JP2014110129A - Electrode terminal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、正極と負極とが互いに異なる異種金属で成形されたバッテリーの電極端子に関する。 The present invention relates to an electrode terminal of a battery in which a positive electrode and a negative electrode are formed of different kinds of metals.
電気自動車やハイブリッドカーなどに搭載されるバッテリーは、複数のバッテリーセルが接続されており、互いのバッテリーセルの正・負極間が板状のバスバーにより直列に接続され、高容量の電力を出力可能に構成されている。また、バッテリーセルは、リチウムイオン電池となっており、その電極端子は、一般的に正極がアルミ、負極が銅でそれぞれ材質設定されている。 A battery mounted in an electric vehicle or hybrid car has a plurality of battery cells connected, and the positive and negative electrodes of each battery cell are connected in series by a plate-shaped bus bar, enabling high-capacity power output. It is configured. In addition, the battery cell is a lithium ion battery, and the electrode terminals are generally made of aluminum with a positive electrode and copper with a negative electrode.
このようなリチウムイオン電池からなるバッテリーセルの電極端子として、特許文献1が公知となっている。この従来の電極端子は、中実軸からなる心棒部と、この心棒部に挿通された外筒部と、から構成されており、前記心棒部および前記外筒部は、それぞれ異種金属からなり且つ接合され一体に形成されている。また、前記心棒部は、外筒部の端面から突出するように配されており、この突出部がバッテリーセルの内部に収まっている一方、前記外筒部は、心棒部の突出側に配された土台部と、図示しないナットを螺入可能なねじ部と、から構成されている。つまり、バッテリーは、前記バッテリーセルの正極と隣り合うバッテリーセルの負極に配された前記バスバーによって連結されてなり、このバスバーが前記ナットで固定されて前記土台部に接触しているため、互いのバッテリーセルが直列に接続されて構成される。
また、特許文献1によると、正極であれば、前記心棒部の材質にはアルミが用いられ、前記ねじ部の材質には銅が用いられている。一方、負極であれば、前記心棒部の材質には銅が用いられ、前記ねじ部の材質にはアルミが用いられている。
According to
しかしながら、従来の電極端子は、ねじ部の材質が炭素鋼よりも機械的強度の低い銅あるいはアルミに設定されているため、前記ナットを締め付けた際に前記ねじ部が破断し易い問題があった。また、ねじ部の破断を解消するには前記ねじ部の機械的強度を高める必要があるため、ねじ部の直径を大きく設定して高い締付けトルクに対応できるようにすることが考えられる。しかし、これでは前記ねじ部のねじのサイズを小さくできないため、電極端子およびバッテリーを小型化できない問題もあった。 However, the conventional electrode terminal has a problem that the screw portion is easily broken when the nut is tightened because the material of the screw portion is set to copper or aluminum whose mechanical strength is lower than that of carbon steel. . Further, since it is necessary to increase the mechanical strength of the screw portion in order to eliminate the breakage of the screw portion, it is conceivable that the diameter of the screw portion is set to be large so as to cope with a high tightening torque. However, in this case, since the screw size of the screw portion cannot be reduced, there is a problem that the electrode terminal and the battery cannot be reduced in size.
本発明は上記課題に鑑みて創成されたものであり、本発明は、一対の出力端が互いに異なる金属で形成されるバッテリーに対して用いる電極端子において、ナットに螺合するおねじおよびこのおねじよりも小径の軸部を備えた第1接続部と、前記第1接続部に常時接触する土台部を備えた第2接続部とを有し、前記第1接続部を、前記第2接続部の機械的強度よりも高い金属に材質設定し、前記第1接続部と前記第2接続部とを一体化してなることを特徴とする。なお、前記第1接続部は、炭素鋼に設定することが好ましい。また、前記第2接続部は、アルミあるいは銅に設定することが好ましい。さらに、前記第1接続部と前記第2接続部とは、前記第1接続部の軸部の一端に圧力を加え第1接続部の塑性変形により一体化されてなることが好ましい。 The present invention has been made in view of the above problems, and the present invention provides a male screw that is screwed to a nut and an electrode that is used for a battery in which a pair of output ends are formed of different metals. A first connection portion having a shaft portion having a smaller diameter than a screw; and a second connection portion having a base portion that is always in contact with the first connection portion, wherein the first connection portion is connected to the second connection. The material is set to a metal higher than the mechanical strength of the part, and the first connection part and the second connection part are integrated. In addition, it is preferable to set the said 1st connection part to carbon steel. The second connection part is preferably set to aluminum or copper. Furthermore, it is preferable that the first connecting portion and the second connecting portion are integrated by applying pressure to one end of the shaft portion of the first connecting portion by plastic deformation of the first connecting portion.
本発明の電極端子1は、前記おねじへのナット締め付けを行った場合であっても、前記おねじが機械的強度の高い材質であるため、従来のような前記おねじの破断は大幅に低減する利点がある。また、前記第2接続部は、その材質を正極であればアルミ、負極であれば銅にそれぞれ設定されるため、これら材質の特性によりバッテリー内の電子が効率よく移動し、高い電力を出力できる利点もある。さらに、前記第1部材および前記第2部材は、プレス加工機により前記軸部の一端を塑性変形させて一体化されているため、例えば、溶接あるいはスピン加締め等の接合に比べて前記第1部材および前記第2部材の接合時間が短くなる。よって、本発明の電極端子1は、従来に比べて生産性を向上できる利点もある。
In the
以下、図1ないし図3に基づき本発明の電極端子を説明する。本発明の電極端子1は、ナット200に螺合可能なおねじ2を備えた第1接続部10と、この第1接続部10の前記おねじ2を突出するように保持する第2接続部20と、を備えており、それぞれが接合され一体に構成されている。
Hereinafter, the electrode terminal of the present invention will be described with reference to FIGS. The
前記第1接続部10は、図3(a)に示すように、その一端に前記おねじ2が配される一方、他端に前記おねじ2の直径よりも小さな直径からなる軸部4が配されている。また、前記おねじ2および前記軸部4の間には、それぞれに隣接するフランジ3が配されており、第1接続部10は、これらおねじ2、フランジ3、軸部4を一体に形成してなる。また、前記フランジ3は、図1および図2に示すように多角形状の一例である四角形に形成される一方、前記軸部4は、円柱状に形成されている。
As shown in FIG. 3A, the
前記第1接続部10は、機械的強度の高い材質である炭素鋼が用いられており、本実施例においては、ねじの転造に用いられることの多い冷間圧造用炭素鋼(SWCH材)に設定されている。つまり、この第1接続部10は、冷間圧造加工によってそれぞれを一体に成形されており、本実施例における前記おねじ2は、おねじ成形の一般的な加工である転造によって成形されている。なお、前記おねじ2の加工は、転造としたが切削加工としてもよい。
The first connecting
一方、前記第2接続部20は、前記フランジ3を嵌合可能に形成された土台部21と、この土台部21から突出した筒部22と、から構成される。また、前記土台部21の端面には、前記フランジ3に嵌合するフランジ嵌合穴23が配される一方、前記筒部22の端面には、図3(b)および図3(c)に示すプレス工具300を挿入可能な工具挿入穴25が配される。さらに、前記フランジ嵌合穴23および前記工具挿入穴25は、前記軸部4を挿入可能な軸部挿入穴24により接続されており、前記第2接続部20は、前記第1接続部10を挿入できるように中空状に構成されている。
On the other hand, the
前記第2接続部20は、本実施例のおいて、その材質がアルミあるいは銅の何れかに設定されている。これは、本発明の電極端子1が、上述したようにリチウムイオン電池であるバッテリーセルの電極として用いられるためである。例えば、第2接続部20の材質は、正極側に配される場合であるとアルミが設定される一方、負極側に配される場合であると銅に設定される。
In the present embodiment, the material of the second connecting
つまり、本発明の電極端子1は、正極であれば前記第2接続部20の材質がアルミであり、前記第1接続部10の材質が炭素鋼に設定される一方、負極であれば第2接続部20の材質が銅であり、第1接続部10の材質が炭素鋼に設定されて二種類が存在する。
That is, if the
このように、前記第1接続部10および第2接続部20は、それぞれ異なる金属からなるため、それぞれが別々の加工工程を経て成形されている。この別々の加工工程を経た後、前記第1接続部10および第2接続部20は、それぞれ接合され一体化される。この接合について、図3(a)ないし図3(c)を用い以下に説明する。
Thus, since the said
まず、図3(a)に示すように前記第1接続部10の軸部4を上に向けてセットする。次に、この軸部4に前記第2接続部20を覆い被せて前記フランジ嵌合穴23が前記フランジ3に嵌合するようにセットする。これにより、少なくとも前記フランジ3の端面と前記フランジ嵌合穴23の底面とが接触し、図3(b)に示す状態となり、前記軸部4の一端が前記軸部挿入穴24から突出する。この軸部4の一端は、図示しないプレス加工機にセットされたプレス工具300によって押さえ付けられ、図3(c)に示すように塑性変形してその直径が大きくなり前記工具挿入穴25の底面に広がる。これにより、前記第1接続部10と前記第2接続部20とが一体に接合される。
First, as shown in FIG. 3A, the
完成した本発明の電極端子1は、前記バッテリーセルの内部に前記第2接続部20の前記筒部22が位置するよう取り付けられるとともに、前記バッテリーセルの外部に前記第1接続部10の前記おねじ2および前記第2接続部20の前記土台部21が突出するよう取り付けられている。
The completed
また、前記電極端子1は、図2に示すように、前記おねじ2に挿通され、前記土台部21と接触するように配されたバスバー100をナット200により固定され、隣のバッテリーセルの電極端子1に接続される。よって、バッテリーセルの正極とその隣のバッテリーセルの負極とが1枚のバスバー100によって接続されるため、前記バスバー100にナット200を締結することにより、複数のバッテリーセルが直列的に接続される。
In addition, as shown in FIG. 2, the
上述したように、本発明の電極端子1は、おねじ2が機械的強度の高い炭素鋼に設定されるため、前記ナット200を従来に比べて高い締付けトルクにて締結できる利点がある。このため、ナット200が緩みにくくなり、しかも従来のようにねじ部が破壊されることも低減できる。また、前記フランジ3の形状が四角形であり、しかも前記フランジ3が前記フランジ嵌合穴23に嵌合しているため、前記第1接続部10に高い締付けトルクが負荷されても、前記第1接続部10は、空転することが無い利点もある。さらに、本発明の電極端子1は、おねじ2が全て前述の炭素鋼であるため、従来のように高い締付けトルクを受けるねじ部の直径を従来よりも小さく設定できる。これにより、本発明の電極端子1は、従来に比べて小型化および軽量化できる利点もある。また、前記第1接続部10および前記第2接続部20を前記カシメ工具300によって接合しているため、例えば、溶接やスピンカシメ等の接合に比べて安価で加工でき、従来に比べて生産性が向上する利点もある。なお、前記第1接続部10は、さらに機械的強度を向上させるため、焼き入れ処理を行ってもよい。また、図2および図3(c)に示すように、前記おねじ2および前記フランジ3の境から前記第2接続部20の土台部21の端面が張り出すようにしているが、前記おねじ2および前記フランジ3の境が前記土台部21の端面から突出していなければよく、同面の寸法設定であってもよい。
As described above, the
1 電極端子
2 おねじ
3 フランジ
4 軸部
10 第1接続部
20 第2接続部
21 土台部
22 筒部
23 フランジ嵌合穴
24 軸部挿入穴
25 工具挿入穴
100 バスバー
200 ナット
300 プレス工具
DESCRIPTION OF
Claims (4)
ナットに螺合するおねじおよびこのおねじよりも小径の軸部を備えた第1接続部と、前記第1接続部に常時接触する土台部を備えた第2接続部とを有し、
前記第1接続部を、前記第2接続部の機械的強度よりも高い金属に材質設定し、
前記第1接続部と前記第2接続部とを一体化してなることを特徴とする電極端子。 In an electrode terminal used for a battery in which a pair of output ends are formed of different metals,
A first connection portion having a male screw to be screwed to the nut and a shaft portion having a smaller diameter than the male screw, and a second connection portion having a base portion that is always in contact with the first connection portion;
The material of the first connection part is set to a metal higher than the mechanical strength of the second connection part,
The electrode terminal, wherein the first connection portion and the second connection portion are integrated.
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JP2012263358A JP2014110129A (en) | 2012-11-30 | 2012-11-30 | Electrode terminal |
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Cited By (1)
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CN110224104A (en) * | 2018-03-02 | 2019-09-10 | 比亚迪股份有限公司 | The negative terminal of battery, the cover plate assembly of battery, battery and electric car |
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2012
- 2012-11-30 JP JP2012263358A patent/JP2014110129A/en active Pending
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CN110224104A (en) * | 2018-03-02 | 2019-09-10 | 比亚迪股份有限公司 | The negative terminal of battery, the cover plate assembly of battery, battery and electric car |
CN110224104B (en) * | 2018-03-02 | 2021-07-09 | 比亚迪股份有限公司 | Negative pole post of battery, apron subassembly of battery, battery and electric automobile |
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