CN106169554A - 汇流条及电池模块 - Google Patents

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Abstract

一种汇流条及电池模块，一实施方式的汇流条(10)将连结多个具备正极部和负极部的端子(33)的电池单元(30)而形成的电池模块(1)的各自的电池单元(30)的端子(33)电连接。该汇流条(10)具备：第1端子连接部，由与第1电池单元的端子抵接的导电性的大致圆锥形状的弹性体(150)构成；第2端子连接部，由与不同于第1电池单元的第2电池单元的端子抵接的导电性的大致圆锥形状的弹性体(150)构成；以及导电性的板状部件(100)，将第1端子连接部及第2端子连接部匹配于端子(33)之间的距离而离开地形成。

Description

汇流条及电池模块
相关申请的交叉引用
本申请基于2015年5月21日提出的日本专利申请第2015-103590号主张优先权，这里引用其全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及将电池的端子间电连接的汇流条(bus bar)及电池模块(battery module)。
背景技术
汇流条例如将二次电池的电池模块的电极的端子间电连接。
将较大的电流流过的电极的端子间连接的汇流条，为了使电阻变低而需要规定的厚度。另一方面，汇流条为了对应于由来自外部的冲击或热、电池的膨胀带来的应变，还需要用于保持与连接的端子的位置精度的柔性(flexibility)。
通常使用的汇流条在具备能够抑制电阻的板厚的板材上设有两个端子连接部，在该两个端子连接部之间设有拱状(arcuate)的弹簧状部分。由此，通常使用的汇流条将电阻保持得较低，并且具备某种程度的柔性。
上述汇流条对于连结两个端子连接部之间的方向的1方向的冲击，能够通过拱状的弹簧状部分的变形吸收冲击。但是，上述汇流条对于来自其他方向的冲击的柔性较低。此外，上述汇流条通过将板厚形成得较薄而能够使柔性提高，但相反难以将电阻保持得较低。
所以，本发明实施方式所要解决的课题在于提供一种将电阻保持得较低(低电阻)并且具备充分的柔性的汇流条及电池模块。
发明内容
根据本发明的一方式，提供一种汇流条，将连结多个具备正极部和负极部的端子的电池单元而形成的电池模块的各自的上述电池单元的上述端子电连接，该汇流条包括：第1端子连接部，由与第1电池单元的上述端子抵接的导电性的大致圆锥形状的弹性体构成；第2端子连接部，由与不同于上述第1电池单元的第2电池单元的上述端子抵接的导电性的大致圆锥形状的弹性体构成；以及导电性的板状部件，将上述第1端子连接部及上述第2端子连接部匹配于上述端子之间的距离而离开地配置。
此外，本发明的上述汇流条中，上述第1端子连接部及上述第2端子连接部是具备形成为锥状的周壁的凹部。
此外，本发明的上述汇流条中，上述第1端子连接部及上述第2端子连接部是具备由同轴配置且缩径的多个台阶部形成的周壁的凹部。
此外，本发明的上述汇流条中，沿着设在上述板状部件上的上述第1端子连接部及上述第2端子连接部的周缘部形成有环状的突起。
此外，本发明的上述汇流条中，沿着设在上述板状部件上的上述第1端子连接部及上述第2端子连接部的排列方向具有至少1个凸条。
本发明一实施方式的电池模块，将多个具备正极部和负极部的端子的电池单元使用汇流条连结而形成，该汇流条包括：第1端子连接部，由与第1电池单元的上述端子抵接的导电性的大致圆锥形状的弹性体构成；第2端子连接部，由与不同于上述第1电池单元的第2电池单元的上述端子抵接的导电性的大致圆锥形状的弹性体构成；以及导电性的板状部件，将上述第1端子连接部及上述第2端子连接部匹配于上述端子之间的距离而离开地形成。
附图说明
图1是有关本实施方式的电池模块的分解立体图。
图2是表示在图1的电池模块中使用的汇流条的立体图。
图3是表示将图2的汇流条在F3－F3切断的状态的剖视图。
图4是将图2的汇流条安装在端子上的状态的部分说明图。
图5是表示汇流条的第2实施方式的主要部剖视图。
图6是表示汇流条的第3实施方式的平面图。
具体实施方式
有关一实施方式的汇流条，将连结多个具备正极部和负极部的端子的电池单元而形成的电池模块的各自的电池单元的端子电连接。该汇流条具备：第1端子连接部，由与第1电池单元的端子抵接的导电性的大致圆锥形状的弹性体构成；第2端子连接部，由与不同于电池单元的第2电池单元的端子抵接的导电性的大致圆锥形状的弹性体构成；以及导电性的板状部件，将第1端子连接部及第2端子连接部匹配于端子之间的距离而离开配置。
(第1实施方式)
以下，使用附图对有关第1实施方式的汇流条10进行说明。
首先，使用图1对安装有汇流条10的电池模块1进行说明。
电池模块1具有多个单元(cell)30、配置在相邻的单元30之间的分离器(separator)50、将多个单元30电连接的汇流条10、和将多个单元30围着固定为一个组件(unit)的壳体70。
单元30具有矩形箱状的盒体(casing)31。盒体31具备对置配置的大致方形的第1面35和第2面37。此外，盒体31在第1面35与第2面37之间具备4个侧面32。
在4个侧面32中的一个端子面39上，设有两个电极的端子33。端子33以一方为正极，以另一方为负极。在盒体31的内部填充有电池材料，作为电池发挥功能。例如，单元30是二次电池。
在本实施方式中，单元30使设有端子33的端子面39对齐，并且以相邻的单元30的正极侧和负极侧的各端子33交替地排列的方式配置。换言之，单元30在使端子面39对齐的状态下以使相邻的单元30的各自的第1面35或第2面37分别对置的方式反转180度并重复配置。
分离器50是配置在相邻的两个单元30之间的绝缘性的矩形框状的框架。
分离器50如图1所示，是在两面具有比单元30的第1面35稍大的方形的内周的框体。分离器50在其两侧将相邻的单元30嵌入固定。例如使用具有绝缘性的树脂材料作为分离器50的材料。
壳体70是以将多个单元30及多个分离器50包围的方式配置的框体。具体而言，在本实施方式中，壳体70具有上表面框架(an upper-surfaceframe)71、下表面框架(a lower-surface frame)75、端子面框架80和端面罩90。壳体70是将11个单元30和嵌在其之间的10个分离器50的排列设置体包围、将单元30固定的结构。在本实施方式中，壳体70使用金属性的材料制作而成。另外，只要具有需要的强度，壳体70的材料并不限于金属，也可以使用树脂等。
上表面框架71是具有比排列设置的多个单元30的上表面41大的外周的方形的框体。此外，上表面框架71具备在其侧面72上排列设置的多个孔73。孔73与设在分离器50的角部51上的突起52嵌合，将上表面框架71固定于上表面41。
同样，下表面框架75是具有比排列设置的多个单元30的下表面稍大的外周的方形的框体。此外，下表面框架75具备在其侧面74上排列设置的多个孔77。孔77与设在分离器50的角部51上的突起52嵌合而固定。
即，将排列设置的多个单元30使用上表面框架71和下表面框架75从上下夹持固定。
此外，端子面框架80是与单元30的端子面39对置配置的框体。端子面框架80具备形成方形的多个孔的孔部81。汇流条10被分别固定于各孔部81。
汇流条10如图1所示，是将相邻的单元30的相邻的端子33(例如正极和负极)电连接的板状的部件。即，汇流条10作为用来将各单元30彼此连接的电路的一部分发挥功能。另外，汇流条10配置在端子面框架80的孔部81中，与端子33固定，并且使用螺钉83与端子面框架80螺合。
汇流条10具体而言具有图2及图3所示那样的构造。图2是有关第1实施方式的汇流条10的立体图，图3是将图2的汇流条10在F3－F3切断后得到的截面立体图。
汇流条10如图2所示，例如通过冲压(press)加工将方形的板状部件100加工而形成。即，汇流条10在板状部件100的表面110的一部分上设有被加工为低一级的方形的区域130。并且，汇流条10在该方形的区域130的一部分中具有由大致圆锥形状的弹性体150构成的第1端子连接部及第2端子连接部(以下，简单记作弹性体150)。
另外，在本实施方式中，板状部件100及弹性体150通过导电性的材料一体地形成。此外，在本实施方式中，记载了汇流条10通过冲压加工一体成型，但汇流条10的形成方法并不限定于此。例如，汇流条10也可以将板状部件100和弹性体150分别地形成并通过熔接来接合。
此外，在本实施方式中，两个弹性体150被沿着区域130的长度方向配置，但关于板状部件100上的两个弹性体150的配置，并不限定于该配置。即，两个弹性体150的配置对应于安装汇流条10的两个单元30的端子33之间的距离及端子33设置的位置而形成。
弹性体150如图2及图3所示，具有凸部170和凹部190。
凸部170是设在区域130中的圆环状的突起部分。凹部190是设在凸部170的内周侧的凹陷部分。
凹部190是具有底部191及周壁193的大致圆锥形状的凹陷部分。具体而言，周壁193具有直径不同的3个台阶部(第1台阶部194、第2台阶部195、底部191)。并且，在凸部170与第1台阶部194之间形成有第1周壁196。在第1台阶部194与第2台阶部195之间形成有第2周壁197。进而，在第2台阶部195与底部191之间具备第3周壁198。底部191在大致中央部具备孔部192(图3)。
此外，如图3所示，凹部190的板厚形成得比其周围的凸部170及区域130薄。另外，凹部190的板厚没有被特别限定。这里，随着使凹部190的板厚变薄，柔性增加，电阻也增加。另一方面，如果使板厚变厚，则柔性下降，电阻也下降。即，凹部190的板厚可以考虑流到汇流条10中的电流的量及加工性而适当设计。
第1台阶部194是具备与圆环状的凸部170的内周同径的外周、在与凸部170同轴上形成的圆环状的部分。凸部170和第1台阶部194通过第1周壁196连结。
第2台阶部195是具备与圆环状的第1台阶部194的内周同径的外周、在与第1台阶部194同轴上形成的圆环状的部分。第1台阶部194和第2台阶部195通过第2周壁197连结。
底部191是具备与圆环状的第2台阶部195的内周同径的外周、在与第2台阶部195同轴上形成的圆环状的部分。第2台阶部195和底部191通过第3周壁198连结。并且，底部191在其中央具备孔部192。
接着，使用图1及图4对汇流条10与单元30的端子33的连接构造进行说明。图4是表示将图2的汇流条10安装在端子33上的状况的说明图。
汇流条10如图1所示，配置在端子面框架80的孔部81中。配置在端子面框架80上的汇流条10与设在端子面39上的单元30的端子33抵接。
具体而言，如图4所示，将单元30侧的端子33嵌入到汇流条10的弹性体150的底部191的孔部192中。将在图4中没有表示、但实际上向孔部192嵌入的端子33在抵接在底部191上的状态下例如使用钎焊固定。
将具备这样的结构的汇流条10与端子33可靠地固定。并且，汇流条10例如在电池模块1上被施加来自外部的冲击的情况下，两个弹性体150也能够分别对应于冲击而弹性变形，将冲击吸收。此外，弹性体150由于具有大致圆锥形状，所以如图2所示，对于来自X方向或Z方向的哪个的冲击都具备冲击的吸收作用。进而，弹性体150通过具有具备多个台阶部的凹部190，能够将来自Y方向的冲击也吸收。
即，由第1台阶部194、第2台阶部195等形成的凹部190的周壁193能够对应于外力将挠曲冲击吸收。另外，在本实施方式中，由3个台阶部(第1台阶部194、第2台阶部195、底部191、第1周壁196、第2周壁197、第3周壁198)形成周壁193，但周壁193的台阶数没有被特别限定。台阶数根据在汇流条10中使用的材料及使用环境、加工成本等适当决定。
此外，本实施方式的汇流条10与以往的通常的汇流条不同，在与端子33连接的位置分别配置有弹性体150。因此，能够将作用在电池模块1上的冲击用与各端子33对应的弹性体150分别吸收。
此外，本实施方式的弹性体150在凹部190的周围具备环状的凸部170。因此，例如即使在将从100安培(amperes)到几百安培的大量的电流持续数十秒通电的情况下，通过板厚形成得较薄的凹部190的较高的电阻而产生的热能够被形成为确保了周边的热容的壁厚的凸部170吸热。因此，汇流条10能够防止弹性体150的急剧的温度上升。
进而，本实施方式的汇流条10在区域130的周边具备台阶部120。因此，汇流条10能够将通过被供给大量的电流而产生的热不仅用凸部170而且还用台阶部120吸热。
此外，台阶部120提高汇流条10的刚性，防止通过对电池模块1施加的冲击等而使汇流条10变形。
此外，在上述通常的汇流条中，在组装时，通过拱状的弹簧状部分的应力，有可能在两个端子与两个端子连接部之间发生间隙。并且，将该间隙消除而将端子与端子连接部熔接的作业必须熟练。
相对于此，本实施方式的汇流条10通过做成在板状部件100的内侧设有两个弹性体150的构造，在端子33与弹性体150之间不会发生上述那样的间隙。即，本实施方式的汇流条10其组装作业较容易。此外，即使在熔接作业中，由于做成了在凹部190的底部191将端子33熔接的结构，所以能够提高熔接的位置精度。
具体而言，本实施方式的汇流条10如图4所示，可以在将各端子33与分别对应的弹性体150的底部191的孔部192嵌合后熔接而固定。此外，弹性体150按每个端子33设置。因此，汇流条10在将一方的弹性体150推压时，不会有另一方的弹性体150浮起而产生间隙的情况。因此，汇流条10做成了在凹部190的底部191将端子33熔接的结构，所以在熔接作业中也不易发生熔接的位置偏差。即，汇流条10能够以较高的位置精度容易地与端子33进行熔接。
(第2实施方式)
接着，对图5所示的第2实施方式的汇流条10a进行说明。另外，关于第2实施方式的汇流条10a的与第1实施方式的汇流条10相同的部件赋予相同的标号，其详细的说明省略。
图5是有关第2实施方式的汇流条10a的剖视图。
有关第1实施方式的汇流条10与本实施方式的汇流条10a的差异点在于，弹性体150a的凹部190a由锥状的周壁193a形成。
具有这样的构造的汇流条10a被与端子33可靠地固定。此外，汇流条10a在对电池模块1施加了外力的情况下，形成为锥状的弹性体150a的凹部190a也弹性变形而能够将冲击吸收。
即，凹部190a的周壁193a能够对应于外力将挠曲冲击吸收。
此外，本实施方式的汇流条10a在凹部190a的周围具备环状的凸部170。因此，汇流条10a例如即使在持续几十秒间通电了从100A到几百安培的大量的电流的情况下，也能够将产生的热用凸部170吸热。
此外，本实施方式的汇流条10a与图2所示的第1实施方式的汇流条10同样，在区域130的周围具备厚度不同的台阶部120。由此，汇流条10a能够将产生的热也用该台阶部120吸热。
此外，台阶部120能够提高汇流条10a的刚性，防止通过施加在电池模块1上的外力使汇流条10a变形。
此外，本实施方式的汇流条10a可以将各端子33与分别对应的弹性体150a的底部191的孔部192嵌合后熔接而固定。此外，弹性体150a由于按每个端子33设置，所以当将一方推压时，不会有另一方的弹性体150浮起而产生间隙那样的情况。因此，汇流条10a，即使在熔接作业中，由于做成了在凹部190a的底部191将端子33熔接的结构，所以不易发生熔接的位置偏差。即，汇流条10a能够以较高的位置精度容易地与端子33熔接。
此外，本实施方式的汇流条10a由于在周壁193上没有设置台阶部，所以能够通过冲压加工等简单地形成。
(第3实施方式)
接着，对图6所示的第3实施方式的汇流条10b进行说明。另外，关于第3实施方式的汇流条10b的与第1实施方式的汇流条10相同的部件赋予相同的标号，其详细的说明省略。
有关第1实施方式的汇流条10和本实施方式的汇流条10b的不同点在于，代替台阶部120而隔着弹性体150沿着弹性体150的配置方向形成有两个凸条200。另外，在本实施方式中做成了凸条，但只要能够提高刚性，并不限于该形状。例如凸条也可以相反为凹条。此外，也可以不是直线而形成为曲线或波线。
这样的第3实施方式所示的汇流条10b具备与第1实施方式的汇流条10相同的效果。
此外，第3实施方式的汇流条通过具备两个凸条200，能够提高汇流条10b的刚性。此外，该凸条200与第1实施方式的台阶部120同样，能够将产生的热用该凸条200吸热。
以上说明了一些实施方式，但这些是只是例示，并不是要限定本发明的范围。事实上，这里给出的实施方式能够以其他各种形式实施，而且在不脱离本发明的主旨的范围内能够对这里给出的实施方式的形式进行各种省略、替换和变更。这些实施方式或其变形都包含在发明保护范围或主旨内，且包含在与权利要求记载的发明等同的范围。
例如，汇流条10的弹性体150并不限于上述构造。即，凹部190也可以通过所谓的笋形弹簧(volute spring)形成。通过在凹部190中使用笋形弹簧，能够进一步提高对于凹部190的轴向的冲击的缓冲性能。另外，所谓笋形弹簧，是将长方形的板卷绕为圆锥状的弹簧。

Claims (6)

1.一种汇流条，将连结多个具备正极部和负极部的端子的电池单元而形成的电池模块的各自的上述电池单元的上述端子电连接，该汇流条包括：
第1端子连接部，由与第1电池单元的上述端子抵接的导电性的大致圆锥形状的弹性体构成；
第2端子连接部，由与不同于上述第1电池单元的第2电池单元的上述端子抵接的导电性的大致圆锥形状的弹性体构成；以及
导电性的板状部件，将上述第1端子连接部及上述第2端子连接部匹配于上述端子之间的距离而离开地配置。
2.如权利要求1所述的汇流条，
上述第1端子连接部及上述第2端子连接部是具备形成为锥状的周壁的凹部。
3.如权利要求1所述的汇流条，
上述第1端子连接部及上述第2端子连接部是具备由同轴配置且缩径的多个台阶部形成的周壁的凹部。
4.如权利要求1所述的汇流条，
沿着设在上述板状部件上的上述第1端子连接部及上述第2端子连接部的周缘部形成有环状的突起。
5.如权利要求1所述的汇流条，
沿着设在上述板状部件上的上述第1端子连接部及上述第2端子连接部的排列方向具有至少1个凸条。
6.一种电池模块，将多个具备正极部和负极部的端子的电池单元使用汇流条连结而形成，该汇流条包括：
第1端子连接部，由与第1电池单元的上述端子抵接的导电性的大致圆锥形状的弹性体构成；
第2端子连接部，由与不同于上述第1电池单元的第2电池单元的上述端子抵接的导电性的大致圆锥形状的弹性体构成；以及
导电性的板状部件，将上述第1端子连接部及上述第2端子连接部匹配于上述端子之间的距离而离开地形成。
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