JP2015122143A - バスバーの取付構造 - Google Patents

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博康 早川
Hiroyasu Hayakawa
博康 早川
憲明 亀坂
Noriaki Kamesaka
憲明 亀坂
茂伸 安原
shigenobu Yasuhara
茂伸 安原
岡田 真一
Shinichi Okada
真一 岡田
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Abstract

【課題】一見してバスバーがボルトにより本締めされているか否かを確認する。【解決手段】バスバー18は、コイルスプリング2202により端子板34との間に隙間が確保された状態となっている。ここで、バスバー18の両端のボルト挿通孔1802にボルト20を挿通し、ボルト20の雄ねじ2002を正極端子24Aおよび負極端子24Bの雌ねじ30に螺合し、ボルト20の頭部2004を指で把持して仮締めを行なう。この状態でバスバー18は、コイルスプリング2202により正極端子24Aおよび負極端子24Bの頂面との間に隙間が確保された状態となる。本締めを行なうと、ボルト20の頭部2004と端子板34とによりバスバー18が挟持され、コイルスプリング2202は、コイルスプリング収容孔3402とコイルスプリング収容凹部32に収容された状態となる。【選択図】図3

Description

本発明は、バスバーの取付構造に関する。
従来より、走行用モータを用いて走行する電動車には、走行用モータに高電圧を供給するバッテリーが搭載されている(特許文献1参照)。
バッテリーは、複数のバッテリーモジュールを直列接続したものであり、各バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルを直列接続したものである。
これらバッテリーセルどうしの接続、および、バッテリーモジュールどうしの接続は、バッテリーセルの端子どうしをバスバーを介して接続することでなされる。
バスバーの取り付けは、互いに接続する2つの端子にそれぞれボルトを螺合し、ボルトの頭部と端子との間でバスバーを挟持することでなされる。
特開2013−122819号公報
一方、バッテリーは、複数のバッテリーセルからなるバッテリーモジュールが複数並べられることで構成されている。
各バッテリーモジュールにおいて、複数のバッテリーセルは、例えば、8〜10個のバッテリーセルがケースに並べられて収容される。
また、複数のバッテリーモジュール、例えば、8〜10個のバッテリーモジュールはケースに並べられて収容される。
そして、何れの場合にも、並べられた順にそれらの端子間にわたって載置されたバスバーをボルトで本締めすることにより連結していくと、最終的にケースからはみ出す形状にバッテリーセルあるいはバッテリーモジュールが連結されてしまうおそれがある。
そのため、従来では、それらバッテリーセルあるいはバッテリーモジュールをケース内に収容できる形状となるようにボルトを指で回していったん仮締めしておき、その後、工具を用いて本締めを行なうようにしている。
ところで、バッテリーセルまたはバッテリーモジュールが8〜10個の場合、バスバーの数は7〜9個となる。
そのため、バスバーの個数が多数であることから、このような仮締めを行なったのち本締めを行なう場合、本締めされたバスバーであるか、仮締めされたバスバーであるかが一見して判別しにくい。
1つのバスバーでもボルトが本締めされていないと、バッテリーの端子とバスバーとの電気的な接続が不安定となる。バッテリーの端子とバスバーとの電気的な接続が途切れると、バッテリーから走行用モータへの電力供給が停止されてしまい、車両の走行が困難となる。
したがって、このようなボルトの締め忘れを防止するために、時間を費やして各ボルトの締結状態を確認する作業が必要となっており、作業性の向上を図る上で改善の余地がある。
本発明は、前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、一見してバスバーがボルトにより本締めされているか否かを確認できるバスバーの取付構造を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、バッテリーの端子にバスバーを載置し、ボルトにより前記バスバーを前記端子に締結するバスバーの取付構造であって、前記ボルトの仮締め時に、前記バスバーに当接し前記バスバーの前記端子方向への移動を阻止して前記バスバーと前記端子の間に隙間を確保し、前記ボルトの本締め時に、前記バスバーと前記端子との当接を可能とした隙間確保部材が設けられていることを特徴とする。
請求項2記載の発明は、前記隙間確保部材が、弾性部材であることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、前記バッテリーは、ケースを備え、前記ケースは、前記端子が配置される箇所に前記ボルトの雄ねじに螺合可能な雌ねじが設けられると共に、前記雌ねじの周囲に凹部が形成され、前記弾性部材は、前記凹部に収容され前記ボルトに巻装されるコイルスプリングで構成され、前記ボルトの仮締め時に、前記コイルスプリングの両端は前記凹部の底面と前記バスバーとに当接し、前記ボルトの本締め時に、前記凹部に収容されることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、前記バッテリーは、ケースを備え、前記ケースは、前記端子が配置される箇所に前記ボルトの雄ねじに螺合可能な雌ねじが設けられ、前記隙間確保部材は、前記ケースに設けられる突起部材で構成され、前記突起部材は、前記ボルトの仮締め時に、前記バスバーと当接して前記端子と前記バスバーとの隙間を確保し、前記ボルトの本締め時に、塑性変形または破断するように構成されることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、前記バッテリーは、複数のバッテリーセルから構成され、前記ケースは、各々の前記バッテリーセルを収容するケースであることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、前記バッテリーは、複数のバッテリーセルから構成され、前記ケースは、前記複数のバッテリーセルを収容するケースであることを特徴とする。
請求項7記載の発明は、前記バスバーは、隣り合うバッテリーの端子に架け渡される長さと、この長さと直交する幅とを有し、前記突起部材は、前記仮締め時に前記バスバーの幅方向の一側に当接し、幅方向の一側が他側よりも高位に位置するように前記バスバーを傾斜させることを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、端子板との間に隙間が有るボルトの仮締め状態のバスバーであるか否かと、端子板に密着したボルトの本締め状態のバスバーであるか否かとは一見して判別でき、ボルトの締結状態を確認する作業の軽減を図ることができ、作業性の向上を図る上で有利となる。
請求項2記載の発明あるいは請求項3記載の発明によれば、簡単な構成により隙間確保部材を形成する上で有利となる。
請求項4記載の発明によれば、電極体を収容するケースを利用して隙間確保部材を簡単に形成する上で有利となる。
請求項5記載の発明によれば、バッテリーセルを収容するケースを利用して隙間確保部材を簡単に形成する上で有利となる。
請求項6記載の発明によれば、本締め時に隙間確保部材を弾性変形または塑性変形させることで、バスバーと端子との当接を簡単に行わせる上で有利となる。
請求項7記載の発明によれば、バスバーが仮締め状態であることを一見して判別する上でより有利となる。
本発明が適用されるバッテリーモジュールの一部を示す平面図である。 第1の実施の形態におけるバスバーの取付構造の斜視図である。 (A)はバスバーの取付構造の仮締め状態を示す断面図、(B)はバスバーの取付構造の本締め状態を示す断面図である。 第2の実施の形態におけるバスバーの取付構造の斜視図である。 (A)はバスバーの取付構造の仮締め状態を示す断面図、(B)、(C)はバスバーの取付構造の本締め状態を示す断面図である。 第3の実施の形態におけるバスバーの取付構造の断面図であり、(A)は仮締め状態の断面図、(B)は(A)のBB線断面図である。 本締め状態における図6(A)のBB線断面図である。 第4の実施の形態におけるバスバーの取付構造の断面図であり、(A)は仮締め状態の断面図、(B)は(A)のBB線断面図である。 本締め状態における図8(A)のBB線断面図である。
(第1の実施の形態)
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態において、バッテリーは、電力を用いてモータを駆動して走行する電動車に搭載され、電動車の走行用電力を蓄電する走行用バッテリーとして用いられるものである。
図1に示すように、バッテリー10は、ケース16に収容された複数のバッテリーセル12からなるバッテリーモジュール14が複数並べられて構成されている。なお、ケース16は、バッテリーモジュールケースに相当する。
バッテリーモジュール14は、複数のバッテリーセル12がバスバー18を介して直列接続されることで構成され、バッテリー10は、それら複数のバッテリーモジュール14が直列接続されることで高電圧を得るように構成されている。
本実施の形態では、複数のバッテリーセル12がバスバー18を介して直列接続される構造に適用されている。
実施の形態のバスバーの取付構造は、図2に示すように、ボルト20と、隙間確保部材22Aとを含んで構成されている。
バッテリーセル12は、不図示の電極体と、ケース26と、正極端子24Aおよび負極端子24Bとを含んで構成されている。なお、ケース26は、バッテリーセルケースに相当する。
電極体は、正極活物質が形成されたシート状の正極集電体と、負極活物質が形成されたシート状の負極集電体とが、電解液が含浸されたシート状のセパレータを介して巻回されて断面が楕円状となるように構成されたものである。
ケース26は、電極体を収容するものであり、直方体状を呈している。
ケース26は、長方形状の底面壁2602と、底面壁2602の一対の長辺から起立された2つの側面壁2604と、底面壁2602の一対の短辺から起立された2つの端面壁2606と、それら側面壁2604と端面壁2606の上縁を接続する上面壁2608を備えている。
上面壁2608の対向する2箇所の角部に、端子配設用凹部28が設けられている。
図3(A)、(B)に示すように、端子配設用凹部28の底面に雌ねじ30が形成され、雌ねじ30の周囲の底面にコイルスプリング収容凹部32が形成されている。
複数のバッテリーセル12のケース26は、端子配設用凹部28が互いに近接した箇所に位置するように並べられている。
正極端子24Aおよび負極端子24Bは、各端子配設用凹部28の表面に設けられた端子板34で構成され、端子板34の頂面は平坦面で形成されている。
端子板34には、コイルスプリング収容凹部32と同軸に位置するようにコイルスプリング収容孔3402が形成されている。正極端子24Aは正極集電端子を介して正極集電体に接続され、負極端子24Bは負極集電端子を介して負極集電体に接続されている。
図3(A)に示すように、隙間確保部材22Aは、バスバー18取り付け用のボルト20の仮締め時に、バスバー18に当接しバスバー18の正極端子24Aおよび負極端子24B方向への移動を阻止してバスバー18と正極端子24Aおよび負極端子24Bの間に隙間を確保し、ボルト20の締結時に、バスバー18との当接を可能としたものである。
隙間確保部材22Aは、本実施の形態では、コイルスプリング収容凹部32に収容されボルト20に巻装可能なコイルスプリング2202で構成されている。
バスバー18は、銅などの導電材料で構成されており、帯板状を呈し、その両端にボルト挿通孔1802が形成されている。
バスバー18は、隣り合うバッテリーセル12の正極端子24Aと負極端子24Bとに架け渡される長さと、この長さと直交する幅とを有している。
各バスバー18は、それらのボルト挿通孔1802にボルト20の雄ねじ2002が挿通され、各ボルト20の雄ねじ2002が隣り合うバッテリーセル12の正極端子24Aを構成する端子板34のコイルスプリング収容孔3402と負極端子24Bを構成する端子板34のコイルスプリング収容孔3402に挿通され雌ねじ30に螺合することでボルト20の頭部2004と端子板34との間で挟持されている。
このようにバスバー18がボルト20を介して端子板34に取り付けられることで、各バッテリーセル12が直列接続される。
このようにボルト20が本締めされた状態で、図3(B)に示すように、コイルスプリング2202は、コイルスプリング収容孔3402とコイルスプリング収容凹部32に収容されている。
次に、バスバー18の取り付け作業について説明する。
図3(A)に示すように、バスバー18を隣り合うバッテリーセル12の端子配設用凹部28に配置すると、コイルスプリング2202が位置することから、バスバー18は、コイルスプリング2202により端子板34との間に隙間が確保された状態となっている。
ここで、バスバー18の両端のボルト挿通孔1802にボルト20を挿通し、ボルト20の雄ねじ2002を正極端子24Aおよび負極端子24Bの雌ねじ30に螺合し、ボルト20の頭部2004を指で把持して仮締めを行なう。
ボルト20の頭部2004を指で回転操作していくと、コイルスプリング2202で支持されたバスバー18にボルト20が当接することにより、作業者はボルト20の頭部2004を操作する感覚が異なることに気づく。
ここで作業者は、ボルト20の仮締めを停止する。
この状態でバスバー18は、コイルスプリング2202により正極端子24Aおよび負極端子24Bの頂面との間に隙間が確保された状態となる。
このようにして、全てのバッテリーセル12が図1に示すバッテリーモジュール14のケース16に収容されるように、全てのバッテリーセル12を整然と並べつつ、全てのバスバー18のボルト20に対して仮締めを行なう。
ボルト20の仮締めが終了したならば、工具を用いてボルト20を締結する本締めを行なう。
図3(B)に示すように、本締めを行なうと、ボルト20の頭部2004と端子板34とによりバスバー18が挟持され、コイルスプリング2202は、コイルスプリング収容孔3402とコイルスプリング収容凹部32に収容された状態となる。
本実施の形態によれば、ボルト20の仮締めを行なった段階では、バスバー18は、隙間確保部材22Aにより端子板34との間に隙間が形成された状態となる。
そして、ボルト20の本締めを行なうと、バスバー18が端子板34に接触し、隙間がなくなる。
したがって、端子板34との間に隙間が有るバスバー18であるか否かと、端子板34に密着したバスバー18であるか否かとは一見して判別できる。
したがって、一見してバスバー18がボルト20により本締めされているか否かを確認できるため、各ボルト20の締結状態を確認する作業の軽減を図ることができ、作業性の向上を図る上で有利となる。
(第2の実施の形態)
次に図4、図5を参照して第2の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態においては第1の実施の形態と異なった箇所を重点的に説明し、同一の箇所には同一の符号を付しその説明を省略する。
第2の実施の形態では、隙間確保部材22Bの形態が第1の実施の形態と異なっている。
図4に示すように、隙間確保部材22Bは、端子配設用凹部28の側壁2802に一体に設けられた棒状の突起部材2204で構成されている。
突起部材2204は、図5(A)に示すように、ボルト20の仮締め時に、バスバー18の下面に当接し、バスバー18の正極端子24Aおよび負極端子24B方向への移動を阻止してバスバー18と正極端子24Aおよび負極端子24Bの間に隙間を確保し、ボルト20の締結時に、破断してバスバー18と正極端子24Aおよび負極端子24Bとの当接を可能としたものである。
突起部材2204は、バスバー18の幅方向の一側に当接するように設けられている。
バスバー18の取り付け作業について説明すると、バスバー18を隣り合うバッテリーセル12の端子配設用凹部28に配置すると、突起部材2204が位置することから、バスバー18は突起部材2204が位置する幅方向の一側が、端子板34から上方に離れた箇所に位置し、幅方向の他側が端子板34に載置された状態となり、バスバー18は傾斜する。
図5(A)に示すように、バスバー18の両端の挿通孔にボルト20を挿通し、ボルト20の雄ねじ2002を正極端子24Aおよび負極端子24Bの雌ねじ30に螺合し、ボルト20の頭部2004を指で把持して仮締めを行なう。
仮締めを行なっていくと、突起部材2204で支持されたバスバー18の上面にボルト20が当接すると、作業者はボルト20の頭部2004を操作する感覚が異なることに気づく。
ここで作業者は、ボルト20の仮締めを停止する。
この状態でバスバー18の幅方向の一側は、突起部材2204により、端子板34の頂面との間に隙間が確保された状態となる。
このようにして、全てのバッテリーセル12がケース26に収容されるように、全てのバッテリーセル12を整然と並べつつ、全てのバスバー18のボルト20に対して仮締めを行なう。
ボルト20の仮締めが終了したならば、工具を用いてボルト20を締結する本締めを行なう。
本締めを行なうと、ボルト20の頭部2004と端子板34とによりバスバー18が挟持され、図5(B)に示すように、突起部材2204は破断され、あるいは、図5(C)に示すように、突起部材2204は塑性変形する。なお、図5(B)に示す場合、突起部材2204の破断により生じた突起部材2204の欠片は、本締め後に排除する必要がある。
このような第2の実施の形態においても第1の実施の形態と同様の効果が奏される他、第2の実施の形態では、ボルト20の仮締め状態で端子板34が幅方向の一側が高位となり他側が低位となるように傾斜するため、バスバー18がボルト20により本締めされているか否かを確認する上でより有利となる。
(第3の実施の形態)
次に図6、図7を参照して第3の実施の形態について説明する。
第3の実施の形態では、隙間確保部材22Cの形態が第1の実施の形態と異なっている。
隙間確保部材22Cは、バッテリーモジュール14のケース16(図1)に一体に設けられた脚部状の突起部材2210で構成されている。
突起部材2210は、図6(A)、(B)に示すように、ボルト20の仮締め時に、バスバー18の下面に当接し、バスバー18の正極端子24Aおよび負極端子24B方向への移動を阻止してバスバー18と正極端子24Aおよび負極端子24Bの間に隙間を確保し、図7に示すように、ボルト20の締結時に、破断してバスバー18と正極端子24Aおよび負極端子24Bとの当接を可能としたものである。
突起部材2210は、ケース26の側壁の上端から上方に延在する脚部2212と、脚部2212の上端に設けられた当接部2214とを有し、当接部2214はバスバー18の幅方向の一側に当接するように設けられている。
バスバー18の取り付け作業について説明すると、バスバー18を隣り合うバッテリーセル12の端子配設用凹部28に配置すると、当接部2214が位置することから、バスバー18は当接部2214が位置する幅方向の一側が、端子板34から上方に離れた箇所に位置し、幅方向の他側が端子板34に載置された状態となり、バスバー18は傾斜する。
図6(A)、(B)に示すように、バスバー18の両端のボルト挿通孔1802にボルト20を挿通し、ボルト20の雄ねじ2002を正極端子24Aおよび負極端子24Bの雌ねじ30に螺合し、ボルト20の頭部2004を指で把持して仮締めを行なう。
仮締めを行なっていくと、当接部2214で支持されたバスバー18の上面にボルト20が当接すると、作業者はボルト20の頭部2004を操作する感覚が異なることに気づく。
ここで作業者は、ボルト20の仮締めを停止する。
この状態でバスバー18の幅方向の一側は、当接部2214により、端子板34の頂面との間に隙間が確保された状態となる。
このようにして、全てのバッテリーセル12がケース26に収容されるように、全てのバッテリーセル12を整然と並べつつ、全てのバスバー18のボルト20に対して仮締めを行なう。
ボルト20の仮締めが終了したならば、工具を用いてボルト20を締結する本締めを行なう。
本締めを行なうと、図7に示すように、ボルト20の頭部2004と端子板34とによりバスバー18が挟持され、当接部2214は破断される。
このような第3の実施の形態においても第2の実施の形態と同様の効果が奏される。
(第4の実施の形態)
次に図8、図9を参照して第4の実施の形態について説明する。
第4の実施の形態では、隙間確保部材22Dの形態が第1の実施の形態と異なっている。
隙間確保部材22Dは、バッテリーモジュール14のケース26に一体に設けられた弾性変形可能な脚片2220で構成されている。
脚片2220は、図8(A)、(B)に示すように、ボルト20の仮締め時に、バスバー18の下面に当接し、バスバー18の正極端子24Aおよび負極端子24B方向への移動を阻止してバスバー18と正極端子24Aおよび負極端子24Bの間に隙間を確保し、図9に示すように、ボルト20の締結時に、弾性変形してバスバー18と正極端子24Aおよび負極端子24Bとの当接を可能としたものである。
脚片2220は、ケース26の側壁の上端から上方に延在する脚部2222と、脚部2222の上端に設けられた湾曲部2224とを有し、湾曲部2224はバスバー18の幅方向の一側に当接するように設けられている。図9に示すように、脚片2220は、湾曲部2224がボルト挿通孔1802に押し込まれるように弾性変形する。
バスバー18の取り付け作業について説明すると、バスバー18を隣り合うバッテリーセル12の端子配設用凹部28に配置すると、湾曲部2224が位置することから、バスバー18は湾曲部2224が位置する幅方向の一側が、端子板34から上方に離れた箇所に位置し、幅方向の他側が端子板34に載置された状態となり、バスバー18は傾斜する。
図8(A)、(B)に示すように、バスバー18の両端のボルト挿通孔1802にボルト20を挿通し、ボルト20の雄ねじ2002を正極端子24Aおよび負極端子24Bの雌ねじ30に螺合し、ボルト20の頭部2004を指で把持して仮締めを行なう。
仮締めを行なっていくと、湾曲部2224で支持されたバスバー18の上面にボルト20が当接すると、作業者はボルト20の頭部2004を操作する感覚が異なることに気づく。
ここで作業者は、ボルト20の仮締めを停止する。
この状態でバスバー18の幅方向の一側は、湾曲部2224により、端子板34の頂面との間に隙間が確保された状態となる。
このようにして、全てのバッテリーセル12がケース26に収容されるように、全てのバッテリーセル12を整然と並べつつ、全てのバスバー18のボルト20に対して仮締めを行なう。
ボルト20の仮締めが終了したならば、工具を用いてボルト20を締結する本締めを行なう。
本締めを行なうと、図9に示すように、ボルト20の頭部2004と端子板34とによりバスバー18が挟持され、脚部2222および湾曲部2224は弾性変形される。
このような第4の実施の形態においても第2の実施の形態と同様の効果が奏される。
なお、本実施の形態では、複数のバッテリーセル12をバスバー18を用いて電気的に直列に接続する場合について説明したが、本発明は、複数のバッテリーモジュール14をバスバー18を用いて電気的に直列に接続する場合にも無論適用可能である。
10 バッテリー
12 バッテリーセル
14 バッテリーモジュール
16 ケース
18 バスバー
1802 ボルト挿通孔
20 ボルト
2002 雄ねじ
22A〜22D 隙間確保部材
2202 コイルスプリング
2204、2210 突起部材
24A 正極端子(端子)
24B 負極端子(端子)
26 ケース
30 雌ねじ
32 コイルスプリング収容凹部

Claims (7)

  1. バッテリーの端子にバスバーを載置し、ボルトにより前記バスバーを前記端子に締結するバスバーの取付構造であって、
    前記ボルトの仮締め時に、前記バスバーに当接し前記バスバーの前記端子方向への移動を阻止して前記バスバーと前記端子の間に隙間を確保し、前記ボルトの本締め時に、前記バスバーと前記端子との当接を可能とした隙間確保部材が設けられている、
    ことを特徴とするバスバーの取付構造。
  2. 前記隙間確保部材は、弾性部材である、
    ことを特徴とする請求項1記載のバスバーの取付構造。
  3. 前記バッテリーは、ケースを備え、
    前記ケースは、前記端子が配置される箇所に前記ボルトの雄ねじに螺合可能な雌ねじが設けられると共に、前記雌ねじの周囲に凹部が形成され、
    前記弾性部材は、前記凹部に収容され前記ボルトに巻装されるコイルスプリングで構成され、
    前記ボルトの仮締め時に、前記コイルスプリングの両端は前記凹部の底面と前記バスバーとに当接し、前記ボルトの本締め時に、前記凹部に収容される、
    ことを特徴とする請求項2記載のバスバーの取付構造。
  4. 前記バッテリーは、ケースを備え、
    前記ケースは、前記端子が配置される箇所に前記ボルトの雄ねじに螺合可能な雌ねじが設けられ、
    前記隙間確保部材は、前記ケースに設けられる突起部材で構成され、
    前記突起部材は、前記ボルトの仮締め時に、前記バスバーと当接して前記端子と前記バスバーとの隙間を確保し、前記ボルトの本締め時に、塑性変形または破断するように構成される、
    ことを特徴とする請求項1記載のバスバーの取付構造。
  5. 前記バッテリーは、複数のバッテリーセルから構成され、
    前記ケースは、各々の前記バッテリーセルを収容するケースである、
    ことを特徴とする請求項3または4記載のバスバーの取付構造。
  6. 前記バッテリーは、複数のバッテリーセルから構成され、
    前記ケースは、前記複数のバッテリーセルを収容するケースである、
    ことを特徴とする請求項3または4記載のバスバーの取付構造。
  7. 前記バスバーは、隣り合うバッテリーの端子に架け渡される長さと、この長さと直交する幅とを有し、
    前記突起部材は、前記仮締め時に前記バスバーの幅方向の一側に当接し、幅方向の一側が他側よりも高位に位置するように前記バスバーを傾斜させる、
    ことを特徴とする請求項4から6の何れか1項記載のバスバーの取付構造。
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