JP2017062928A

JP2017062928A - 接点接続構造

Info

Publication number: JP2017062928A
Application number: JP2015187279A
Authority: JP
Inventors: 恭彦原田; Yasuhiko Harada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2017-03-30

Abstract

【課題】挿入方向と平行な方向に力が加わった場合であっても、十分な固定力を確保できる接点接続構造を提供すること。【解決手段】本実施形態の接点接続構造は、第１部材に設けられた第１接点と第２部材に設けられた第２接点とを接続する接点接続構造であって、開口部が形成された第１接点と、支点部と、前記支点部を中心として互いが離間する方向に回動可能な一対の脚部とを含み、前記開口部に挿入される第２接点と、を備え、前記第２接点の前記一対の脚部には、互いに相手側に向けて凸となるように屈曲された屈曲部が形成されており、前記第２接点は、前記一対の脚部を狭持する力が加わることで、前記一対の脚部の幅が前記第１接点に形成された前記開口部の幅よりも小さくなる第１状態と、前記一対の脚部を狭持する力が解放されることで、前記一対の脚部が前記支点部を中心として互いが離間する方向に回動し、前記屈曲部が前記第１接点に接触すると共に前記第１部材を前記第２部材の方向に押圧する第２状態と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、接点接続構造に関する。

従来、弾性変形可能な一対の挟持片の間に基板を挿入した後、一対の挟持片の間隔を狭めて基板を挟持することによって、一対の挟持片と基板に形成された接点とを電気的に接続する接点接続構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３１７２６１号公報

しかしながら、上記の接点接続構造では、基板の挿入方向と平行な方向に力が加わると、基板が一対の挟持片から外れるおそれがある。これは、基板の挿入方向と垂直な方向から基板を挟む力によって基板が保持されているため、基板の挿入方向と平行な方向における一対の挟持片の固定力が十分ではないからである。

そこで、上記課題に鑑み、挿入方向と平行な方向に力が加わった場合であっても、十分な固定力を確保できる接点接続構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る接点接続構造は、
第１部材に設けられた第１接点と第２部材に設けられた第２接点とを接続する接点接続構造であって、
開口部が形成された第１接点と、
支点部と、前記支点部を中心として互いが離間する方向に回動可能な一対の脚部とを含み、前記開口部に挿入される第２接点と、
を備え、
前記第２接点の前記一対の脚部には、互いに相手側に向けて凸となるように屈曲された屈曲部が形成されており、
前記第２接点は、
前記一対の脚部を狭持する力が加わることで、前記一対の脚部の幅が前記第１接点に形成された前記開口部の幅よりも小さくなる第１状態と、
前記一対の脚部を狭持する力が解放されることで、前記一対の脚部が前記支点部を中心として互いが離間する方向に回動し、前記屈曲部が前記第１接点に接触すると共に前記第１部材を前記第２部材の方向に押圧する第２状態と、
を有する。

開示の接点接続構造によれば、挿入方向と平行な方向に力が加わった場合であっても、十分な固定力を確保できる。

電池モジュールの概略構成図（１）である。電池モジュールの概略構成図（２）である。本実施形態の接点接続構造の概略断面図である。本実施形態の接点接続方法を説明する概略断面図である。

以下、発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。

本実施形態の接点接続構造は、例えば、車載用の電池セルスタックの上に低背で電池監視ＥＣＵ（Electronic Control Unit）を搭載する際に、電池セルスタックと電池監視ＥＣＵとを電気的に接続するための構造である。

以下、本実施形態の接点接続構造を含む電池モジュールについて、図１及び図２に基づき説明する。

図１及び図２は、電池モジュールの概略構成図である。より具体的には、図１は、電池セルスタックの上に電池監視ＥＣＵを取り付ける前の状態を示している。また、図２は、電池セルスタックの上に電池監視ＥＣＵを取り付けた後の状態、すなわち、図１の矢印の方向に電池監視ＥＣＵを挿入したときの状態を示している。

なお、図１（ａ）及び図２（ａ）は電池モジュールの側面を示し、図１（ｂ）及び図２（ｂ）はそれぞれ図１（ａ）及び図２（ａ）の−Ｘ方向から電池モジュールを見たときの側面を示している。

電池モジュールは、電池セルスタック１０と、バスバー２０と、バスバーリード３０と、接点モジュール４０と、電池監視ＥＣＵ５０とを有する。

電池セルスタック１０は、複数の電池セル１１がセパレータ１２を介して、配列された組電池である。

電池セル１１は、例えば、直方体形状を有し、電池セル１１の上面における長手方向（図１及び図２のＹ方向）の両側の端部近傍には、一対の電極としての電極端子１３が突出するように設けられている。一対の電極端子１３は、例えば、電池セル１１における正の電極端子及び負の電極端子である。電池セル１１の種類としては、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池が挙げられる。

セパレータ１２は、互いに隣接する電池セル１１の間に配置されて、隣接する電池セル１１を所定の間隔に保持する。セパレータ１２としては、例えば、絶縁性部材を成型したものが挙げられる。

バスバー２０は、隣接する電池セル１１の電極端子１３を接続することにより、隣接する電池セル１１を電気的に接続する。バスバー２０は、例えば、プレス加工された帯板状の配線部材によって形成されている。配線部材の材料としては、例えば、導電性が高い銅、アルミニウム等の金属が挙げられる。

バスバーリード３０は、その一端がバスバー２０に接続されると共に、他端には接点モジュール４０が取り付けられている。バスバーリード３０は、例えば、プレス加工された帯板状の配線部材によって形成されている。配線部材の材料としては、例えば、導電性が高い銅、アルミニウム等の金属が挙げられる。

接点モジュール４０は、バスバーリード３０に取り付けられている。接点モジュール４０は、電池セルスタック１０と電池監視ＥＣＵ５０とを電気的に接続するための部品であり、バスバー側接点４１を有する。なお、接点モジュール４０は第１部材の一例であり、バスバー側接点４１は第１接点の一例である。

電池監視ＥＣＵ５０は、基板５１と、基板５１の上面及び下面に搭載された複数の電子部品５２と、基板５１を貫通して設けられたＥＣＵ側接点５３とを有する。基板５１には、図示しない配線パターンが形成されており、複数の電子部品５２は配線パターンと電気的に接続されている。なお、電池監視ＥＣＵ５０は第２部材の一例であり、ＥＣＵ側接点５３は第２接点の一例である。

次に、本実施形態の接点接続構造について、図３に基づき説明する。図３は、本実施形態の接点接続構造の概略断面図である。より具体的には、図３（ａ）は図１（ｂ）における一点鎖線１Ａ−１Ｂにおいて切断した断面を示し、図３（ｂ）は図２（ｂ）における一点鎖線２Ａ−２Ｂにおいて切断した断面を示している。

接点モジュール４０は、バスバー側接点４１と、保護カバー４２とを有する。

バスバー側接点４１は、ＥＣＵ側接点５３と電気的に接続するための接点であり、バスバーリード３０を上方から覆うように取り付けられた上側に凸の半球状の接点であり、その上端には開口部４１ｈが形成されている。言い換えれば、バスバー側接点４１は、上側から下側に向けて拡がるように形成されている。バスバー側接点４１は、例えば、導電性が高い銅、アルミニウム等の金属により形成されており、その下端においてバスバーリード３０と電気的に接続されている。

開口部４１ｈの幅は、例えば、人の指の大きさに対して十分に小さくなるように形成されている。

保護カバー４２は、バスバーリード３０及びバスバー側接点４１を覆うように設けられており、また、バスバー側接点４１の開口部４１ｈと対応する位置に、開口部４１ｈと略同一の直径を有する開口部４２ｈが形成されている。

このように、保護カバー４２は、バスバーリード３０及びバスバー側接点４１を覆うように形成されており、開口部４１ｈの幅及び開口部４２ｈの幅が人の指の大きさに対して十分に小さくなるように形成されている。これにより、作業者が電池セルスタック１０の上に電池監視ＥＣＵ５０を組付けるときや、作業者が電池監視ＥＣＵ５０を交換するときに誤ってバスバーリード３０に接触することを抑制できる。

電池監視ＥＣＵ５０は、基板５１と、ＥＣＵ側接点５３と、上側カバー５４と、接点押え５５とを有する。

基板５１は、図示しない配線パターンが形成されたプリント基板であり、ＥＣＵ側接点５３を取り付ける位置に貫通孔５１ｈが形成されている。

ＥＣＵ側接点５３は、バスバー側接点４１と電気的に接続するための接点であり、頭部５３ａと、支点部５３ｂと、一対の脚部５３ｃとを有する。ＥＣＵ側接点５３は、頭部５３ａと、支点部５３ｂと、一対の脚部５３ｃとが接合されて形成されていてもよく、一体として形成されていてもよい。

頭部５３ａは、基板５１の上面から貫通孔５１ｈを覆うように配置された板状の導電性部材であり、例えば、導電性が高い銅、アルミニウム等の金属により形成されている。また、頭部５３ａは、基板５１の上面において、基板５１に形成された配線パターンと電気的に接続されている。

支点部５３ｂは、頭部５３ａに固定された部分であり、例えば、導電性が高い銅、アルミニウム等の金属により形成されている。支点部５３ｂは、頭部５３ａに固定された部分において頭部５３ａと電気的に接続されている。

一対の脚部５３ｃは、互いに対向するように支点部５３ｂに接続され、支点部５３ｂを中心として互いが離間する方向に回動可能となっている。具体的には、一対の脚部５３ｃは、支点部５３ｂを中心として互いが拡がろうとするばね性を有する。これにより、一対の脚部５３ｃを狭持する力が加わることで互いが近づく方向に回動し、一対の脚部５３ｃを狭持する力が解放されることで互いが離間する方向に回動する。一対の脚部５３ｃは、導電性部材であり、例えば、導電性が高い銅、アルミニウム等の金属により形成されている。一対の脚部５３ｃは、支点部５３ｂと電気的に接続されている。

一対の脚部５３ｃは、長さ方向の略中心部において外側に向けて凸となるように屈曲された被挟持部５３ｄと、被挟持部５３ｄの下方において互いに相手側に向けて凸となるように屈曲された屈曲部５３ｅとを有する。

一対の脚部５３ｃは、接点押え５５により被挟持部５３ｄが挟持されることで、図３（ａ）に示すように、互いに離間する方向に回動することが抑制される。このとき、一対の脚部５３ｃの幅が開口部４１ｈの幅及び開口部４２ｈの幅よりも小さくなるように定められる。これにより、一対の脚部５３ｃを開口部４１ｈ及び開口部４２ｈに接触させることなく、容易にバスバー側接点４１の内部に挿入できる。一対の脚部５３ｃの幅とは、一対の脚部５３ｃにおいて最も拡がっている部分における長さである。

また、一対の脚部５３ｃは、被挟持部５３ｄを挟持していた接点押え５５が取り外されることで、図３（ｂ）に示すように、支点部５３ｂを中心として互いが離間する方向に回動する。このとき、一対の脚部５３ｃの幅が開口部４１ｈの幅及び開口部４２ｈの幅よりも大きくなるように定められる。これにより、一対の脚部５３ｃ（ＥＣＵ側接点５３）がバスバー側接点４１と電気的に接続される。

このとき、一対の脚部５３ｃのそれぞれの屈曲部５３ｅが、互いに相手側に向けて凸となるように屈曲しているため、屈曲部５３ｅとバスバー側接点４１とが互いにかみ合うようになる。これにより、屈曲部５３ｅとバスバー側接点４１とが互いにかみ合った部分において、接点モジュール４０を電池監視ＥＣＵ５０の方向に押圧する力が働く。このため、電池監視ＥＣＵ５０の挿入方向と平行な方向に力が加わった場合であっても、接点モジュール４０と電池監視ＥＣＵ５０との間で十分な固定力を確保できる。その結果、電池セルスタック１０の振動や電池セルスタック１０の熱膨張により接点接続構造に力が加わったとしても、電池監視ＥＣＵ５０が接点モジュール４０から外れることを抑制することができる。また、接点モジュール４０に電池監視ＥＣＵ５０を固定するための固定手段が不要となる。

なお、一対の脚部５３ｃの被挟持部５３ｄが接点押え５５により挟持されている状態は第１状態の一例であり、一対の脚部５３ｃの被挟持部５３ｄを挟持していた接点押え５５が取り外された状態は第２状態の一例である。

上側カバー５４は、ＥＣＵ側接点５３の頭部５３ａ及び支点部５３ｂを覆うように設けられている。上側カバー５４には、上側カバー５４を上下方向に貫通する貫通孔５４ｈが設けられている。上側カバー５４は、例えば、絶縁性部材を成型することにより形成される。

接点押え５５は、一対の脚部５３ｃの被挟持部５３ｄを挟持可能な絶縁性部材であり、例えば、絶縁性部材を成型することにより形成される。接点押え５５は、上側カバー５４の貫通孔５４ｈに挿入されることで、被挟持部５３ｄを挟持する。これにより、一対の脚部５３ｃが外側へ拡がろうとする力が接点押え５５に加わった場合であっても、接点押え５５が上側カバー５４の貫通孔５４ｈに挿入されているため、接点押え５５の変形が抑制される。

次に、本実施形態の接点接続方法について、図４に基づき説明する。図４は、本実施形態の接点接続方法を説明する概略断面図である。より具体的には、図４（ａ）はＥＣＵ側接点を接点モジュールに挿入する前の状態を示し、図４（ｂ）はＥＣＵ側接点を接点モジュールに挿入したときの状態を示し、図４（ｃ）はＥＣＵ側接点を接点モジュールのバスバー側接点に接続したときの状態を示している。

まず、図４（ａ）に示すように、電池セルスタック１０の上に、バスバー側接点４１の位置とＥＣＵ側接点５３の位置とが対応するように電池監視ＥＣＵ５０を配置する。このとき、接点押え５５によりＥＣＵ側接点５３の一対の脚部５３ｃを挟持しておく。

次に、図４（ｂ）に示すように、ＥＣＵ側接点５３を接点押え５５により挟持した状態で、電池監視ＥＣＵ５０を接点モジュール４０側へ移動させ、電池監視ＥＣＵ５０の基板５１を接点モジュール４０の保護カバー４２上に載置する。このとき、一対の脚部５３ｃの幅が開口部４１ｈの幅及び開口部４２ｈの幅よりも小さくなるように、一対の脚部５３ｃが接点押え５５により挟持されている。このため、一対の脚部５３ｃを開口部４１ｈ及び開口部４２ｈに接触させることなく、容易にバスバー側接点４１の内部に挿入できる。

次に、図４（ｃ）に示すように、一対の脚部５３ｃを挟持している接点押え５５を上方に移動させることにより接点押え５５を取り外す。これにより、接点押え５５により挟持されていた一対の脚部５３ｃが支点部５３ｂを中心として互いが離間する方向に回動することでバスバー側接点４１に接触し、ＥＣＵ側接点５３とバスバー側接点４１とが電気的に接続される。

以上に説明したように、本実施形態では、一対の脚部５３ｃ（ＥＣＵ側接点５３）をバスバー側接点４１の内部に挿入した後、一対の脚部５３ｃを互いが離間する方向に回動させることによって、ＥＣＵ側接点５３とバスバー側接点４１とを電気的に接続する。これにより、ＥＣＵ側接点５３とバスバー側接点４１とを電気的に接続する際、バスバー側接点４１に接続されたバスバーリード３０に加わる力を低減することができる。このため、バスバーリード３０が変形したり、座屈したりすることを抑制できる。

また、本実施形態では、一対の脚部５３ｃのそれぞれの屈曲部５３ｅが、互いに相手側に向けて凸となるように屈曲しているため、屈曲部５３ｅとバスバー側接点４１とが互いにかみ合うようになる。これにより、屈曲部５３ｅとバスバー側接点４１とが互いにかみ合った部分において、接点モジュール４０を電池監視ＥＣＵ５０の方向に押圧する力が働く。このため、電池監視ＥＣＵ５０の挿入方向と平行な方向に力が加わった場合であっても、接点モジュール４０と電池監視ＥＣＵ５０との間で十分な固定力を確保できる。その結果、電池セルスタック１０の振動や電池セルスタック１０の熱膨張により接点接続構造に力が加わったとしても、電池監視ＥＣＵ５０が接点モジュール４０から外れることを抑制することができる。また、接点モジュール４０に電池監視ＥＣＵ５０を固定するための固定手段が不要となる。

以上、接点接続構造を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１０電池セルスタック
２０バスバー
３０バスバーリード
４０接点モジュール
４１バスバー側接点
４１ｈ開口部
４２保護カバー
４２ｈ開口部
５０電池監視ＥＣＵ
５３ＥＣＵ側接点
５３ａ頭部
５３ｂ支点部
５３ｃ脚部
５３ｄ被挟持部
５３ｅ屈曲部

Claims

第１部材に設けられた第１接点と第２部材に設けられた第２接点とを接続する接点接続構造であって、
開口部が形成された第１接点と、
支点部と、前記支点部を中心として互いが離間する方向に回動可能な一対の脚部とを含み、前記開口部に挿入される第２接点と、
を備え、
前記第２接点の前記一対の脚部には、互いに相手側に向けて凸となるように屈曲された屈曲部が形成されており、
前記第２接点は、
前記一対の脚部を狭持する力が加わることで、前記一対の脚部の幅が前記第１接点に形成された前記開口部の幅よりも小さくなる第１状態と、
前記一対の脚部を狭持する力が解放されることで、前記一対の脚部が前記支点部を中心として互いが離間する方向に回動し、前記屈曲部が前記第１接点に接触すると共に前記第１部材を前記第２部材の方向に押圧する第２状態と、
を有する、
接点接続構造。