
溶接板に設ける変形許容部の加工がしやすい。
溶接後に、変形許容部の復元弾力により溶接板に対して溶接面が剥がれるような復動変形が促された場合、規制部により復動変形が規制される。結果、強固な溶接状態が維持される。
電池モジュールの接続用電極と電気機器の接続部との高さ位置が相違している場合に有効に適用できる。
実施形態を図1ないし図12によって説明する。本実施形態では、図8及び図9に示すように、電気自動車又はハイブリッド車等の車両(図示せず)に搭載されて、車両を駆動するための動力源として使用される電池モジュール20と、同電池モジュール20の側方に配されたインバータ等の電気機器10と、を電気接続する部分に適用した場合を例示している。
図1に示すように、単電池群21を構成する各単電池22は扁平な直方体状をなし、その上面には、長さ方向の両端部寄りの位置に、一対の電極端子23が配置されている。電極端子23のうち一方は正極端子23Aであり、他方は負極端子23Bである。各電極端子23は金属製であって、図10に示すように、角筒状に突出して設けられており、上面の中央部には当接面24が一段高くなった形態で形成されている。
各単電池22の上面における一対の電極端子23の間には、後記する絶縁プロテクタ40の位置決め突部47を嵌合するための方形の位置決め凹部26が設けられている。
ここで、単電池群21における端部に配された単電池22の一方(図1の上側)の電極端子23が、電気機器10と接続される接続用電極23Xとされている。
絶縁プロテクタ40の全体構造としては、幅方向の両側縁(同図の上下の側縁)に沿って一対のバスバー保持部43が形成されているとともに、各バスバー保持部43の内側(幅方向の中心側)に、一対の電線収容溝44が形成されている。各バスバー保持部43は、バスバー35並びに隣り合う2個の電極端子23をそれぞれ上下から収容可能な角筒状の収容壁50が、長さ方向に4個並べて配された構造である。一対のバスバー保持部43は、電極端子23の1個分の寸法だけ長さ方向にずれて配されている。
また、配線モジュール30の装着に伴い、所定の単電池22の接続用電極23Xが、絶縁プロテクタ40の載置部57の電極挿通孔58を通って、その上方に突出した形態を採る。
これにより電池モジュール20の組み立てが完了し、同電池モジュール20は車両内の所定位置に設置される。
電気機器10の接続部11は、単電池群21における一側(図1の上側)の電極端子23の並び方向の延長線上にあり、かつ図10に示すように、同接続部11の締結面12の方が、上記の単電池22の接続用電極23Xの当接面24と比べて、所定寸法高位置に来る設定となっている。
溶接板70は、位置決め孔75,62同士を整合させた状態で取付面71が接続バスバー60の先端部の裏面に当てられ、超音波溶接することで固着されている(図5参照)。したがって、詳しくは後記するが、図10に参照して示すように、接続バスバー60の基端部が電気機器10の接続部11の締結面12に載せられた場合に、溶接板70の溶接面73が単電池22の接続用電極23Xの当接面24に当たるように設定されている。
また、溶接板70の垂下面72における左右の縦縁には、上記の溝状凹部77よりも下方位置において、一対の規制片79が張り出し形成されている。
また、本体箱部81の二重壁部84における内壁85Aには、その張出部82側に寄った位置に、上記した溶接板70の垂下面72の両側縁に張り出し形成された規制片79が上方から挿通可能な規制溝94が形成されている。
まず、接続バスバー60用の保持部材80を、配線モジュール30を構成する絶縁プロテクタ40の載置部57上に装着する。保持部材80は、底面の位置決め孔89を位置決めピン59に合わせつつ、載置部57に当たるまで押し込まれ、載置部57上に正規に載せられたら、図10に示すように、接続用電極23Xが、電極挿通孔88を通して本体箱部81内の底部に突出する。
上記のように接続バスバー60の先端側の収容が完了したところで、接続バスバー60の基端部が、ボルト挿通孔61とボルト孔13とが整合した状態で、電気機器10の接続部11の締結面12の上に載せられる。
一方、接続バスバー60の先端部に設けられた溶接板70側では、溶接面73に張り出し形成された押圧部74を治具で押さえて、溶接面73を接続用電極23Xの当接面24に密接させ、係る状態から、レーザー照射装置(図示せず)により溶接面73に向けてレーザーを照射することによって、溶接面73と当接面24とがレーザー溶接により溶接され、ひいては接続バスバー60の先端に設けられた溶接板70と、接続用電極23Xとの間が溶接により固定される。
以上により、電池モジュール20の接続用電極23Xと、電気機器10の接続部11とを、接続バスバー60を用いて電気的に接続した接続構造100が構築される。
また、溶接面73の先端側が斜め下方を向いた傾斜姿勢を採って、接続用電極23Xの当接面24との間に負の隙間ができたような場合も、垂下面72の溝状凹部77が溝幅を狭めるように弾性的に変形して、垂下面72が矢線A方向に縮んだり、溶接面73が水平方向(矢線B方向)に変位したりしながら、溶接面73は過負荷を受けることなく水平姿勢を採り、同じく溶接面73が接続用電極23Xの当接面24の全面に亘って正確に密接する。
その結果、接続バスバー60に設けた溶接板70を相手の電池モジュール20の接続用電極23Xに強固に溶接することができる。
それに対して本実施形態では、垂下面72の両側縁の規制片79が、二重壁部84の規制溝94に嵌ることによって、溶接面73が同方向に変位することが規制され、結果、溶接部分が剥がれることが未然に防止される。
すなわち、溝状凹部77の弾性変形を伴って、溶接板70の溶接面73が接続用電極23Xの当接面24に密接された状態で、レーザー溶接がなされた場合、溝状凹部77が復元変形しようとすることに伴い、溶接面73が前後に変位して溶接部分を剥がすおそれがあるが、本実施形態では、上記の規制手段を採っていることにより、溶接面73が同方向に変位することが規制され、溶接部分が剥がれることが未然に防止される。
本明細書によって開示される技術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技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、溶接板(取付面を除く)がL字形をなす場合を例示したが、電池モジュールの接続用電極の当接面と、電気機器の接続部の締結面とが同一高さに設定されている場合は、溶接板が平板状に形成されている等、溶接板の形状は、接続形態に応じて適宜に変更し得る。
(2)接続バスバーに備えた溶接板を接続用電極に溶接する手段は、上記実施形態に例示したレーザー溶接の他に、超音波溶接や半田付け(溶接の一種)等の他の溶接手段を採用してもよい。
(4)上記実施形態では、溶接板を別体に形成して接続バスバーに後付けしたものを例示したが、溶接板が接続バスバーの先端部に一体的に形成されていてもよく、そのようなものでも、部品の寸法公差や、配置公差に起因して、溶接板の溶接面と、接続用電極の当接面との間のずれが生じ得るから、本開示技術を同様に適用可能である。
(5)変形許容部である溝状凹部は、上記実施形態の方形断面に限らず、台形等の他の断面形状であってもよい。また、溝状凹部は、高さ方向において複数段に亘って設けてもよい。
(6)溶接板の変形を許容する手段としては、上記実施形態に例示した溝状凹部に限らず、開口を打ち抜いたり、薄肉にする等の他の手段を採用してもよい。
(8)電池モジュールの側方に配される電気機器は、インバータ以外にジャンクションボックス等の他の電気機器や、さらには別の電池モジュールであってもよい。
(10)上記実施形態では、溶接板の復動変形を規制する規制部として、溶接面が板面に沿った方向に変位することを規制する構造を例示したが、その他に、垂下面の下端と保持部材との間に、垂下面が上下方向に変位することを規制する等、要は、溶接面の剥がれを防ぐべく溶接板の復動変形を規制し得るものであれば、他の構造であってもよい。
11…接続部
20…電池モジュール
22…単電池
23X…接続用電極
60…接続バスバー
70…溶接板
72…垂下面(垂直面)
73…溶接面
77…溝状凹部(変形許容部)
79…規制片(規制部)
80…保持部材
94…規制溝(規制部)
100…電池モジュールと電気機器の接続構造
Claims (4)
- 複数の単電池が並べられた状態で接続された電池モジュールと、前記電池モジュールの側方に配された電気機器とを接続する、電池モジュールと電気機器の接続構造であって、
前記電気機器に設けられた接続部と、
前記電池モジュールに設けられた接続用電極と、
一端が前記電気機器の前記接続部に接続され、他端に前記電池モジュールの前記接続用電極に溶接される溶接板が設けられた接続バスバーと、が具備され、
前記溶接板には、当該溶接板の溶接面と、前記電池モジュールの前記接続用電極とを当接状態に維持させるための弾性変形可能な変形許容部が設けられており、
前記溶接板が、前記接続バスバーよりも薄肉の薄板材によって前記接続バスバーとは別体に形成されている電池モジュールと電気機器の接続構造。 - 前記変形許容部が、前記溶接板の幅方向全域に形成された屈曲した
形状をなす溝状凹部である請求項1に記載の電池モジュールと電気機器の接続構造。 - 前記溶接板が、前記電池モジュールの前記接続用電極の上面に装着された絶縁性の保持部材に収容可能であり、
前記溶接板と前記保持部材との間には、前記変形許容部の復元弾力に基づく前記溶接板の復動変形を規制する規制部が設けられている請求項1または請求項2に記載の電池モジュールと電気機器の接続構造。 - 前記溶接板が、前記接続バスバーの先端から上下方向に直角に延出された垂直面の先端に、前記溶接面を前方に突出させた形態で設けたL字形に形成され、
前記垂直面に前記変形許容部が設けられている請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の電池モジュールと電気機器の接続構造。
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