JP2011044305A - 接続部材及び電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、単電池間の接続作業が省力化された接続部材及び電池モジュールを提供する。
【解決手段】接続部材１３は、正極及び負極の電極ポスト１２を有する複数の単電池１１が並んで配される電池モジュール１０における隣り合う単電池１１の電極ポスト１２が貫通される本体１４と、本体１４のうち隣り合う単電池１１の電極ポスト１２が並ぶ方向について外側の位置に、電極ポスト１２が本体１４を貫通する方向に突出して設けられた一対の巻き軸１６と、一対の巻き軸１６同士に掛け渡すように巻き付けられた電線１７からなると共に電極ポスト１２に溶接又はろう付けされる接続部１９と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、接続部材及び電池モジュールに関する。

従来、電気自動車やハイブリッド車両に搭載される動力用の電池モジュールとして、特許文献１に記載のものが知られている。この電池モジュールは、正極ポスト、及び負極ポストを有する複数の単電池が並んで配されている。隣り合う単電池の正極ポストと、負極ポストとは、バスバーを有する接続部材によって電気的に接続される。これにより、多数の単電池が直列接続される。

上記のバスバーには２つの貫通孔が形成されている。正極ポスト、及び負極ポストと、バスバーとは、バスバーに形成されたそれぞれの貫通孔に、正極ポストと、負極ポストとが貫通されて、それぞれのポストにナットが螺合されることにより締結される。

特開２０００−３３３３４３号公報

しかしながら上記の構成によれば、単電池間の接続作業においては、複数の単電池の各電極ポストに、ナットを一つ一つ螺合しなくてはならない。このため、電池モジュールが高電圧化して単電池数が増大すると、単電池間の接続作業には多大な手間を要する。

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、単電池間の接続作業が省力化された接続部材及び電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明は、接続部材であって、電極ポストを有する複数の単電池が並んで配される電池モジュールにおける隣り合う前記単電池の前記電極ポストが貫通される本体と、前記本体のうち隣り合う前記単電池の前記電極ポストが並ぶ方向について外側の位置に、前記電極ポストが前記本体を貫通する方向に前記本体から突出して設けられた一対の巻き軸と、前記一対の巻き軸同士に掛け渡すように巻き付けられた電線からなると共に前記電極ポストに溶接又はろう付けされる接続部と、を有する。

また、本発明は、電池モジュールであって、電極ポストを有して並んで配される複数個の単電池と、隣り合う前記単電池の前記電極ポスト同士を電気的に接続する接続部材と、を備え、前記接続部材は、隣り合う前記単電池の前記電極ポストが貫通する本体と、前記本体のうち隣り合う前記単電池の前記電極ポストが並ぶ方向について外側の位置に、前記電極ポストが前記本体を貫通する方向に前記本体から突出して設けられた一対の巻き軸と、前記一対の巻き軸同士に掛け渡すように巻き付けられた電線からなると共に前記電極ポストに溶接又はろう付けされる接続部と、を有する。

本発明によれば、まず、隣り合う単電池の電極ポストを、接続部材の本体に貫通させる。その後、接続部を電極ポストに溶接又はろう付けする。これにより、隣り合う単電池同士を電気的に接続できる。この結果、単電池同士の接続作業を省力化できる。

本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記接続部を構成する前記電線から延出された電圧検知部を有することが好ましい。

上記の態様によれば、接続部を構成する同じ電線から構成される電圧検知部により、電圧ポストにおける電圧信号を外部に取出すことができる。これにより、電極ポストの電圧信号を検出するための電線や、この電線と電極ポストを接続するための端子金具を別途設ける場合に比べて、部品点数を少なくすることができる。

前記本体には、前記電圧検知部を配索するための配索部が形成されており、前記配索部には前記電圧検知部が収容される配索溝が形成されていることが好ましい。

上記の態様によれば、電圧検知部を配索溝に収容することにより、電圧検知部の配索に難渋することが抑制される。

前記接続部材は、並んで配される複数の前記本体同士が連結部によって互いに連結されてなることが好ましい。

上記の態様によれば、接続部材は、本体が連結部によって互いに連結されてなるので、本体が連結されていない場合に比べて部品点数を少なくできる。

前記連結部は撓み変形可能であることが好ましい。

上記の態様によれば、電極ポスト間の交差寸法を、連結部が撓み変形することにより吸収できる。

前記電線はエナメル線であることが好ましい。

上記の態様によれば、溶接手法として超音波溶接、レーザー溶接、フュージング（熱カシメ）等を利用できる。これにより、エナメル線の絶縁被覆を溶接部分において逐一剥がす手間が不要になるという利点がある。しかも、溶接部以外の部分においては絶縁被覆が残るので、異物との接触による短絡を抑制できる。更に、絶縁被覆電線を用いる場合に比べて線束を細くできるから、電池モジュールを小型化できる。

本発明によれば、単電池間の接続作業を省力化できる。

本発明の一実施形態に係る電池モジュールを示す一部切欠斜視図 図１における要部拡大斜視図 接続部材における本体、配索部、及び連結部を示す一部切欠斜視図 接続部材における本体、及び配索部を示す側面図 単電池を並べた状態を示す斜視図

本発明の一実施形態を図１ないし図５を参照しつつ説明する。本実施形態に係る電池モジュール１０は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されて、駆動用の電源として用いられる。
（単電池１１）
図１に示すように、電池モジュール１０は、複数個の単電池１１を横並びに配置し、且つ電気的に直列接続して用いられる。各単電池１１は、扁平な直方体形状をなしており、内部には図示しない発電要素が収容されている。

図１における単電池１１の上面には、一対の電極ポスト１２が突設されている。電極ポスト１２は正極ポスト１２Ａ及び負極ポスト１２Ｂからなる。電極ポスト１２の断面は、概ね四角形状をなしており、４つの角が面取りされた形状をなしている。正負の電極ポスト１２は共に同一の構造を有する。単電池１１は、隣り合う単電池１１において隣接する電極ポスト１２の極性が異なるように、配列されている。

図２に示すように、複数の単電池１１は、隣り合う単電池１１同士において隣接する電極ポスト１２同士が、図２において左手前側から右奥側に向かって、２列に並ぶように配列されている。

（接続部材１３）
図２に示すように、各単電池１１の電極ポスト１２は、接続部材１３によって電気的に直列接続されている。図３に示すように、接続部材１３は、合成樹脂製の本体１４を備える。本体１４は略矩形状の板状をなしている。本体１４には隣り合う単電池１１において隣接する電極ポスト１２がそれぞれ貫通される２つの貫通孔１５が形成されている。

図２に示すように、電極ポスト１２は、本体１４の貫通孔１５内に、図２における上方に貫通している。本体１４には、隣り合う単電池１１において隣接する電極ポスト１２の並ぶ方向（図２において左手前側から右奥側へ向かう方向）について外側の位置に、一対の巻き軸１６が、電極ポスト１２が本体１４を貫通する方向（図２における上方）に突出して設けられている。

図３に示すように、一対の巻き軸１６の断面は半円形状をなしており、巻き軸１６のうち互いに対向する側が平面となるように配されている。

図２に示すように、一対の巻き軸１６には、巻き軸１６同士に掛け渡すようにして電線１７が巻きつけられている。本実施形態においては、この電線１７はエナメル線１７Ａからなる。エナメル線１７Ａとしては、例えば、直径０．６ｍｍの銅導体に厚さ１４μｍのポリアミドイミド系樹脂の絶縁被覆を形成したものを利用できる。電線１７を巻き軸１６間に巻回する回数は、電線１７に流れる電流値と、電線１７の導体断面積により決定できる。

図３における巻き軸１６の上端部には、巻き軸１６よりも拡径された拡径部１８が形成されている。拡径部１８は、図３における上方からみて半円形状をなしている。この拡径部１８により、巻き軸１６に巻回された電線１７が図３における上方から抜けてしまうことが抑制されるようになっている。

巻き軸１６に巻回された電線１７は、電極ポスト１２に溶接されて、電極ポスト１２間を電気的に接続する接続部１９とされる。本実施形態においては、電線１７は、電極ポスト１２に超音波溶接されている。この超音波溶接によれば、超音波振動によりエナメル線１７Ａの絶縁被覆が除去されるので、溶接前に絶縁被覆を剥離する作業が不要となる。これにより、溶接作業の効率を向上させることができる。また、溶接手法としては、フュージング（熱カシメ）、レーザー溶接、抵抗溶接等、必要に応じて任意の手法を用いることができる。

図２に示すように、巻き軸１６の基部からは、接続部１９を構成する電線１７が延出されており、延出された部分が電圧検知部２０とされる。電圧検知部２０の他端は、図示しないＥＣＵに接続されている。電圧検知部２０は、電極ポスト１２の電圧信号を検知してＥＣＵに電圧信号を伝達するようになっている。これにより、電極ポスト１２の電圧測定が可能となっている。

図２に示すように、電圧検知部２０は、２列に並ぶ電極ポスト１２の１列毎にまとめて配索されている。

図３に示すように、本体１４には、図３における右手前側に延びて、配索部２１が形成されている。この配索部２１には、上述した電圧検知部２０が配索されるようになっている。図３における配索部２１の上面には、左手前側から右奥側に向かって延びる複数の配索溝２２が形成されている。それぞれの配索溝２２の内部には、電圧検知部２０が１つずつ収容されるようになっている。

図３に示すように、配索部２１のうち、電圧検知部２０の配索方向上流側（図３における左手前側）の位置には、本体１４部よりも一段低い段差部２３が形成されている。

図４に示すように、配索部２１に形成された複数の配索溝２２は、図４における左右方向に並んで形成されている。配索溝２２は、電圧検知部２０を収容し、且つ保持可能な寸法に形成されている。すなわち、配索溝２２は、図４における下部は、電圧検知部２０の直径と同じか、やや大きな径寸法を有する半円形状をなすと共に、上端部は、電圧検知部２０の直径よりもやや小さな間隔を有して離間するようになっている。これにより、電圧検知部２０が配索溝２２から外れることが抑制される。

図２に示すように、接続部材１３は、複数の本体１４同士が合成樹脂製の連結部２４で連結されることにより一体に形成されている。上記の連結部２４は板状をなしている。また、連結部２４は、図２における上方に凸形状をなしており、撓み変形可能に形成されている。

また、図２に示すように、接続部材１３のうち一方の端部（図２における手前側に位置する端部）に位置する本体２５には、１つの電極ポスト１２が貫通されるようになっている。１つの電極ポスト１２の両側には一対の巻き軸２６が図２における上方に突出して設けられている。一対の巻き軸２６にはエナメル線２７Ａからなる電線２７が掛け渡されるように巻回されて、電極ポスト１２に溶接されて接続部２９とされる。巻き軸２６の基部からは、接続部２９を構成する電線２７が延出されて電圧検知部３０とされる。この電圧検知部３０は、本体２５から延設された配索部３１に形成された配索溝３２に収容されている。この他の構成については上記した構成と略同じなので、重複する説明については省略する。

（作用、効果）
続いて、本実施形態の作用、効果について以下に説明する。まず、接続部材１３の製造工程の一例を示す。まず、本体１４及び連結部２４を合成樹脂材により成形する。

続いて、電線１７を、一対の巻き軸１６に掛け渡すようにして巻き付ける。

その後、巻き軸１６に巻回した電線１７から電圧検知部２０を延出し、配索部２１の配索溝２２に収容する。これにより電圧検知部２０をまとめて配索する。

続いて、図５に示すように、複数の単電池１１を並べて配する。このとき、隣り合う電極ポスト１２が、２列に並ぶようにする。

続いて、図２に示すように、本体１４及び配索部２１が、単電池１１側に位置する姿勢で、本体１４の貫通孔１５内に電極ポスト１２を貫通させる。その後、各接続部１９を各電極ポスト１２に溶接する。以上により、本実施形態に係る電池モジュール１０が完成する。

続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態によれば、まず、隣り合う単電池１１の電極ポスト１２を、接続部材１３の本体１４に設けられた貫通孔１５に貫通させる。その後、接続部１９を電極ポスト１２に溶接する。これにより、隣り合う単電池１１同士を電気的に接続できる。このように、本実施形態によれば、従来必要とされた、各電極ポスト１２とバスバーとをナットで螺合するという作業が不要となるので、単電池１１同士の接続作業を省力化できる。

また、本実施形態によれば、接続部１９を構成する同じ電線１７から構成される電圧検知部２０により、電極ポスト１２における電圧信号を外部に取出すことができる。これにより、電極ポスト１２の電圧信号を検出するための電線１７や、この電線１７と電極ポスト１２を接続するための端子金具を別途設ける場合に比べて、部品点数を少なくすることができる。

また、本実施形態によれば、電圧検知部２０を配索溝２２に収容することにより、電圧検知部２０の配索に難渋することが抑制される。特に、高電圧を得るために多数の単電池１１を並べて使用する電池モジュール１０の場合には、電圧検知部２０も多数となるため、このような電池モジュール１０に適用する場合に有効である。

また、本実施形態によれば、接続部材１３は、並んで配される複数の本体１４同士が連結部２４によって互いに連結されてなる。これにより、複数の本体１４がそれぞれ別体に形成される場合に比べて部品点数を少なくできる。

さらに、上記の連結部２４は撓み変形可能に形成されているから、電極ポスト１２間の交差寸法を、連結部２４が撓み変形することにより吸収できる。この構成は、多数の単電池１１が使用される電池モジュール１０において、単電池１１間の配置に関する寸法公差や、単電池１１に設けられた電極ポスト１２の寸法交差等が積み重なって、公差が比較的に大きくなる場合に有効である。

また、本実施形態においては、電線１７はエナメル線１７Ａであるから、溶接手法として超音波溶接、レーザー溶接、フュージング（熱カシメ）等を利用できる。これにより、エナメル線１７Ａの絶縁被覆を溶接部分において逐一剥がす手間が不要になるという利点がある。しかも、溶接部以外の部分においては絶縁被覆が残るので、電圧検知部２０同士が接触しても絶縁性を保持できる。更に、絶縁被覆電線１７を用いる場合に比べて線束を細くできるから、電池モジュール１０を小型化できる。

＜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）本実施形態においては、電線１７としてエナメル線１７Ａを用いたが、これに限られず、被覆電線を用いてもよい。この場合、巻き軸１６に巻回する部分の絶縁被覆を予め剥がしておき、その部分の芯線を巻き軸１６に巻き付けた後、電極ポスト１２に溶接すればよい。
（２）本実施形態においては、電極ポスト１２と接続部１９とは溶接により電気的に接続する構成としたが、これに限られず、ろう付け、半田付け等により接続してもよい。
（３）電極ポスト１２の電圧を測定するための構成を別途設ける場合には、電圧検知部２０を省略してもよい。
（４）本実施形態においては、接続部材１３は、複数の本体１４が連結されて一体に形成される構成としたが、これに限れられず、各本体１４が別体に形成される構成としてもよい。
（５）本実施形態では、本体１４には２つの貫通孔１５が形成されて、それぞれの貫通孔１５に電極ポスト１２が貫通される構成としたが、本体１４には長孔形状をなす１つの貫通孔１５が形成され、この貫通孔１５内に２つの電極ポスト１２が貫通される構成としてもよい。
（６）また、本体１４は、電極ポスト１２が貫通可能な構成を有していればよいのであって、例えば、本体１４の端縁から延びて形成されると共に、電極ポスト１２が貫通可能なスリットが本体１４に設けられていてもよい。
（７）本実施形態においては、複数の単電池１１を直列接続する際に用いたが、並列接続する際に用いてもよい。
（８）本実施形態においては、本体１４同士が連結部２４で連結される構成としたが、これに限られず、配索部２１同士が連結部２４で連結される構成としてもよい。
（９）また、配索部２１は、剛体であってもよい。
（１０）単電池１１と接続部材１３は、本体１４には孔を設けると共に、単電池１１には、上記の孔に貫通されて本体１４に係合する係止爪を設ける構成としてもよい。
（１１）電極ポスト１２の断面は、円形、長円形でもよく、また、三角形、五角形等の多角形状でもよく、任意の形状とすることができる。なお、なお、電極ポスト１２は、接続部１９が溶接又はろう付けされる部分に平面を有する形状が好ましい。

１０…電池モジュール
１１…単電池
１２…電極ポスト
１３…接続部材
１４…本体
１６…巻き軸
１７…電線
１７Ａ…エナメル線
１９…接続部
２０…電圧検知部
２１…配索部
２２…配索溝
２４…連結部

Claims (12)

1. 電極ポストを有する複数の単電池が並んで配される電池モジュールにおける隣り合う前記単電池の前記電極ポストが貫通される本体と、前記本体のうち隣り合う前記単電池の前記電極ポストが並ぶ方向について外側の位置に、前記電極ポストが前記本体を貫通する方向に前記本体から突出して設けられた一対の巻き軸と、前記一対の巻き軸同士に掛け渡すように巻き付けられた電線からなると共に前記電極ポストに溶接又はろう付けされる接続部と、を有する接続部材。
2. 前記接続部を構成する前記電線から延出された電圧検知部を有する請求項１に記載の接続部材。
3. 前記本体には、前記電圧検知部を配索するための配索部が形成されており、前記配索部には前記電圧検知部が収容される配索溝が形成されている請求項２に記載の接続部材。
4. 前記接続部材は、並んで配される複数の前記本体同士が連結部によって互いに連結されてなる請求項１ないし３のいずれか一項に記載の接続部材。
5. 前記連結部は撓み変形可能である請求項４に記載の接続部材。
6. 前記電線はエナメル線である請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の接続部材。
7. 電極ポストを有して並んで配される複数個の単電池と、隣り合う前記単電池の前記電極ポスト同士を電気的に接続する接続部材と、を備え、
   前記接続部材は、隣り合う前記単電池の前記電極ポストが貫通する本体と、前記本体のうち隣り合う前記単電池の前記電極ポストが並ぶ方向について外側の位置に、前記電極ポストが前記本体を貫通する方向に前記本体から突出して設けられた一対の巻き軸と、前記一対の巻き軸同士に掛け渡すように巻き付けられた電線からなると共に前記電極ポストに溶接又はろう付けされる接続部と、を有する電池モジュール。
8. 前記接続部を構成する前記電線から延出された電圧検知部を有する請求項７に記載の電池モジュール。
9. 前記本体には、前記電圧検知部を配索するための配索部が形成されており、前記配索部には前記電圧検知部が収容される配索溝が形成されている請求項８に記載の電池モジュール。
10. 前記接続部材は、並んで配される複数の前記本体同士が連結部によって互いに連結されてなる請求項７ないし９のいずれか一項に記載の電池モジュール。
11. 前記連結部は撓み変形可能である請求項１０に記載の電池モジュール。
12. 前記電線はエナメル線である請求項７ないし請求項１１のいずれか一項に記載の電池モジュール。

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