JP2011258450A - 電池接続アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】プレス加工後のバスバーであっても、その表裏を確実に区別することができる技術を提供する。
【解決手段】電池接続アセンブリは、正極及び負極の電極端子を有する単電池２０を複数個並べた単電池群における電極端子間を接続するための電池接続アセンブリであって、電極端子が貫通する貫通孔５４を有するバスバー５２と、バスバー５２を収容する収容部とを備える。バスバー５２の貫通孔５４は、バスバー５２を一方の面５２Ａから他方の面５２Ｂに向かって打ち抜くことで形成されており、バスバー５２には、一方の面５２Ａを他方の面５２Ｂから識別可能にする切り欠き５６が設けられている。これによって、プレス加工後のバスバー５２であっても、切り欠き５６を用いることで、その表裏を確実に区別することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、電池接続アセンブリに関する。

電気自動車やハイブリッド車用の電池モジュールは、正極及び負極の電極端子を有する単電池の複数個が横並びに配置されて形成されている。電池モジュールでは、これら隣り合う単電池の電極端子間が電池接続アセンブリの各収容部に収容した多数枚の導電性の接続部材（バスバー）で接続されることにより複数の単電池が直列や並列に接続され、電池モジュールに必要とされる電位差が実現される（特許文献１参照）。

特許第３７０７５９５号公報

バスバーの外形は、電池接続アセンブリの収容部の形状にあわせて決定され、単電池の電極端子の外形寸法にあわせて電極端子を貫通させるための貫通孔を有する。このバスバーは、材料の導電板をプレス加工して外形とともに貫通孔を打ち抜き形成する。

しかし、一方の面から他方の面に向かってプレス型によって導電板を打ち抜くと、図６、図７に示すように、プレス型の上型が当接するバスバー５２の一方の面である表面５２Ａのせん断端５８Ａがだれて、アール形状となる。また、バスバー５２の他方の面である裏面５２Ｂのせん断端５８Ｂにはバリが形成される。そのため、図６に示すように、単電池の電極端子をバスバーの貫通孔に挿入する際に、バスバー５２の表面５２Ａ側から電極端子２２を挿入すると、アール形状が幸いしてスムースに挿入することができるのに対して、図７に示すように、バスバー５２の裏面５２Ｂ側から電極端子２２を挿入してしまうと、バリが電極端子２２の外周面に形成されているネジ溝に引っかかって、電極端子をスムースに挿入することができず、作業性が悪化してしまうことがある。また、バスバーの裏面５２Ｂから電極端子２２を挿入した場合には、電極端子２２にナットを螺合してバスバー５２を電極端子２２の底部近傍に設けられた台座部に締め付ける際に、バリが台座部とバスバーの間に挟まれるため、バスバーと台座部との接触が不充分になり、バスバーと電極端子の間の抵抗値が増大してしまうことがある。このため、バスバーには電極端子をバリがない側の面（表面）から挿入することが望ましいが、特許文献１の図２３に示されるように、バスバーは上下左右共に対称形状となるように形成されることが多く、一見しただけではプレス後のバスバーの表裏を区別することができないことが多い。そのため、従来では、上記の問題が発生することを十分に抑制することができなかった。

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、プレス加工されたバスバーの表裏を確実に区別することができるようにして電池モジュールとして組み立てる際の組立作業性を改善できる電池接続アセンブリを提供することを目的とする。

本発明は、正極及び負極の電極端子を有する単電池を複数個並べた単電池群における電極端子間を接続するための電池接続アセンブリに関する。この電池接続アセンブリは、電極端子が貫通する貫通孔を有するバスバーと、バスバーを収容する収容部と、を備えている。貫通孔は、バスバーを一方の面から他方の面に向かって打ち抜くことで形成されている。この発明では、バスバーに一方の面と他方の面とを識別可能にするマークが設けられていることを特徴とする。

本発明では、バスバーに一方の面を他方の面から識別可能にするマークが形成されているため、プレス加工後のバスバーの表裏を簡単に区別することができる。そのため、収容部に収容されているバスバーの貫通孔に単電池の電極端子を挿入し、バスバーを用いて単電池群における電極端子間を接続する際に、バスバーのバリが存在する裏面側からバスバーの貫通孔に電極端子が挿入されることが回避される。これによって、間違えてバスバーの裏面側から単電池の電極端子を挿入した際の様々な問題、例えば作業性の悪化や電極との接続抵抗値の増大等の問題の発生を抑制することができる。

本発明のマークは、バスバーの表裏において非対称となる位置に形成された切り欠きであることが好ましい。切り欠きによってマークを形成すると、例えばバスバーを形成する際のプレス加工によって同時的に容易にマークを形成することができる。

本発明において切り欠きはバスバーの外周縁部に開口して形成され、収容部の内側面には、バスバーの正規姿勢における切り欠きに対応する位置にガイド突部が形成されていることが好ましい。収容部にガイド突部が形成されていると、バスバーをバスバーの一方の面から収容部に収容する際に、ガイド突部と切り欠きを対応させることでそれが正しい収容姿勢であることを容易に確認することができる。

本発明のマークは、他方の面側に突出した突出部とすることもできる。マークが他方の面側に突出していると、例えばマークがあるにも関わらず誤ってバスバーの他方の面側から電極端子を挿入した場合に、単電池の平面電極や収容部の底部等と突出部とが接触することで発生する違和感、例えば挿入後のバスバーの位置の違いや安定性の違い等からバスバーを誤って挿入したことを認識しやすい。これによって、バスバーが収容部に間違って挿入されたまま組み立てが進み、後に計測される接触抵抗等の検査によって、初めて間違って挿入されたと認識されることが抑制される。

本発明のマークは、貫通孔を打ち抜く際に形成されることが好ましい。例えば、バスバーに切り欠きを形成する場合には、プレス型にバスバーを切り欠く凸型を形成しておく。また、バスバーに突出部を形成する場合には、プレス型にバスバーを湾曲させる凹凸部を形成しておく。これによって、貫通孔を打ち抜くと同時にマークを形成することができて効率的である。

本発明によれば、プレス加工後のバスバーの表裏を確実に区別することができるので、収容部にバスバーを正規姿勢で収容することができ、電池モジュールの組立時の作業性を向上させることができる。

図１は、本実施形態に係る電池モジュール１０を示す斜視図 図２は、単電池群１２を示す斜視図 図３は、収容ケース３２を示す斜視図 図４は、収容ケース３２を示す平面図 図５は、バスバー５２を示す斜視図 図６は、バスバー５２の貫通孔５４付近の断面図 図７は、本発明の課題を示す断面図 図８は、バスバー１５２を示す斜視図 図９は、収容ケース１３２を示す平面図 図１０は、バスバー２５２を示す側面図

＜実施形態１＞
本発明の一実施形態を図１ないし図７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、又はハイブリッド車等の動力源として使用される。電池モジュール１０は、正極及び負極の電極端子２２を有する単電池２０を複数個並べた単電池群１２と、単電池群１２における電極端子２２間を接続する電池接続アセンブリ１４を備えている。

（単電池２０）
単電池２０の内部には図示しない発電要素が収容されている。図２に示すように、各単電池２０には、発電要素と電気的に接続された一対の電極端子２２Ａ、２２Ｂが、単電池２０の上面２０Ａから突出して形成されている。電極端子２２は導電性を有しており、各単電池２０に形成される一対の電極端子２２Ａ、２２Ｂの極性は、お互いに異なっている。つまり、電極端子２２Ａが陽極であれば、電極端子２２Ｂが陰極となる。電極端子２２は概ね円柱形状をなしており、その外周面にはねじ山が形成されている。電極端子２２の単電池２０本体側の基部には、台座部２４が形成されている。

また、各単電池２０は、隣り合う単電池２０から突出する電極端子２２の極性が交互に逆向きになるように配置されている。つまり、電極端子２２Ａが陽極であれば、電極端子２２Ｃが陰極となるように配されている。単電池群１２を構成する単電池２０は、図示しない固定部材によって固定されている。

（電池接続アセンブリ１４）
図１に示すように、隣り合う単電池２０は、電極端子２２間に電池接続アセンブリ１４を取り付けることによって直列に接続されている。電池接続アセンブリ１４は、複数の接続ユニット３０から構成されている。

（接続ユニット３０及び収容ケース３２）
図１に示すように、接続ユニット３０は、多数の収容ケース（収容部の一例）３２と、各収容ケース３２に収容されたバスバー５２とを備えている。図３に示すように、収容ケース３２は合成樹脂製であって、バスバー収容凹部３２Ａと検知線収容部４２が設けられている。

バスバー収容凹部３２Ａは、上方に開口する箱状をなしており、金属板材を所定形状にプレス成形してなるバスバー５２が収容される。図４に示すように、バスバー収容凹部３２Ａの側壁３２Ｂには、側壁３２Ｂから突出した凸部３４（ガイド突部の一例）が形成されている。凸部３４は、バスバー収容凹部３２Ａを上方から見たときの左右の中心線上ではなく、非対称となる位置に形成されている。また、バスバー収容凹部３２Ａの側壁３２Ｂには、側壁３２Ｂから突出した押さえ爪４０が形成されている。押さえ爪４０は、収容ケース３２に収容された後のバスバー５２に上方から当接することによりバスバー５２が上方に外れることを規制する。

また、バスバー収容凹部３２Ａの底部には２つの矩形の開口部３６Ａ、３６Ｂが形成されるとともに、開口部３６Ａ、３６Ｂの中央に底板３８が設けられている。開口部３６Ａ、３６Ｂは、単電池２０の電極端子２２が挿通可能に形成されているとともに、台座部２４が挿通可能に形成されている。底板３８は、単電池２０の台座部２４以下の厚さとなるように設けられている。

検知線収容部４２は、上方に開口する箱状をなしており、単電池群１２に取り付けた際に、隣り合う単電池２０が並ぶ方向に伸びて形成されている。検知線収容部４２は、各単電池２０の電圧を測定するための電圧検知線が収容される。また、検知線収容部４２の側壁４２Ａの上端縁には、電圧検知線が外部にはみ出さないように保持する保持爪４４が形成されている。

（収容ケース３２の組み付け構造）
収容ケース３２の側壁のうち、接続ユニット３０の並び方向（図１参照）に沿う方向に延びる一対の側壁（図４における上下の側壁）には、上記の並び方向についての端部寄りの位置に、この側壁の肉厚方向外方（図４における上下方向）に突出する基部６２が設けられている。この基部６２には、接続ユニット１５の並び方向について突出するスライド棒部６４が形成されている。

スライド棒部６４の断面形状は円形状をなしており、スライド棒部６４の長さは、隣り合う単電池２０間の製造公差、及び組み付け公差の和と同じか、それ以上に設定されている。スライド棒部６４の端部には、スライド棒部６４よりも径が大きいストッパ部６６が設けられている。ストッパ部６６はスライド棒部６４よりも大径に設けられることで、後述する突出部７２の溝部７４に勘合されたスライド棒部６４が、接続ユニット３０の並び方向に移動して溝部７４から抜けてしまうことを規制している。

また、収容ケース３２の側壁のうち、接続ユニット３０の並び方向（図１参照）に沿う方向に延びる一対の側壁（図４における上下の側壁）には、接続ユニット３０同士が並べられた状態で、スライド棒部６４に対応する位置に、この側壁の肉厚方向外方（図４における上下方向）に突出する突出部７２が設けられている。

突出部７２の上面には、スライド棒部６４が接続ユニット３０の並び方向にスライド可能に勘合される溝部７４が形成されている。図３に示すように、溝部７４の断面形状は、中心角が１８０°より大きく３６０°より小さな扇形をしており、スライド棒部６４の外周面に嵌着可能に形成されている。

溝部７４の内周面の内径寸法は、スライド棒部６４の外径寸法よりもやや大きく設定されている。これにより、溝部７４内においてスライド棒部６４が容易にスライドできるようになっている。

（バスバー５２）
バスバー５２は四隅が丸く切欠された概ね長方形状をなしている。図５に示すように、バスバー５２の長辺方向の長さ寸法は、単電池２０を２つ並べた状態における幅寸法よりも小さく設定されている。バスバー５２には、隣り合う単電池２０の電極端子２２が貫通する一対の貫通孔５４が形成されている。バスバー５２の外縁には、切り欠き５６（マークの一例）が形成されている。図５に示すように、切り欠き５６はバスバー５２の左右方向の中心から片側に寄せられて左右非対称となる位置に設けられており、バスバー５２が正規姿勢（表面を上にした姿勢）でバスバー収容凹部３４Ａに収容されたときだけに、図４に示した収容ケース３２の凸部３４に対応する。切り欠き５６は、上面視した場合に凸部３４の断面積よりも僅かに大きくなるように同形に切り欠かれており、バスバー５２の切り欠き５６と収容ケース３２の凸部３４とは互いに嵌合可能である。

バスバー５２は、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等、必要に応じて任意の金属材料により形成することができる。バスバー５２は、これらの金属板をプレス加工することで成形される。プレス加工では、表面５２Ａから裏面５２Ｂに向かってプレス型で金属板を打ち抜くことで、バスバー５２を形成する。プレス型は、バスバー５２の外形に対応した形状であるとともに、貫通孔５４及び切り欠き５６に対応した形状に成形されている。そのため、金属板をプレス型で打ち抜くと、バスバー５２の外形が打ち抜かれるとともに、貫通孔５４及び切り欠き５６が同時に形成される。また、バスバー５２の表面にはスズメッキ、ニッケルメッキ等、必要に応じて任意の金属メッキを形成してもよい。

（電池モジュール１０の組み付け）
次に、電池モジュール１０の組み付け工程について説明する。電池モジュール１０では、電池接続アセンブリ１４を用いて隣り合う単電池２０の電極端子２２間を接続するに先立って、まず作業者は、各々の収容ケース３２にバスバー５２を収容し、接続ユニット３０を準備しておく。

本実施形態では、バスバー５２の左右非対称の位置に切り欠き５６が形成されている。そのため、作業者は、この切り欠き５６を利用してバスバー５２の表面５２Ａと裏面５２Ｂを簡単に区別することができる。すなわち、切り欠き５６がバスバー５２の下縁部であって中央よりも左側に位置するような姿勢としてバスバー５２を収容ケース３２内に収容する。

このとき、本実施形態では、バスバー収容凹部３２Ａに凸部３４が形成されているため、作業者が万一バスバー５２の姿勢を誤って収容凹部３２Ａ内に収容しようとした場合には、バスバー５２の下縁部が凸部３４に当接するため、その姿勢が誤っていることを明確に知ることができる。これによって、作業者が、誤ってバスバー５２を正規姿勢とは逆の裏返しにしてバスバー収容凹部３２Ａに収容してしまうことが完全に防止される。

バスバー５２をバスバー収容凹部３２Ａの底部にまで押し込むと、押さえ爪４０によって固定され、接続ユニット３０として完成される。

次に作業者は、単電池群１２を構成する単電池２０の数に応じた数の接続ユニット３０を連結し、電池接続アセンブリ１４として完成させる。接続ユニット３０を連結する際には、隣接する一方の収容ケース３２のスライド棒部６４を、隣接する他方の収容ケース３２の溝部７４に嵌合させれば、複数の接続ユニット３０が左右に僅かに移動可能な状態で連結されて電池接続アセンブリ１４が完成する。

このように完成された電池接続アセンブリ１４は、単電池群１２の上方からセットされる。

各単電池２０には製造誤差があり、隣り合う単電池２０同士の間には組み付け誤差があるため、隣り合う電極端子２２同士のピッチ間隔は、ある一定の公差内でずれる可能性がある。

本実施形態では、スライド棒部３０は、溝部３２内において、単電池２０の並び方向についてスライド可能に構成されており、スライド棒部３０の長さ寸法は、単電池２０の製造公差、及び組み付け公差の和と同じか、それ以上に設定されている。そのため、接続ユニット３０をスライドさせることにより、製造公差、及び組み付け公差に起因する電極端子２２のピッチ間隔の位置ずれを吸収することができ、電池接続アセンブリ１４を単電池群１２に確実に組み付けることができる。

作業者は、単電池２０から上方に突出する電極端子２２の位置と、接続ユニット３０の開口部３６の位置とを、概ね整合させた状態で、上方から電池接続アセンブリ１４を、単電池群１２に載置する。これにより、電極端子２２と整合する位置に配されたバスバー５２の貫通孔５４に電極端子２２が挿通される。

図６に、バスバー５２の貫通孔５４周辺における拡大断面図を示す。図６に示すように、バスバー５２の表面５２Ａ側では、プレス加工によって貫通孔５４のせん断端５８Ａがだれて、アール形状が形成されている。そのため、電極端子２２をバスバー５２の表面５２Ａ側から貫通孔５４に挿通することで、せん断端５８Ａのアール形状が幸いして貫通孔５４に電極端子２２をスムースに挿通することができる。

その一方、バスバー５２の裏面５２Ｂ側では、プレス加工によって貫通孔５４のせん断端５８Ｂにバリが形成されている。そのため、図７に示すように、間違えて電極端子２２をバスバー５２の裏面５２Ｂ側から貫通孔５４に挿通すると、バリが電極端子２２の外周面に形成されているネジ溝に引っかかって、貫通孔５４に電極端子２２をスムースに挿通することができない。

本実施形態では、接続ユニット３０において、収容ケース３２にバスバー５２が正規姿勢で収容されており、バスバー５２の表面５２Ａが下側となる姿勢でバスバー５２が収容ケース３２に収容されている。そのため、作業者は、バリのない表面５２Ａ側から電極端子２２を貫通孔５４に挿通することができ、バスバー５２の貫通孔５４に電極端子２２をスムースに挿通することができる。

作業者は、電池接続アセンブリ１４を単電池群１２に載置することで、収容ケース３２の底部に配された開口部３６に単電池２０の台座部２４を挿通する。本実施形態では、台座部２４は、収容ケース３２の底部に配された底板３８よりも厚く設定されている。そのため、接続ユニット３０を単電池群１２に載置することにより、台座部２４の上面が底板３８よりも上部に突出し、バスバー５２の表面５２Ａと当接する。また、バスバー５２は押さえ爪４０によって上方に移動することが規制されている。これによって、台座部２４の上面をバスバー５２の表面５２Ａに確実に当接させることができる。

その後、作業者は、ナット１６を電極端子２２に螺合することにより、バスバー５２を台座部２４に締め付け、電極端子２２とバスバー５２とを電気的に接続する。本実施形態では、バリのないバスバー５２の表面５２Ａが台座部２４と当接する。そのため、バスバー５２を台座部２４に締め付ける際に、バリがバスバー５２と台座部２４の間に挟まれ、バスバー５２と台座部２４との接触が不充分になることが回避される。これにより電池モジュール１０が完成する。

（本実施形態の効果）
本実施形態によれは、以下の効果を奏する。
（１）バスバー５２に表面５２Ａと裏面５２Ｂを識別する切り欠き５６が形成されているので、プレス加工後のバスバー５２の表裏を簡単に区別することができる。そのため、収容ケース３２に収容されているバスバー５２の貫通孔５４に単電池２０の電極端子２２を挿入し、バスバー５２を用いて単電池群１２における電極端子２２間を接続する際に、バスバー５２のバリが存在する裏面５２Ｂ側からバスバー５２の貫通孔５４に電極端子２２が挿入されることが回避される。これによって、間違えてバスバー５２の裏面５２Ｂ側から単電池２０の電極端子２２を挿入した際の様々な問題、例えば作業性の悪化や電極２２との接続抵抗値の増大等の問題の発生を抑制することができる。

（２）収容ケース３２に凸部３４が形成されているので、バスバー５２をバスバー５２の表面５２Ａ側から収容ケース３２に収容する際に、凸部３４と切り欠き５４を対応させることでそれが正しい収容姿勢であることを容易に確認することができる。

（３）バスバー５２では、貫通孔５４を打ち抜く際に切り欠き５４が形成されるので、効率的である。

＜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）上記実施形態では、バスバー５２に形成される切り欠き５６として長方形型の切り欠き５６を用いて説明を行ったが、これに限られず、例えば、図８に示す三角形型の切り欠き１５６が形成されていてもよい。この場合、図９に示すように、切り欠き５６にあわせて、収容ケース３２に形成される凸部１３４の断面形状を変形させることが好ましい。

（２）上記実施形態では、バスバー５２の表裏を識別するマークである切り欠き５６を、バスバー５２の外形及び貫通孔５４と同時に形成する例を用いて説明を行ったが、これに限られず、たとえば、予めバスバー５２の外形をした金属板が形成されており、その金属板にプレス加工して貫通孔５４を形成する場合に、そのプレス加工の前後の金属板（バスバー５２）の一部を切りかくことで切り欠き５６を形成してもよい。この場合でも、切り欠き５６をバスバー５２の非対称となる位置に形成することで、その切り欠き５６を用いてバスバー５２の表裏を確実に区別することができる。

（３）上記実施形態では、バスバー５２の表裏を識別するマークとして、切り欠き５６を用いて説明を行ったが、これに限られず、例えば、バスバー５２のいずれかの面にマーク（例えば、印字等）が設けられていてもよい。この場合、図１０、図１１に示すように、このマークが、バスバー２５２の裏面２５２Ｂの非対称な位置から突出した突出部２５６であることが好ましい。バスバー２５２の裏面２５２Ｂから突出部２５６が突出していると、作業者が、突出部２５６があるにも関わらず誤ってバスバー２５２の裏面２５２Ｂ側から収容ケース３２に収容した場合に、作業者は、突出部２５６によって、バスバー２５２を押さえ爪４０に固定することができず、作業者は、バスバー２５２の裏面２５２Ｂ側からバスバー２５２が収容ケース３２に収容されたことを容易に認識することができる。これによって、バスバー２５２が収容ケース３２に非正規姿勢で挿入されたまま組み立てが進み、後に計測される接触抵抗等の検査によって、初めて間違って挿入されたと認識されることを抑制することができる。

１０：電池モジュール
１２：単電池群
１４：電池接続アセンブリ
２０：単電池
２２：電極端子
２４：台座部
３２：収容ケース
３４：凸部
５２：バスバー
５４：貫通孔
５６：切り欠き
５８：せん断端

Claims (5)

1. 正極及び負極の電極端子を有する単電池を複数個並べた単電池群における電極端子間を接続するための電池接続アセンブリであって、
   前記電極端子が貫通する貫通孔を有するバスバーと、
   前記バスバーを収容する収容部と、を備えており、
   前記貫通孔は、前記バスバーを一方の面から他方の面に向かって打ち抜くことで形成されており、
   前記バスバーには、前記一方の面と前記他方の面とを識別可能にするマークが設けられていることを特徴とする電池接続アセンブリ。
2. 前記マークは、前記バスバーの表裏において非対称となる位置に形成された切り欠きであることを特徴とする請求項１に記載の電池接続アセンブリ。
3. 前記切り欠きは前記バスバーの外周縁部に開口して形成され、前記収容部の内側面には、前記バスバーの正規姿勢における前記切り欠きに対応する位置にガイド突部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電池接続アセンブリ。
4. 前記マークは、前記他方の面側に突出した突出部であることを特徴とする請求項１に記載の電池接続アセンブリ。
5. 前記マークは、前記貫通孔を打ち抜く際に形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電池接続アセンブリ。

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