JP2012003927A - 電池接続アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで電圧検知端子の組み付けを自動化することが可能な電池接続アセンブリを提供する。
【解決手段】正極及び負極の電極端子１２Ａ，１２Ｂを有する単電池を複数個並べた単電池群における隣り合う電極端子１２Ａ，１２Ｂ間を接続する金属製の接続部材１３及び電圧検知端子１５を仕切り壁２４の内側に収容する単位ユニット２１を複数個連結して構成された電池接続アセンブリ２０であって、仕切り壁２４には、電圧検知端子１５を挿通可能な端子挿通孔２６が貫通形成されている。
【選択図】図７

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が横並びに配置されている。これら隣り合う単電池の電極端子間が接続部材（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るようになっている（特許文献１参照）。

特開平１１−０６７１８４号公報

ところで、上記構成では、電極端子間を接続部材で接続する必要があるため、電極端子間ごとに接続部材を取り付けるという煩雑な作業が必要になる。
そこで、複数の接続部材を樹脂内に一体成形した電池接続プレートを形成し、この電池接続プレートを横並びに配置された単電池に取り付けることで、一度に複数の接続部材を取り付けることが考えられる。

しかしながら、複数の接続部材を一体成形した電池接続プレートを用いる場合には、単電池の数が多くなると、電池接続プレートを成形するための金型が大型化し、そのためのコストが大きくなってしまう。また、単電池の数を変更する場合には、単電池の数に応じた長さの別の金型を新たに用意して、異なる長さの電池接続プレートを成形する必要が生じ、金型の形成等のコストが大きくなってしまうため、その分の製造コストが嵩むという問題があった。
そこで、本願発明者らは、複数の接続部材を一体成形した電池接続プレートではなく、接続部材の数に応じた樹脂製のユニットを設け、これらユニット同士を連結することで、複数の単電池に取り付けることが可能な電池接続アセンブリを検討するに至った。

ところで、電池モジュールには、単電池の電圧を検知するための構成が必要であるが、この構成を電池接続アセンブリに設ければ、電池接続アセンブリの取り付けの際に電圧検知端子についても一体的に取り付けることが可能であるため効率的である。
そこで、本願発明者らは、電圧検知線の端末に取り付けられた電圧検知用の端子を接続部材に重ね合わせて電線接続アセンブリと一体的に複数の単電池に取付可能とした構成についても考えるに至った。

ところで、この電線接続アセンブリにおける単位ユニットは、接続部材を外部と絶縁するために、接続部材を包囲するように仕切り壁が設けられている。そのため、電圧検知用の端子の組み付けは、必然的に仕切り壁の上方から単位ユニットごとに順次重ね合わせていく必要がある。
この電圧検知用の端子の組み付けは、装置により自動化できることが望ましいが、新たに端子の組み付け装置を作製することはコストがかかる。そこで、例えば、端子金具をコネクタへ組み付ける際に自動車向けに汎用されているような既存の端子金具の組み付け装置を利用できることがコストの面から望ましい。

しかしながら、自動車向けに汎用される端子金具の組み付け装置は、側方（水平方向）に延出形成された端子挿入孔に対して側方（水平方向）から端子金具を挿入するようになっている。したがって、単位ユニットの仕切り壁の上方から電圧検知用の端子を接続部材に重ね合わせるといった複雑な動作を行うことができないため、低コストで電線接続アセンブリにおける単位ユニットについて電圧検知用の端子の組み付けを自動化することの障害となっていた。

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、低コストで電圧検知端子の組み付けを自動化することが可能な電池接続アセンブリを提供することを目的とする。

本発明に係る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隣り合う電極端子間を接続する金属製の接続部材及び電圧検知用の端子を仕切り壁の内側に収容する単位ユニットを複数個連結して構成された電池接続アセンブリであって、前記仕切り壁には、前記電圧検知用の端子を挿通可能な端子挿通孔が貫通形成されているところに特徴を有する（手段１）。
手段１の構成によれば、電圧検知用の端子の取り付けに際して、端子挿通孔を挿通させて電圧検知用の端子を組み付けることが可能になり、例えば、コネクタへの端子金具の組み付けに使用される組み付け装置を使用して電圧検知用の端子を各単位ユニットに組み付けることが可能になる。よって、低コストで電圧検知用の端子の組み付けを自動化することが可能になる。

手段１の構成に加えて、前記電圧検知用の端子には、当該電圧検知用の端子を前記仕切り壁の内壁に係止する弾性係止片が設けられているようにしてもよい（手段２）。
手段２の構成のようにすれば、簡易な構成で電圧検知用の端子の抜け止めを図ることができる。

手段１又は手段２の構成に加えて、前記単位ユニットは、前記仕切り壁の内側に前記接続部材を収容する収容部と、前記収容部に沿って設けられ電圧検知線が挿通される溝部と、前記収容部と前記溝部とを接続する接続部とを備えているようにしてもよい（手段３）。
手段３の構成によれば、溝部を使用して電圧検知線を配索することができる。

手段３の構成に加えて、前記電圧検知用の端子には係止凹部が形成されており、前記接続部には、前記係止凹部に係止する係止凸部が形成されているようにしてもよい（手段４）。
手段４の構成によれば、接続部の構成を利用して電圧検知用の端子の位置決めを図ることができる。

手段３又は手段４の構成に加えて、前記溝部は、電圧検知線を側方から挿通するものであって、前記溝部のうち前記仕切り壁と対向する底部には、電圧検知用の端子の挿入孔が前記端子挿通孔に連通するように設けられているようにしてもよい（手段５）。
手段５の構成によれば、電圧検知用の端子の組み付け後の電圧検知線の溝部への挿通を容易にすることができる

本発明によれば、低コストで電圧検知端子の組み付けを自動化することが可能な電池接続アセンブリを提供することができる。

実施形態１に係る電池モジュールを表す平面図 接続部材及び電圧検知用端子が組みつけられた状態の単位ユニットを表す斜視図 接続部材及び電圧検知用端子が組みつけられた状態の単位ユニットを表す平面図 接続部材及び電圧検知用端子が組みつけられた状態の単位ユニットを表す後面図 図３のＡ−Ａ断面図 接続部材及び電圧検知用端子が組みつけられた状態の単位ユニットを表す左側面図 図３のＢ−Ｂ断面図 接続部材及び電圧検知用端子が組みつけられた状態の単位ユニットを表す右側面図 接続部材及び電圧検知用端子が組みつけられる前の単位ユニットを表す斜視図 接続部材及び電圧検知用端子が組みつけられる前の単位ユニットを表す平面図 接続部材及び電圧検知用端子が組みつけられる前の単位ユニットを表す後面図 接続部材及び電圧検知用端子が組みつけられる前の単位ユニットを表す前面図 接続部材及び電圧検知用端子が組みつけられる前の単位ユニットを表す左側面図 接続部材及び電圧検知用端子が組みつけられる前の単位ユニットを表す右側面図 複数の単位ユニットについて電圧検知用端子が組みつけられる前の状態を表す図 複数の単位ユニットについて電圧検知用端子が組みつけられた状態を表す図 複数の単位ユニットを左右に連結した状態を表す図 電圧検知用電線を溝部に収容した状態を表す図

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１を図１〜図１８を参照しつつ説明する。
本実施形態の電池接続アセンブリ２０は、図１に示すように、正極及び負極の電極端子１２Ａ，１２Ｂを有する単電池１０を複数個並べた単電池群を有する電池モジュールＭにおける複数の単電池１０間を接続するものである。この電池接続アセンブリ２０が取り付けられた電池モジュールＭは、例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車等の車両の駆動源として使用される。以下では、左右方向（幅方向）については図１を基準とし、図１の上方を前方、下方を後方とし、図１の紙面手前側を上方、紙面奥方を下方として説明する。

電池モジュールＭは、図１に示すように、例えば１２個（複数個）の単電池１０と、１２個の単電池１０における電極端子１２Ａ，１２Ｂ間を接続する６個（複数個）の接続部材１３が収容される電池接続アセンブリ２０とを備えて構成されている。
単電池１０は、内部に図示しない発電要素が収容された本体部１１と、本体部１１の端面から垂直に突出するボルト状の電極端子１２Ａ，１２Ｂ（正極を１２Ａ，負極を１２Ｂとして図示）とを有する。

電極端子１２Ａ，１２Ｂは、本体部１１の上下の端部（図１では上端部側のみ図示）に設けられており、上下の電極端子１２Ａ，１２Ｂの極性は逆になっている。
また、各単電池１０の極性（正負）の向きは、互いに隣り合う単電池１０が逆向きになるように配置されており、これにより、互いに異極の電極端子１２Ａ，１２Ｂが隣り合うように構成されている。これら複数の単電池１０は図示しない保持板によって固定されている。

電池接続アセンブリ２０は、６個（複数個）の単位ユニット２１が横並びに連結されて構成されている。
各単位ユニット２１は、共に合成樹脂製で同一形状であって、図２に示すように、接続部材１３を収容する収容部２２と、電圧検知用電線Ｗが配索される溝部３０と、収容部２２と溝部３０とを接続する接続部３５と、を備えており、隣り合う２個（又は所定個数）の単電池１０に対して１個の単位ユニット２１が複数の単電池１０の上面に載置される。
接続部材１３は、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属からなり、概ね長方形状をなし、電極端子１２Ａ，１２Ｂが挿通される通し孔１４，１４を有する。

接続部材１３の概ね左半分の領域には、電圧検知端子１５（本発明の構成である「電圧検知用の端子」に相当）が重ねられている。
電圧検知端子１５は、単電池１０の電圧を検知するためのものであって、図１５に示すように、平板状の平板部１６Ａと、平板部１６Ａの後方に連なり電圧検知線Ｗが圧着される圧着部１６Ｂとからなる。
平板部１６Ａは、矩形状であって、中心部に電極端子１２Ａを挿通可能な円形の通し孔１７が形成されており、通し孔１７よりも後方には、左右一対の弾性係止片１８，１８が形成されている。

弾性係止片１８，１８は、図７に示すように、平板部１６Ａの平坦な面から後方に向けて片持ち状に立ち上げられた形状をなし、電圧検知端子１５が正規位置（図７の位置）に挿入されると、電圧検知端子１５の後方への力（抜け方向の力）が生じても、弾性係止片１８，１８の先端が、対向壁２５Ｂのうち端子挿通孔２６の孔縁部分２６Ａに係止して電圧検知端子１５の抜け止めが図られるようになっている。

この弾性係止片１８，１８は、電圧検知端子１５の成形時に金属板材に対して打ち抜き加工及び曲げ加工を施すことにより成形することができる。
一対の弾性係止片１８，１８の後方であって、圧着部１６Ｂの手前には、図１５に示すように、係止孔１９（請求項の「係止凹部」の一例）が形成されている。
係止孔１９は、左右方向に長い長方形状であって、平板部１６Ａを貫通している。
圧着部１６Ｂは、電圧検知用電線Ｗの芯線部分を圧着するワイヤバレル部と、電圧検知用電線Ｗを絶縁被覆の上からかしめて保持するインシュレーションバレル部とを有する。
電圧検知用電線Ｗは、芯線（導体）が絶縁層で覆われた被覆電線であり、その端末では、絶縁層が剥ぎ取られて芯線が露出している。

収容部２２は、図９に示すように、接続部材１３が載置される底面部２３と、底面部２３の外縁部から立ち上がり接続部材１３を囲むように形成されてなる仕切り壁２４とを有する。
底面部２３は、電極端子１２Ａ，１２Ｂが挿通される開口部が底面部２３のほぼ全体に形成されており、底面部２３の幅方向の中間部には、前後の仕切り壁２４を連結する支持部２３Ａが形成されている。

仕切り壁２４は、工具等が電極端子１２Ａ，１２Ｂ及び接続部材１３に接触して短絡することを防止するためのものであって、工具等の接触が防止される高さに設定されており、左右方向（単位ユニット２１の並び方向）に延出形成された一対の対向壁２５Ａ，２５Ｂと、当該対向壁２５Ａ，２５Ｂ間を連ねる一対の側壁部２８，２８とが連なって環状に形成されている。

一対の対向壁２５Ａ，２５Ｂのうち、支持部２３Ａの上方には、図１０に示すように、内方側に突出する一対の係止凸部２７Ａ，２７Ｂが形成されている。この係止凸部２７Ａ，２７Ｂは、下方側が傾斜状に大きくなるテーパ面とされている。これら一対の係止凸部２７Ａ，２７Ｂのうち、後方の係止凸部２７Ａは、左右一対のスリットの間に形成された撓み片２７Ｃ（図９参照）の先端部（下端部）に形成されている。これら底面部２３と係止凸部２７Ａ，２７Ｂとの間に接続部材１３が挟まれた状態で係止される。

後方側の対向壁２５Ｂ（溝壁部３２と対向する仕切り壁２４）には、図５に示すように、電圧検知端子１５を挿通するための端子挿通孔２６が貫通形成されている。
端子挿通孔２６は、左右方向に長い長方形状の孔であって、対向壁２５Ｂを前後に貫通している。

端子挿通孔２６の下端２６Ｂは、底面部２３の上面に連なる高さになっている。
前方側の対向壁２５Ａには、図１２に示すように、対向壁２５Ａを貫通する貫通孔２９が形成されている。
貫通孔２９は、矩形状の抜き孔であって、電圧検知端子１５の平板部１６Ａの位置に設けられており、対向壁２５Ａの下端部を外方側から切欠くことにより内部の空間と連通させた形状となっている。

溝部３０は、図１１に示すように、対向壁２５Ｂに対向配置された底板３１（請求項の「底部」の一例）と、底板３１の両側縁から起立し、互いに対向配置された上下一対の溝壁部３２，３２により形成されており、単位ユニット２１が左右に連結された場合には、隣り合う単位ユニット２１の溝部３０同士が連なることにより側方に開口する電線挿通溝を形成し、この電線挿通溝の内部に電池ＥＣＵ等に延びる電圧検知用電線Ｗを側方から挿通することができる。

底板３１には、長方形状の挿入孔３１Ａが貫通形成されている。挿入孔３１Ａは、底板３１で遮られた端子挿通孔２６に電圧検知端子１５を挿通するために端子挿通孔２６と連通する貫通孔であり、その下面側が下側の溝壁部３２と面一になり、溝壁部３２の上方が底板３１の面からコ字状に後方に突出することにより挿入孔３１Ａは概ね角筒状をなしている。
溝壁部３２，３２の先端（後端）には、電圧検知線Ｗを溝部３０内に保持するための一対の保持爪３２Ａ，３２Ｂが内方側に突出形成されている。また、上方側の溝壁部３２には、図９に示すように、切欠き部３２Ｃが設けられている。

接続部３５は、左右一対の接続片３６，３６を備えており、全体としてわずかに撓み変形可能になっている。

接続片３６，３６の前端部（端子挿通孔の近傍の接続片）の下部には、一対の接続片３６，３６間を連ねるように架設された架設部３７が形成されている。
架設部３７の下面には、図７に示すように、係止凸部３８が下方に突出している。
係止凸部３８は、その前端が段差状に下方に切り立つ第１段差部３８Ａを有するとともに、そこから後方に向けて傾斜状に突出寸法が小さくなり、後端部において段差状に切り立つ第２段差部３８Ｂを有する。

そして、電圧検知端子１５が端子挿通孔２６から正規位置に挿通された場合には、第１段差部３８Ａが電圧検知端子１５の係止孔１９の前縁に係止し、第２段差部３８Ｂが係止孔１９の後縁に係止して電圧検知端子１５の位置決めがされるようになっている。
また、収容部２２と溝部３０との間には、図１０に示すように、接続部３５に沿うように補強部３９が架け渡されている。

各単位ユニット２１における並び方向の一方側の端部には、連結係合部４１が設けられている一方、他方の側の端部には、隣り合う単位ユニット２１における連結係合部４１に係合する連結被係合部４２が設けられている。
連結係合部４１は、接続部３５の外方側の面から棒状（円柱状）に突出する棒状突部４１Ａと、棒状突部４１Ａの先端部にて周方向に張り出す円板状の張出部４１Ｂとからなる。

一方、連結被係合部４２は、仕切り壁２４の溝部３０側の面の角部から突き出ており、図１４に示すように、内部に連結係合部４１の棒状突部４１Ａを挿通可能で張出部４１Ｂの径よりも小さい内径（上下方向よりの短径である左右方向の径）を有する挿通凹部４３が形成されている。

挿通凹部４３の下端は、一対の係止爪が内方側に突出している。一対の係止爪間の寸法は、棒状突部４１Ａの直径よりもわずかに小さい。そして、各単位ユニット２１の棒状突部４１Ａが連結被係合部４２を撓ませつつ挿通凹部４３に挿通されて単位ユニット２１が連結されると、上下方向については、棒状突部４１Ａが一対の係止爪に係止されることで離脱が規制される一方、左右方向については、連結被係合部４２が張出部４１Ｂに係止されて左右方向の移動が規制される。

電圧検知用電線Ｗは、電圧検知端子１５の圧着部１６Ｂから底板３１の挿入孔３１Ａ及び溝部３０を通り電線挿通溝に配されて図示しない電池ＥＣＵに接続される。この電池ＥＣＵは、マイクロコンピュータ、素子等が搭載されたものであって、単電池１０の電圧・電流・温度等の検知、各単電池１０の充放電コントロール等を行うための機能を備えた周知の構成のものである。
なお、本実施形態では、電池モジュールＭは単電池１０を直列に接続してなるものであるため、図示はしないが、電池モジュールＭの下面側にも隣り合う異極の電極端子１２Ａ，１２Ｂを接続するように電池接続アセンブリ２０が取り付けられている。

次に、電池接続アセンブリ２０の取り付けについて説明する。なお、以下では、単位ユニット２１が３個の場合について説明する。
まず、図１５に示すように、全ての単位ユニット２１について収容部２２に接続部材１３を収容し、電圧検知用電線Ｗの端末部を圧着した電圧検知端子１５を挿入孔３１Ａ及び端子挿通孔２６を通す。

電圧検知端子１５を挿入していくと、弾性係止片１８，１８が端子挿通孔２６の孔縁に当接して弾性変形し、端子挿通孔２６を通り抜けると復元変形する。また、係止凸部３８の両段差部３８Ａ，３８Ｂが係止孔１９に係止（図７）され電圧検知端子１５が正規位置に位置決めされる（図１６）。

次に、図１７に示すように、３個の単位ユニット２１について連結係合部４１を連結被係合部４２に係合させ連結する作業を順番に行う。
そして、各電圧検知用電線Ｗを溝部３０に通すとともに、電池ＥＣＵ側へ向けて他の溝部３０（電圧検知溝）に通す（図１８）。
次に、電池接続アセンブリ２０に収容された接続部材１３の全ての通し孔１４，１４及び電圧検知端子１５の通し孔１７を、並んで配置された複数の単電池１０（単電池１０群）の全ての電極端子１２Ａ，１２Ｂに一体的に挿通させる。
そして、通し孔１４（１７）から突き出た電極端子１２Ａ，１２Ｂに、ソケットレンチを使用してナットを電極端子１２Ａ，１２Ｂに螺合させて締付けていく。全てを締付けると、電池モジュールＭが完成する（図１）。

上記実施形態の構成によれば、以下の効果を奏する。
（１）単位ユニット２１の仕切り壁２４には、電圧検知端子１５（電圧検知用の端子）を挿通可能な端子挿通孔２６が貫通形成されているため、電圧検知端子１５の取り付けに際して、電圧検知端子１５を仕切り壁２４の上方からではなく、仕切り壁２４の側方から端子挿通孔２６を挿通させて組み付けることが可能になり、例えば、コネクタへの端子金具の組み付けに使用される組み付け装置を使用して電圧検知端子１５を各単位ユニット２１に組み付けることが可能になる。よって、低コストで電圧検知端子１５の組み付けを自動化することが可能になる。

（２）電圧検知端子１５には、当該電圧検知端子１５を仕切り壁２４の内壁に係止する弾性係止片１８，１８が設けられているため、簡易な構成で電圧検知端子１５の抜け止めを図ることができる。
（３）単位ユニット２１は、仕切り壁２４の内側に接続部材１３を収容する収容部２２と、収容部２２に沿って設けられ電圧検知線Ｗが挿通される溝部３０と、収容部２２と溝部３０とを接続する接続部３５とを備えているため、溝部３０を使用して電圧検知線Ｗを配索することができる。

（４）電圧検知端子１５には係止孔１９（係止凹部）が形成されており、接続部３５には、係止孔１９に係止する係止凸部３８が形成されているため、接続部３５の構成を利用して電圧検知端子１５の位置決めを図ることができる。
（５）溝部３０は、電圧検知線Ｗを側方から挿通するものであって、溝部３０のうち仕切り壁２４と対向する底板３１（底部）には、電圧検知端子１５の挿入孔３１Ａが端子挿通孔２６に連通するように設けられているため、電圧検知端子１５の組み付け後の電圧検知線Ｗの溝部３０への挿通を容易にすることができる。

＜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）上記実施形態では、接続部材１３は、異極の電極端子１２Ａ，１２Ｂを接続（単電池１０を直列接続）するものとしたが、これに限られず、同極の電極端子１２Ａ，１２Ｂを接続（単電池１０を並列接続）するものでもよい。例えば、上記実施形態の電池モジュールＭに更に別の単電池１０を並列接続し、この並列接続における同極の電極端子１２Ａ，１２Ｂを複数の接続部材１３（電池接続アセンブリ２０）で接続するようにしたものでもよい。

（２）電池モジュールＭを構成する単電池１０の数については、１２個としたが、これに限られず、１３個以上、又は１１個以下でもよく、これに応じ単電池群に取り付ける単位ユニット２１の数も上記実施形態の６個に限らず、７個以上、又は、５個以下でもよい。
（３）上記実施形態では、係止孔１９として貫通孔を設けたが、これに限らず、係止凸部３８が係止可能な凹部（係止凹部）を設けるものであってもよい。

１０…単電池
１２Ａ…正極端子（電極端子）
１２Ｂ…負極端子（電極端子）
１３…接続部材
１４，１７…通し孔
１５…電圧検知端子（電圧検知用の端子）
１６Ａ…平板部
１８…弾性係止片
１９…係止孔（係止凹部）
２０…電池接続アセンブリ
２１…単位ユニット
２２…収容部
２４…仕切り壁
２５Ａ，２５Ｂ…対向壁
２６…端子挿通孔
２８…側壁部
３０…溝部
３１…底板（底部）
３１Ａ…挿入孔
３５…接続部
３７…架設部
３８…係止凸部
４１…連結係合部
４２…連結被係合部
Ｍ…電位モジュール
Ｗ…電圧検知用電線

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隣り合う電極端子間を接続する金属製の接続部材及び電圧検知用の端子を仕切り壁の内側に収容する単位ユニットを複数個連結して構成された電池接続アセンブリであって、
   前記仕切り壁には、前記電圧検知用の端子を挿通可能な端子挿通孔が貫通形成されていることを特徴とする電池接続アセンブリ。
2. 前記電圧検知用の端子には、当該電圧検知用の端子を前記仕切り壁の内壁に係止する弾性係止片が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電池接続アセンブリ。
3. 前記単位ユニットは、前記仕切り壁の内側に前記接続部材を収容する収容部と、前記収容部に沿って設けられ電圧検知線が挿通される溝部と、前記収容部と前記溝部とを接続する接続部とを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電池接続アセンブリ。
4. 前記電圧検知用の端子には係止凹部が形成されており、前記接続部には、前記係止凹部に係止する係止凸部が形成されていることを特徴とする請求項３記載の電池接続アセンブリ。
5. 前記溝部は、電圧検知線を側方から挿通するものであって、
   前記溝部のうち前記仕切り壁と対向する底部には、電圧検知用の端子の挿入孔が前記端子挿通孔に連通するように設けられていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の電池接続アセンブリ。

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