CN110546725B - 蓄电元件的连接结构及蓄电模块 - Google Patents

蓄电元件的连接结构及蓄电模块 Download PDF

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Abstract

用于将多个电容器(10)的电极(12)连接的连接结构具备：电路基板(30)，具备供电极(12)插通的贯通孔(31)及电力用图案(133)而载置于电容器(10)；螺栓(50)，具备轴部(52)及头部(51)，该轴部(52)插通于贯通孔(31)并与电容器(10)的电极(12)螺合，该头部(51)与轴部(52)一体化而经由电路基板(30)将电力用图案(133)向电极(12)按压；及间隔部(16)，配置于贯通孔(31)而支承螺栓(50)。

Description

蓄电元件的连接结构及蓄电模块
技术领域
本说明书公开的技术涉及蓄电元件的连接结构及蓄电模块。
背景技术
以往，作为在主电源不能使用时被使用为紧急用的辅助电源，已知有例如专利文献1的电容器装置。
在该技术中，将具备电极和异常压力打开用的安全阀的多个电容器(capacitor)收容于收容壳体内。并且，在其上表面，在各电极间分别配置单独的母排而利用螺钉进行固定，并在避开各电极及安全阀的区域固定有用于对各蓄电元件的平衡等进行控制的电路基板而与电容器一体地保持。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-131734号公报(第9页，图5)
发明内容
发明要解决的课题
然而，在该结构中，不仅为了各电容器间的电连接而安装与电极的个数相应的个数的母排，而且不得不与之另行地将电路基板安装于电容器。因此，零件个数或组装工序增多，成为成本增大的原因。
本说明书公开的技术基于上述那样的情况而完成，其目的在于以较少的零件个数且廉价地提供一种能够将蓄电元件间连接并保持电路基板的蓄电单元的连接结构及蓄电模块。
用于解决课题的方案
本说明书公开的技术涉及的用于将多个蓄电元件的电极连接的连接结构，具备：电路基板，具备供所述电极插通的贯通孔及电力用图案而载置于所述多个蓄电元件；连结构件，具备轴部及按压部，该轴部插通于所述贯通孔并与所述蓄电元件的电极螺合，该按压部与所述轴部一体化而经由所述电路基板将所述电力用图案向所述电极按压；及间隔件，配置于所述贯通孔而支承所述按压部。
根据该结构，仅通过将电路基板载置于多个蓄电元件的电极并将连结构件与电极螺合，就能够将电路基板连结于蓄电元件并将电力用图案电连接于电极，因此能够减少零件个数和工时。而且，在电路基板的贯通孔设置间隔件，因此能够限制连结构件对于电路基板的按压力。
也可以是，所述电力用图案具备向所述电路基板的表面露出的多个触点部，所述连结构件将所述多个触点部分别经由所述电路基板向所述多个蓄电元件的所述电极按压。
根据该结构，仅通过将一张电路基板连结于多个蓄电元件就能够将多个蓄电元件相互连接，因此能够减少零件个数和工时。
也可以是，在所述贯通孔的内壁形成导电性的镀层，所述电力用图案具备：第一电力用图案，配置于所述电极侧而被按压于所述电极；及第二电力用图案，经由绝缘层而层叠配置于所述第一电力用图案，经由所述镀层而与所述第一电力用图案电连接。
根据该结构，当将第一电力用图案向电极按压时，在与第一电力用图案不同的层上形成的第二电力用图案也能够与电极连接。由此，能够流动更大的电流。
也可以是，在所述电路基板设置用于控制所述蓄电元件的状态的控制电路，并形成将所述电力用图案与所述控制电路连接的信号用图案。
根据该结构，不需要用于将控制电路与电极间连接的电线，因此能够减少零件数。
另外，本说明书公开的技术涉及的蓄电模块具备：多个蓄电元件；壳体，收容所述多个蓄电元件；电路基板，具备供所述各蓄电元件的电极插通的贯通孔及电力用图案；连结构件，具备轴部及按压部，该轴部插通于所述贯通孔并与所述蓄电元件的电极螺合，所述按压部与所述轴部一体化而经由所述电路基板将所述电力用图案向所述蓄电元件的电极按压；间隔件，配置于所述贯通孔而支承所述按压部；及帽，配置在所述蓄电元件与所述电路基板之间，其中，所述蓄电元件设置有安全阀，该安全阀在其内部空间成为规定的内压以上的内压时将该内部空间打开，在所述帽设置有罩部及放出槽部，所述罩部配置在所述电路基板与所述安全阀之间而覆盖所述安全阀，所述放出槽部将从所述安全阀排出的气体向远离所述电路基板的方向引导。
根据该结构，电路基板利用帽而从安全阀被隔离，因此即使在从安全阀喷出了气体的情况下也能够减轻其影响。
也可以是，用于与所述电极一起支承所述电路基板的基板支承部朝向所述电路基板突出设置于所述帽。
发明效果
根据本说明书公开的技术，能够以少的零件个数廉价地提供可将蓄电元件间连接并保持电路基板的蓄电单元的连接结构及蓄电模块。
附图说明
图1是表示实施方式1的蓄电模块的俯视图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图4是电极间的连接结构的分解主视图。
图5是表示电力用图案及信号用图案的俯视图。
图6是表示电极间的连接结构的主视图。
图7是表示实施方式2的蓄电模块的俯视图。
具体实施方式
<实施方式1>
通过图1～图6，说明本说明书公开的技术涉及的实施方式1。需要说明的是，以下，以图示的X方向为右方，以Y方向为前方，以Z方向为上方进行说明。而且，在以下的说明中，关于多个相同的构件，有时仅对一部分的构件标注标号而省略其他的构件的标号。
本实施方式的蓄电模块1是作为主电源不能运转时的副电源而搭载于车辆的结构。如图1及图2所示，蓄电模块1在壳体60收容由多个(在本实施方式中为3个)电容器10(蓄电元件的一例)构成的电容器10，并在各电容器10载置电路基板30，利用螺栓50而连结于电极12。在电路基板30与电容器10之间配置帽20。需要说明的是，电路基板30如后所述为了将各电容器10电连接并控制电容器10的状态而配置。需要说明的是，在图1中，电路基板30省略详细的图示，通过双点划线C仅示出外形线。
壳体60呈上表面开口的长方体形状，在其内部横向排列地设有多个(在本实施方式中为3个)圆筒形状的电容器收容部61。各电容器收容部61的上表面开口，在该开口缘的前后各自的附近，如图1所示，沿前后方向设有用于对帽20进行定位的一对引导肋62。
各电容器10A～10C将呈圆柱形状的电容器主体部配置在电容器收容部61内，以电极12朝向上方且正极P与负极N交替横向排列地配置的状态被收容。在电极12的后方设置安全阀11，在电容器10由于发热等而成为了规定的内压以上时打开而从电容器10内喷出气体等。各电容器10通过后述的电路基板30上的电力用图案而被串联连接，从两端的电极12AP、12CN经由安装于基板的连接器40而与外部连接。
如图4所示，各电极12一体地具备从电容器10突出设置的基体部15和从基体部15突出设置且与基体部15相比为小径的间隔部16，由比较硬质的金属形成。在电极12形成有用于供螺栓50插通的插通孔13。
如图2所示，帽20具备圆盘形状的帽主体20A和从其周缘向下方延伸出而将电容器10的周面包围的周壁部20B。帽主体20A以使各电极12插通于2个孔部21的状态载置于电容器10的上表面。
如图3所示，在孔部21的后方设有安全罩部22，配置于安全阀11与电路基板30之间。安全罩部22形成为将帽主体20A的下表面挖成圆形形状而成的形状，并且在上表面侧形成得比帽主体20A的上表面高一段。由此，安全罩部22能确保与帽主体20A相同程度的厚度。
另外，在帽20的内侧(与电容器10面对的一侧)设有放出槽部23，该放出槽部23用于将从安全阀11喷出的气体向远离电路基板30的方向引导。放出槽部23具备从安全罩部22向后方延伸的水平放出部23A和从水平放出部的后端向下方延伸的垂直放出部23B。
水平放出部23A从安全罩部22连续设置，呈将帽主体20A的下表面挖成槽状而成的形状。垂直放出部23B从水平放出部23A的后端连续设置，呈将帽20的周壁部20B的内壁挖成槽状而成的形状。由此，在安全罩部22与电容器10之间划定的空间经由在水平放出部23A与电容器10之间划定的空间、及在垂直放出部23B与电容器主体部之间划定的空间而与帽20的下方空间连通。从安全阀11喷出的气体在这些空间中通过(即，由安全罩部22及放出槽部23向远离电路基板30的方向引导)，向帽20的下方空间放出。
从周壁部的前端及后端延伸设置卡定部24，在其前端附近设置的卡定片从内侧卡定于在壳体60的上端附近设置的卡定承受部。而且，在帽主体20A的前侧及后侧分别将一对支承肋25(基板支承部的一例)分别沿前后方向延伸设置并朝向上方竖立设置，由壳体60的引导肋62从左右夹持，并对后述的电路基板30进行支承。
电路基板30呈比壳体60的上表面开口稍小的长方形的平板形状而嵌入于壳体60内，由电极12的基体部15及帽20的支承肋25支承。在电路基板30左右排列设置有多个(在本实施方式中为6个)贯通孔31。
贯通孔31形成为比电极12中的间隔部16稍大径且比基体部15小径的圆形形状。在电路基板30的各贯通孔31插通间隔部16。
上述的插通孔13的上表面开口向配置于贯通孔31的间隔部16露出，在此供螺栓50插通并将电路基板30与电极12连结。螺栓50是具备头部51(按压部的一例)及与头部51一体化而形成的轴部52的周知的结构。螺栓50将轴部52插通螺合于电极12，并且头部51与电路基板30的上表面抵接，将其对于电极12的基体部15按压。而且，头部51的下表面也抵接于电极12的间隔部16的上表面，并支承于此。
需要说明的是，在各贯通孔31的内周面(内壁)设有导电性的镀层32。以下，不考虑镀层32的厚度，以镀层32的内周面作为贯通孔31的内周面进行说明。
此外，如图5所示，在电路基板30设有用于引导来自电容器10的电力的电力用图案和用于引导与电容器10的状态相关的信号的信号用图案36。电力用图案具备用于将相邻的电极12连接的电极间图案34。
如图5及图6所示，电极间图案34从一方的贯通孔31的周边区域至与之相邻的贯通孔31的周边区域形成。在本实施方式中，长圆形形状的电极间图案34L将第一电容器10A的负极12AN和第二电容器10B的正极12BP包围，并且同样地长圆形形状的电极间图案34R将第二电容器10B的负极12BN和第三电容器10C的正极12CP包围。需要说明的是，电极间图案34L及电极间图案34R为同样的结构，因此电极间图案34R的说明及图示省略。
需要说明的是，本实施方式的电路基板30是电力用图案经由绝缘层层叠多个而成的层叠基板。如图6所示，电极间图案34L通过将同样的形状的电极间图案34A～34D上下层叠而形成，其中最下层的第一电极间图案34A(第一电力用图案的一例)具备触点部37，该触点部37向电路基板30的背面露出并利用螺栓50经由电路基板30被按压于电极12而与电极12电连接。而且，各电极间图案34A～34D与各贯通孔31的镀层32电连接，作为整体而成为一个连接导体。即，两电极12利用第一电极间图案34A而直接连接，并通过比之靠上层的第二电极间图案34B～34D(第二电力用图案的一例)经由镀层32而连接。
需要说明的是，在本实施方式中，第一电极间图案34A设为整体向电路基板30的下表面侧露出的结构，但是也可以设为例如第一电极间图案34A中的仅触点部37(对于电极12压接的区域)露出且形成于两触点部37之间的部分埋设于电路基板30内的结构。而且，在形成第二电极间图案34B～34D中的任一个的情况下，也可以仅第一电极间图案34A形成触点部37，省略两触点部37之间的部分。由此，在电路基板30的下表面侧能减少第一电极间图案34A占据的面积，能够提高其他的电子零件的安装位置等的设计中的自由度。
另外，电极间图案34优选具有与从电容器10得到的电流量相称的程度的截面积，但是例如本实施方式那样作为副电源仅使用短时间的情况下，也可以不具有与从电容器10得到的电流量相称的程度的截面积。
另外，第二电极间图案34B～D的层叠数目并不局限于上述那样的3层，可以根据所需的容许电流而适当决定，而且，也可以不设置第二电极间图案34。在不设置第二电极间图案34的情况下，可以省略贯通孔31的镀层32。
外部连接用图案将电容器10的两端的电极12(第一电容器10A的正极12AP及第三电容器10C的负极12CN)单独包围，延伸出至连接器40的未图示的外部电源输出用端子的附近而形成。外部连接用图案除了仅包围一个电极12的情况以外为与电极间图案34同样的结构，因此省略说明及图示。
信号用图案36用于将对电容器10的动作进行控制用的控制设备(例如ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)等)与电极12电连接。在本实施方式中，将平衡电路41(控制电路的一例)作为控制设备的一部分而形成于电路基板30，基于各电容器10的状态使各电容器10的状态平衡。如图5所示，信号用图案36将该平衡电路41与上述的电极间图案34L连接而形成。
需要说明的是，连接器40除了具备上述的外部电源输出用端子之外，还具备信号用端子。而且，在电路基板30上还安装有用于检测电容器10的温度的热敏电阻42。连接器40配置在电路基板30的前端中央附近(图1中由双点划线C表示的位置)。热敏电阻42配置在第二电容器10B的正极12BP与负极12BN之间，以检测到的第二电容器10B的温度看作电容器10的温度。信号用图案36也形成在这些安装零件与平衡电路41之间，但是图示省略。
接下来，例示本实施方式的蓄电模块1的组装次序。
首先，将电容器10收容于壳体60的电容器收容部61，将正极P与负极N交替横向排列地配置。接下来，使各电极12的基体部15插通于帽20的孔部21，向壳体60的引导肋62之间嵌入卡定部24，使卡定爪卡定于壳体60的卡定承受部。由此，帽20覆盖于电容器10，在安全罩部22覆盖了安全阀11的状态下，成为固定于壳体60的状态。
接下来，如图4所示，使电极12的间隔部16插通于电路基板30的各贯通孔31，将电路基板30载置于电极12的基体部15。
最后，使螺栓50插通于电极12的插通孔13，并与电极12螺合。于是，成为电路基板30被夹持在螺栓50的头部51与电极12的基体部15之间并且螺栓50的头部51与间隔部16的各上表面抵接而由间隔部16支承的状态。由此，成为第一电极间图案34A的触点部37被按压于电极12的基体部15且由电极间图案34包围的电极彼此连接的状态。通过以上所述，完成通过具备电路基板、螺栓50、间隔部16的连接结构将电容器10可靠地连接的蓄电模块1，该电路基板具备贯通孔31及电极间图案34A而载置于电容器10，该螺栓50具备插通于贯通孔31并与电容器10的电极12螺合的轴部52及与轴部52一体化而将电极间图案34A向电极12按压的头部51，该间隔部16配置于贯通孔31而对头部51进行支承。
根据本实施方式的蓄电模块1，向壳体60嵌入电容器10和电路基板30，仅通过螺合螺栓50，就能够将电路基板30固定于电容器10并将各电极12间可靠地连接。因此，与例如将母排170和电路基板30分别固定于电容器10的情况相比，零件数目、工时都可以减少，成本表现良好。
另外，用于控制电容器10的状态的平衡电路41直接形成于电路基板30，进而将平衡电路41与各电力用图案连接的信号用图案36也直接形成于电路基板30，因此与例如将平衡电路41设置于外部的情况相比不需要另行设置连接用的检测电线。
另外，由于在帽20设置支承肋25，因此能够抑制电路基板30的晃动，并可靠地保持与电极12的连接。此外，帽20覆盖电容器10的安全阀11，因此能够防止从此处喷出的气体等直接吹附到电路基板30的情况，因此即使在电容器10的异常状态下也能够确保基于电路基板30的控制。
<实施方式2>
接下来，通过图7，说明本说明书公开的技术的实施方式2。
在本实施方式中，电极间图案134仅为在电路基板130的下表面形成的134A及在上表面形成的134D这两层，另一方面，设置有贯通孔131的母排170配置在电路基板130与电极112之间，与电路基板130一起通过螺栓150与电极112连接。这样，追加设置母排170的结构在需要超过在电路基板30预先形成的电力用图案133(134)的容许电流的情况下优选。根据本实施方式，将用于连结母排170的螺栓与用于连结电路基板130的螺栓进行共通化，能够减少零件个数。
本实施方式的其他的结构与实施方式1相同，因此标注与实施方式1同样的标号，并省略说明。
<其他实施方式>
本说明书公开的技术没有限定为通过上述记述及附图说明的实施方式，例如能够以如下的方式实施。
(1)在上述实施方式中，将多个电容器10横向排列地配置，并将它们通过电力用图案进行串联连接，但是蓄电元件的个数或配置并不局限于此，例如也可以将6个蓄电元件每3个地配置成2列，按照各列进行串联连接并将列彼此并联连接。这种情况下，在蓄电元件组的两端配置的电力用图案也可以是一体形成有将各列中的末端的电极彼此连接的电极间图案和用于将它们与外部设备连接的外部连接用图案的结构。
(2)另外，利用一个电力用图案连接的蓄电元件(电极)并不局限于2个，例如也可以利用一个电力用图案将3个蓄电元件(3个电极)连接。
(3)在上述实施方式中，贯通孔31对应于电容器10的各电极12而设置各一个，但是贯通孔并不局限于此，例如也可以设为设置左右长的长圆形形状的一个贯通孔并在其两端附近插通各电极的结构。
(4)在上述实施方式中，作为连结构件，将螺栓50设为连结构件，但是连结构件并不局限于此，例如也可以由插通于插通孔内并与电极螺合的轴构件和通过螺合于轴构件的上端附近而与轴构件进行一体化并抵接于电路基板的螺母构成。
(5)在上述实施方式中，将间隔部16与电极12的基体部15进行一体化而构成，但是也可以采用与电极(基体部)分体的间隔件(例如轴环等)。这种情况下，间隔部的材料相比导电性而能够优先选择牢固性，因此能够更可靠地支承连结构件的头部。
(6)在上述实施方式中，在电路基板30的贯通孔31设置镀层32，由此将形成于多层的各电力用图案电连接，但是在将间隔件与各层的电力用图案可靠地连接且间隔件具备充分的导电性的情况下，镀层32也可以省略。这种情况下，间隔件成为用于将电极连接的连接导体的一部分。
标号说明
1、100：蓄电模块
60：壳体部
10、110：电容器(蓄电元件)
11：安全阀
12、112：电极
16、116：间隔部(间隔件)
20、120：帽
22：安全罩部
23：放出槽部
25：支承肋(基板支承部)
30、130：电路基板
31、131：贯通孔
32、132：镀层
34、134：电极间图案(电力用图案)
37：触点部
40：连接器
41：平衡电路(控制电路)
42、142：热敏电阻
50、150：螺栓(连结构件)
51、151：头部(按压部)
52、152：轴部。

Claims (6)

1.一种蓄电元件的连接结构，是用于将多个蓄电元件的电极连接的连接结构，其中，具备：
电路基板，具备供各所述电极插通的贯通孔及电力用图案而载置于所述蓄电元件；
连结构件，具备轴部及按压部，该轴部插通于所述贯通孔并与所述蓄电元件的电极螺合，该按压部与所述轴部一体化而经由所述电路基板将所述电力用图案向所述电极按压；及
间隔件，配置于所述贯通孔而支承所述按压部，
所述电极具备从所述蓄电元件突出设置的基体部和从所述基体部突出设置且与所述基体部相比为小径的所述间隔件。
2.根据权利要求1所述的蓄电元件的连接结构，其中，
所述电力用图案具备向所述电路基板的表面露出的多个触点部，
所述连结构件将所述多个触点部分别经由所述电路基板向所述多个蓄电元件的所述电极按压。
3.根据权利要求1所述的蓄电元件的连接结构，其中，
在所述贯通孔的内壁形成导电性的镀层，
所述电力用图案具备：第一电力用图案，配置于所述电极侧而被按压于所述电极；及第二电力用图案，经由绝缘层而层叠配置于所述第一电力用图案，经由所述镀层而与所述第一电力用图案电连接。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的蓄电元件的连接结构，其中，
在所述电路基板设置用于控制所述蓄电元件的状态的控制电路，并形成将所述电力用图案与所述控制电路连接的信号用图案。
5.一种蓄电模块，具备：
多个蓄电元件；
壳体，收容所述多个蓄电元件；
电路基板，具备供所述各蓄电元件的电极插通的贯通孔及电力用图案；
连结构件，具备轴部及按压部，该轴部插通于所述贯通孔并与所述蓄电元件的电极螺合，所述按压部与所述轴部一体化而经由所述电路基板将所述电力用图案向所述蓄电元件的电极按压；
间隔件，配置于所述贯通孔而支承所述按压部；及
帽，配置在所述蓄电元件与所述电路基板之间，
其中，
所述蓄电元件设置有在成为规定的内压以上的内压时打开的安全阀，
在所述帽设置有罩部及放出槽部，所述罩部配置在所述电路基板与所述安全阀之间而覆盖所述安全阀，所述放出槽部将从所述安全阀排出的气体向远离所述电路基板的方向引导，
所述电极具备从所述蓄电元件突出设置的基体部和从所述基体部突出设置且与所述基体部相比为小径的所述间隔件。
6.根据权利要求5所述的蓄电模块，其中，
所述电路基板由从所述帽突出设置的基板支承部及所述电极支承。
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