JP2013171726A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】接続作業が容易な電池モジュールを提供する。
【解決手段】電池モジュールＭは、正負一対の電極端子２０Ａ，２０Ｂを有する複数個の単電池１１が、電極端子２０Ａ，２０Ｂの極性を交互に逆にした状態で電極端子２０Ａ，２０Ｂ同士が隣り合うように並べられ、かつ隣り合う単電池１１の逆極性の電極端子２０Ａ，２０Ｂ同士が電気的に接続されて単電池１１の直列回路を構成してなる。一対の電極端子２０Ａ，２０Ｂは、単電池１１の電池本体から突出して電気的に接続される接続部２１，２５をそれぞれ有し、一方の極性の電極端子２０Ａの接続部２１には、隣り合う単電池１１の他方の極性の電極端子２０Ｂの接続部２５に接触可能な雄端子２２が設けられ、他方の極性の電極端子２０Ｂの接続部２５には、隣り合う単電池１１の一方の極性の電極端子２０Ａの接続部２１に接触可能な雌端子２６が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池モジュールに関する。

電気自動車、ハイブリッド車等には、動力用の電池モジュールが搭載されている。この種の電池モジュールは、複数個の単電池を並べてなる単電池群を直列に接続することにより得られる。

単電池群を構成する単電池における正負一対の各電極端子は、特許文献１に示されるように、共に雄ねじが切られた軸状（いわゆるボルト状）の金属部材からなる。これらは、単電池の本体部から突出するように設けられている。前記電極端子の根元には、雄ねじ部よりも太い円柱状の基台部が設けられている。

特許文献１に記載の電池モジュールにおいて、隣り合う単電池同士の電気的な接続は、異なる極性の電極端子間に、細長い板状の金属部材からなるバスバーを介在させることによって行われている。
このバスバーには、２つの孔が設けられており、隣り合う単電池の電極端子がこれらの孔にそれぞれ差し込まれ、かつバスバーが電極端子の基台部上に載せられる。バスバーに差し込まれた各電極端子の先端には、ナットをそれぞれ固く締付けることによって、基台部とバスバーとの接触圧力が確保される。

特許第３７０７５９５号明細書

上記のようにバスバーを利用して各単電池の電極端子同士を電気的に接続する場合、バスバーの孔に電極端子を差し込む作業、及びその後に接触圧力を確保するために前記電極端子をナット締めする作業は非常に煩わしく、問題となっている。また、このような作業は、自動化し難いことも問題となっている。

本発明は、接続作業が容易な電池モジュールを提供することを目的とする

上記課題を解決するものとして、本発明は正負一対の電極端子を有する複数個の単電池が、前記電極端子の極性を交互に逆にした状態で前記電極端子同士が隣り合うように並べられ、かつ隣り合う前記単電池の逆極性の前記電極端子同士が電気的に接続されて前記単電池の直列回路を構成してなる電池モジュールであって、前記一対の電極端子は、前記単電池の電池本体から突出して電気的に接続される接続部をそれぞれ有し、一方の極性の前記電極端子の接続部には、隣り合う前記単電池の他方の極性の前記電極端子の接続部に接触可能な雄端子が設けられ、前記他方の極性の電極端子の接続部には、隣り合う前記単電池の一方の極性の前記電極端子の接続部に接触可能な雌端子が設けられている電池モジュールである。

本発明において、一方の極性の電極端子の接続部には雄端子が設けられ、他方の極性の電極端子の接続部には雌端子が設けられているから、単電池の電極端子に設けられた雄端子と、隣り合う単電池の電極端子に設けられた雌端子とを接触させることにより、隣り合う単電池を電気的に接続することができる。その結果、本発明によれば、接続作業が容易な電池モジュールを提供することができる。

本発明は以下の構成としてもよい。
前記一方の極性の電極端子の接続部には、前記雄端子を収容する樹脂製の雄ハウジングが設けられる一方、前記他方の極性の電極端子の接続部には、前記雌端子を収容する樹脂製の雌ハウジングが設けられ、かつ、前記雄ハウジングと、隣り合う前記単電池の電極端子に設けた前記雌ハウジングとを嵌合させることにより、前記雄端子と前記雌端子とが接続されるようになっていてもよい。
このような構成とすると、隣り合う単電池の電極端子に設けた雄ハウジングと雌ハウジングを嵌合させることにより、隣り合う単電池が電気的に接続されるので、雄雌端子などの導電性部分に触れずに単電池を接続することが可能となり、安全性が高まる。また、雄端子および雌端子がそれぞれハウジングに収容された状態で接続されるので、接触圧力を確保しつつ接続状態を保持することができる。

隣り合う前記単電池の逆極性の前記電極端子の接続部同士を、接触状態となるように案内するガイド部を備えていてもよい。
このような構成とすると、単電池の電極端子の接続部が、ガイド部により隣り合う逆極性の電極端子の接続部に接触するように案内されるので、単電池の接続作業の効率が向上する。

本発明によれば、接続作業が容易な電池モジュールを提供することができる。

実施形態１の電池モジュールを組み付ける途中の状態を示す斜視図 その平面図 その側面図 図２のＡ−Ａ線における一部断面図 単電池の側面図 単電池の平面図 ハウジングを取り外した状態の単電池の側面図

＜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。図１は、実施形態１に係る電池モジュールＭを組み付ける途中の状態を示す斜視図である。本実施形態の電池モジュールＭは、電気自動車又はハイブリッド自動車等に搭載され、駆動用の電源として使用される。

図１に示されるように、電池モジュールＭは、単電池群１０と、単電池１１の電極端子２０Ａの接続部２１を、隣り合う逆極性の電極端子２０Ｂの接続部２５に接触するように案内するガイド棒１５（ガイド部の一例）と、を備える。以下では、図３の上方を上方、下方を下方として説明する。

単電池１１の本体部１２（電池本体の一例）の上面１２Ａの４つの角部には、図１および図２に示すように、ガイド棒１５を挿通可能な挿通孔１３Ａが形成された円筒状のガイド棒保持部１３がそれぞれ形成されている。本実施形態において、ガイド棒１５は、単電池１１の並び方向に沿って２本配置されている。２本のガイド棒１５は、単電池１１の並び方向に並んだガイド棒保持部１３の挿通孔１３Ａに挿通された状態で保持されている。

単電池群１０は、複数個（本実施形態では３個）の単電池１０が一列に並べられたものからなり、各単電池１１が互いに直列接続されている。３個の単電池１１は、ガイド棒１５により一括されている。

単電池１１は、図１に示すように、扁平な直方体状の本体部１２と、この本体部１２の上面１２Ａから上方に向けて突出する正負一対の電極端子２０（２０Ａ，２０Ｂ）とを備える。

本実施形態においては、単電池１１の一対の電極端子２０のうち、各図の左側に配されている電極端子２０を正極側の電極端子２０Ａとし、図示右側にある電極端子２０を負極側の電極端子２０Ｂとする。

本体部１２の内部には、周知のリチウムイオン電池を構成する電池要素（不図示）を含んでおり、その電池要素の正極側が電極端子２０Ａ，負極側が電極端子２０Ｂに連なっている。

さて、正極側の電極端子２０Ａおよび負極側の電極端子２０Ｂは、それぞれ単電池１１の本体部１２の上面１２Ａから突出する接続部２１，２５を有する。

正極側の電極端子２０Ａの接続部２１には、図４に示すように、本体部１２の上面１２Ａから上方に突出した後、左側に屈曲された雄端子２２と、この雄端子２２を収容する樹脂製の雄ハウジング２３とが設けられている。雄端子２２の先端は図７に示すように、タブ状をなしている。雄端子２２は金属製の材料からなる。

雄ハウジング２３は本体部１２の上面１２Ａに取り付けられている。雄ハウジング２３の雌ハウジング２７（後述する）との嵌合方向における前方の端部（図４の左端部）には、雌ハウジング２７に係止されるロック突部２４が内側方向に突出形成されている（図５および図６を参照）。

負極側の電極端子２０Ｂの接続部２５には、図４に示すように、本体部１２の上面１２Ａから上方に突出した後、左側に延出された箱状の雌端子２６と、この雌端子２６を収容する樹脂製の雌ハウジング２７とが設けられている。

雌端子２６は、図７に示すように、全体として箱状をなしている。雌端子２６の上壁２６Ａの内壁面と底壁２６Ｂの内壁面との間には、雄端子２２が接触状態で挟持されるようになっている（図４を参照）。雌端子２６は金属製材料からなる。

雌ハウジング２７は本体部１２の上面１２Ａに取り付けられている。雌ハウジング２７は雄ハウジング２３内に挿入され嵌合可能とされる。雌ハウジング２７の嵌合方向における前方の端部（図４の左端部）には、雄ハウジング２３の端部を係止する係止突部２９が外側方向に突出形成されるとともに、雄ハウジング２３のロック突部２４を受け入れるロック受け部２８が形成されている（図５および図６を参照）。

雄ハウジング２３と雌ハウジング２７とは嵌合可能となっており、雄ハウジング２３と雌ハウジング２７が嵌合することで、図４に示すように、雄端子２２が雌端子２６の上壁２６Ａと底壁２６Ｂとに接触状態で挟持され、電気的に接続されるようになっている。図４における中央の単電池１１の雌ハウジング２７と右端の単電池１１の雄ハウジング２３は正規嵌合状態であるが、左端の単電池１１の雌ハウジング２７と中央の単電池１１の雄ハウジング２３とは非嵌合状態である。

次に、電池モジュールＭの組み付け方法について説明する。本実施形態では、図１に示すように、３個の単電池１１を直列接続する場合について説明する。

まず、３個の単電池１１を、電極端子２０Ａ，２０Ｂの極性を交互に逆にした状態で同一平面上に横並びにして単電池群１０を作製する。このとき、図２に示すように、単電池１１の正極側の電極端子２０Ａと隣り合う単電池１１の負極側の電極端子２０Ｂとが対向する状態となり、単電池１１の本体部１２の上面１２Ａのガイド棒保持部１３が６個、単電池１１の並び方向に２列に並んだ状態となる。

単電池群１０の２列に並んだガイド棒保持部１３に、２本のガイド棒１５を挿通させて、図２に示すような状態とすると３つの単電池１１が一括された状態となる。

次に、隣り合う単電池１１を単電池１１の並び方向（図２における左右方向）に近づける。ここで、本実施形態では、電極端子２０Ａ，２０Ｂの接続部２１，２５同士を、接触状態となるように単電池１１をガイド棒１５に沿って移動させることができる。つまり、ガイド棒１５は単電池１１を所定位置に案内する機能を有している。

単電池１１同士を近づけて、単電池１１の負極側の電極端子２０Ｂの雌ハウジング２７を、隣接する単電池１１の正極側の電極端子２０Ａの雄ハウジング２３の内部に挿入すると、雌ハウジング２７は雄ハウジング２３内に進入するとともに雌ハウジング２７内の雌端子２６の上壁２６Ａと底壁２６Ｂとの間に雄端子２２が受け入れられる。雌ハウジング２７を雄ハウジング２３内に進入させ雄ハウジング２３のロック突部２４が雌ハウジング２７の上壁２６Ａと当接すると雌ハウジング２７が弾性変形する。さらに雌ハウジング２７を嵌合方向における前方に進入させて雄ハウジング２３のロック突部２４が雌ハウジング２７のロック受け部２８に嵌り込むと、雌ハウジング２７は弾性復帰するとともに、雌ハウジング２７の係止突部２９がロック突部２４の端部を係止して正規嵌合状態となる。この状態において、雄端子２２は雌端子２６の上壁２６Ａと底壁２６Ｂとの間に接触状態で挟持され電気的に接続可能な状態となる。

このような作業を繰り返し、３個の単電池１１を次々と組み付けると電池モジュールＭの組み付けが完了する。

次に本実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態において、一方の極性（正極側）の電極端子２０Ａの接続部２１には雄端子２２が設けられ、他方の極性（負極側）の電極端子２０Ｂの接続部２５には雌端子２６が設けられているから、単電池１１の電極端子２０Ａの接続部２１に設けられた雄端子２２と、隣り合う単電池１１の電極端子２０Ｂの接続部２５に設けられた雌端子２６とを接触させることにより、隣り合う単電池１１を電気的に接続することができる。その結果、本実施形態によれば、接続作業が容易な電池モジュールＭを提供することができる。

また、本実施形態においては、正極の電極端子２０Ａの接続部２１には、雄端子２２を収容する樹脂製の雄ハウジング２３が設けられる一方、負極の電極端子２０Ｂの接続部２５には、雌端子２６を収容する樹脂製の雌ハウジング２７が設けられ、かつ、雄ハウジング２３と、隣り合う単電池１１の雌ハウジング２７とを嵌合させることにより、雄端子２２と雌端子２６とが接続されるようになっている。
したがって、本実施形態によれば、隣り合う単電池１１の電極端子２０Ａ，２０Ｂに設けた雄ハウジング２３と雌ハウジング２７を嵌合させることにより、隣り合う単電池１１が電気的に接続されるので、導電性を有する部材である雄端子２２や雌端子２６に触れずに、単電池１１を接続することが可能となり、安全性が高まる。また、本実施形態によれば、雄端子２２および雌端子２６がそれぞれハウジング２３，２７に収容された状態で接続されるので、接触圧力を確保しつつ接続状態を保持することができる。

また、本実施形態によれば、隣り合う単電池１１の逆極性の電極端子２０Ａ，２０Ｂの接続部２１，２５同士を、接触状態となるように案内するガイド棒１５を備えているから、単電池１１の電極端子２０Ａの接続部２１が、ガイド棒１５により隣り合う逆極性の電極端子２０Ｂの接続部２５に接触するように案内されるので、単電池１１の接続作業の効率が向上する。

＜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、雄端子２２を収容する雄ハウジング２３が設けられた正極側の電極端子２０Ａと、雌端子２６を収容する雌ハウジング２７が設けられた負極側の電極端子２０Ｂを備える単電池１１を示したが、雄ハウジング２３や雌ハウジング２７を備えない電極端子であってもよい。
（２）上記実施形態では、ガイド棒１５（ガイド部）備える電池モジュールＭを示したが、ガイド棒１５やガイド棒保持部１３を備えないものであってもよい。また、上記実施形態では、ガイド棒１５を挿通可能な挿通孔１３Ａが形成されたガイド棒保持部１３を備える単電池１１を示したが、ガイド棒をはめ込み可能なガイド溝を形成したガイド棒保持部を備える単電池であってもよい。
（３）上記実施形態では、３個の単電池１１を備える電池モジュールＭを示したが、単電池の数は３個に限定されない。２個であっても４個以上であってもよい。
（４）上記実施形態では、正極側の電極端子２０Ａの接続部２１に雄端子２２を設け、負極側の電極端子２０Ｂの接続部２５に雌端子２６を設けた構成としたが、正極側の電極端子の接続部に雌端子を設け、負極側の電極端子の接続部に雄端子を設けてもよい。

Ｍ…電池モジュール
１０…組電池
１１…単電池
１２…本体部（電池本体）
１２Ａ…上面
１３…ガイド棒保持部
１３Ａ…挿通孔
１５…ガイド棒（ガイド部）
２０…電極端子
２０Ａ…正極側の電極端子
２０Ｂ…負極側の電極端子
２１…接続部（正極側の電極端子の接続部）
２２…雄端子
２３…雄ハウジング
２４…ロック突部
２５…接続部（負極側の電極端子の接続部）
２６…雌端子
２６Ａ…上壁の内壁面
２６Ｂ…底壁の内壁面
２７…雌ハウジング
２８…ロック受け部
２９…係止突部

Claims (3)

1. 正負一対の電極端子を有する複数個の単電池が、前記電極端子の極性を交互に逆にした状態で前記電極端子同士が隣り合うように並べられ、かつ隣り合う前記単電池の逆極性の前記電極端子同士が電気的に接続されて前記単電池の直列回路を構成してなる電池モジュールであって、
   前記一対の電極端子は、前記単電池の電池本体から突出して電気的に接続される接続部をそれぞれ有し、一方の極性の前記電極端子の接続部には、隣り合う前記単電池の他方の極性の前記電極端子の接続部に接触可能な雄端子が設けられ、前記他方の極性の電極端子の接続部には、隣り合う前記単電池の一方の極性の前記電極端子の接続部に接触可能な雌端子が設けられている電池モジュール。
2. 前記一方の極性の電極端子の接続部には、前記雄端子を収容する樹脂製の雄ハウジングが設けられる一方、前記他方の極性の電極端子の接続部には、前記雌端子を収容する樹脂製の雌ハウジングが設けられ、かつ、前記雄ハウジングと、隣り合う前記単電池の電極端子に設けた前記雌ハウジングとを嵌合させることにより、前記雄端子と前記雌端子とが接続されるようになっている請求項１に記載の電池モジュール。
3. 隣り合う前記単電池の逆極性の前記電極端子の接続部同士を、接触状態となるように案内するガイド部を備える請求項１または請求項２に記載の電池モジュール。

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