JP2017130338A - 電池セルの接続構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】ボルト締結を行わずに複数の電池セルを接続する接続構造において、電池セルの電極端子に特殊な加工を施すことなく、バスバー及び電圧検知線を簡易に取り付けることができる電池セルの接続構造を提供する。【解決手段】複数の電池セル１１を離隔する複数のセパレータ１３と、ラッチ２０Ａを有する２つの楔状部２０を含む押圧部材１９と、隣り合う２つの電池セル１１の電極端子１５をセパレータ１３の突出部１３Ｂの上部から覆う屋根部１３Ｃと、を備え、屋根部１３Ｃは、隣り合う２つの電池セル１１を挟む２つのセパレータ１３の突出部１３Ｂにより画成された領域に押圧部材１９が挿入された場合に、楔状部２０をバスバー１６及び電圧検知端子１８に上から押し付けるテーパ部２２と、ラッチ２０Ａを係止するラッチ係止部２３と、を電池セル１１の上面に対向する面に有する。【選択図】図６
Description
本発明は、電池セルの接続構造に関する。
従来、複数の電池セルを直列に接続する方法として、隣り合う２つの電池セルの２つのボルト状の電極端子にバスバーを通した上で、電動工具を用いてナットを締め付ける方法が一般的である。しかしながら、このような従来の方法は、電池セルの電極端子１つにつき１個のナットでボルト止めを行っているため、接続する電池セルの個数が増えると工数がかさむという問題があった。また、電極端子にナットを締めつける際に焼き付きが発生した場合、該当する電池セルを交換しなければならないというリスクもある。
そこで、電池セルを接続する際の上記のような問題を解決する手法として、電池セルにバスバーを簡易に取り付けるための構造が既に知られている（例えば、特許文献１参照）。
図７に示すように、電池セル４０の端子４１は、柱形状であり、これの外周に形成された側面４２と、側面４２に形成された溝４３とを有する。そして、バスバー４４は、バネ特性を有する一体の導電部材であり、側面４２に対応するように曲げられて形成された筒状部４５と、筒状部４５より内側に突出して溝４３に引っ掛かる引掛部４６とを有する。
端子４１に対してバスバー４４を装着する際には、上方からバスバー４４の筒状部４５を端子４１に覆い被せると、筒状部４５が径方向外側に拡開するとともに、引掛部４６が径方向外側へ移動する。そして、引掛部４６が溝４３の位置に到達すると、引掛部４６が径方向内側へ移動し溝４３に引っ掛かるとともに、筒状部４５が径方向内側に縮小して、側面４２と接触面４５Ａが接触する。このようにして、端子４１に対してバスバー４４が装着される。
しかしながら、特許文献１に開示されたような従来の構造にあっては、バスバーの形状に合った電極端子を有する電池セルを用意する必要があるため、電池セルの製造や管理に手間がかかるという問題があった。また、特許文献１に開示されたバスバーには、電池セルの電圧を検知するための電圧検知線を取り付けるスペースがないという問題もあった。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ボルト締結を行わずに複数の電池セルを接続する接続構造において、電池セルの電極端子に特殊な加工を施すことなく、バスバー及び電圧検知線を簡易に取り付けることができる電池セルの接続構造を提供することを目的とする。
本発明に係る電池セルの接続構造は、上記目的達成のため、一対の電極端子が上面の両端部寄りの位置に形成された複数の電池セルを、隣り合う２つの電池セル間で隣り合う２つの電極端子の極性が互いに異なるように並べて直列接続するための電池セルの接続構造であって、前記極性が互いに異なる隣り合う２つの電極端子を電気的に接続する複数のバスバーと、前記複数のバスバーのそれぞれに電気的に接続される複数の電圧検知線と、前記隣り合う２つの電池セル間に配されて各前記電池セルを離隔する仕切り壁を有する複数のセパレータと、前記複数のバスバー及び前記複数の電圧検知線の端子部分を前記電極端子に押し付ける押圧部材と、を備え、前記押圧部材は、ラッチを有する２つの楔状部と、前記２つの楔状部を繋ぐ連結部と、を含み、前記仕切り壁は、前記電池セルの上面における一方又は他方の端部寄りの位置付近において、前記電池セルの上面より所定高さ上方に突出する突出部を有し、前記複数のセパレータは、前記隣り合う２つの電池セルの前記電極端子を前記突出部の上部から覆う屋根部を更に有し、各前記電池セルを挟む２つの前記セパレータの前記突出部及び前記屋根部の位置が互い違いになるように配置され、前記屋根部は、前記隣り合う２つの電池セルを挟む２つの前記セパレータの前記突出部により画成された領域に前記押圧部材が挿入された場合に、前記楔状部を前記バスバー及び前記電圧検知線の端子部分に上から押し付けるテーパ部と、前記ラッチを係止するラッチ係止部と、を前記電池セルの上面に対向する面に有する構成である。
この構成により、本発明に係る電池セルの接続構造は、ボルト締結を行わずに複数の電池セルを接続する接続構造において、電池セルの電極端子に特殊な加工を施すことなく、バスバー及び電圧検知線を簡易に取り付けることができる。
また、上記構成の電池セルの接続構造において、前記電極端子は、前記電池セルの上面から上方に突出する端子台と、前記端子台から上方に突出する電極ポストと、を有する構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る電池セルの接続構造は、押圧部材が２つの突出部により画成された領域に挿入された場合に、バスバー及び電圧検知線の端子部分が電極端子の端子台に押し付けられて、隣り合う電極端子間の導通を取ることができる。
また、上記構成の電池セルの接続構造において、前記楔状部は、前記電極端子の前記電極ポストを側面から挟み込む切り込み部を、前記押圧部材の前記領域への挿入方向に沿って有する構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る電池セルの接続構造は、押圧部材が２つの突出部により画成された領域へ挿入される際に、切り込み部を挿入位置の目安とすることができる。また、切り込み部により、挿入方向に垂直な方向の押圧部材の動きを規制することができる。
本発明によれば、ボルト締結を行わずに複数の電池セルを接続する接続構造において、電池セルの電極端子に特殊な加工を施すことなく、バスバー及び電圧検知線を簡易に取り付けることができる電池セルの接続構造を提供することができる。
次に、本発明に係る一実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態として示す電池セルの接続構造は、電気自動車又はハイブリッド自動車等に搭載されて、これらの駆動源として使用される電池モジュールに適用するものである。
図１の分解斜視図に示すように、電池モジュール１０は、複数の電池セル１１を並列した電池セル群１２と、隣り合う２つの電池セル１１間に配されて各電池セル１１を離隔する複数のセパレータ１３と、がケース１４内に収納されてなる。複数の電池セル１１と複数のセパレータ１３は、ケース１４により狭圧されて固定される。なお、以降の図面ではケース１４の図示を省略する。
電池セル１１の内部には発電要素が収容されている。図１に示すように、電池セル１１の上面における両端部寄りの位置からは、発電要素と電気的に接続された一対の電極端子１５が上方に突出して形成されている。各電池セル１１における電極端子１５の極性は、図１における手前側と奥側とで逆になっている。また、複数の電池セル１１は、隣り合う２つの電池セル１１間で隣り合う２つの電極端子１５の極性が互いに異なるように並べて配置されている。
電極端子１５は、金属製（銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等）であって、切削加工、鋳造、又は鍛造等、公知の手法により形成されている。電極端子１５は、電池セル１１の上面から上方に突出する金属製の端子台１５Ａと、端子台１５Ａの中央から上方に突出する電極ポスト１５Ｂとを有する。端子台１５Ａは、外形が略円柱形状をなすものである。電極ポスト１５Ｂは、外形が略円柱形状をなしており、その外周面にはナットが螺合されるねじ山が形成されていてもよい。
セパレータ１３は、絶縁性の合成樹脂からなり、隣り合う２つの電池セル１１間に配されて各電池セル１１を離隔する仕切り壁１３Ａを有する。仕切り壁１３Ａは、ケース１４に収納された状態で、電池セル１１の上面における一方又は他方の端部寄りの位置付近において、電池セル１１の上面より所定高さ上方に突出する突出部１３Ｂを有する。なお、仕切り壁１３Ａの突出部１３Ｂ以外の部分の高さは、電池セル１１の上面の高さとほぼ等しいことが望ましい。
また、セパレータ１３は、隣り合う２つの電池セル１１の電極端子１５を突出部１３Ｂの上部から覆う屋根部１３Ｃを更に有している。図１に示すように、セパレータ１３は、各電池セル１１を挟む２つのセパレータ１３の突出部１３Ｂ及び屋根部１３Ｃの位置が互い違いになるように配置される。さらに、セパレータ１３は、電池セル１１の上面に接触して屋根部１３Ｃの高さを位置決めするための位置決め板１３Ｄを有していてもよい。
なお、電池セル群１２の最外側の電池セル１１については、他の電池セルと隣り合わない側に、セパレータ１３と類似の、仕切り壁３０Ａ、突出部３０Ｂ、屋根部３０Ｃ、及び位置決め板３０Ｄを有する部材３０を配置してもよい。ただし、屋根部３０Ｃは、最外側の電池セル１１の１つの電極端子１５のみを覆う形状となっていればよい。
なお、上記の説明では、セパレータ１３は複数個に分離したものであるとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数のセパレータ１３の屋根部１３Ｃと、部材３０の屋根部３０Ｃとが適宜連結されてなる一体化したセパレータを、複数個のセパレータに代えて使用してもよい。
以下、上記の電池モジュール１０において、複数の電池セル１１を直列に接続するための接続構造について説明する。図２は、セパレータ１３の仕切り壁１３Ａの一部を切断して示す斜視図である。本実施の形態の接続構造は、セパレータ１３、バスバー１６、電池セル１１の電圧を検知するための電圧検知線１７の電圧検知端子１８、及び押圧部材１９を含む。
図２に示すように、隣り合う２つの電池セル１１を挟む２つのセパレータ１３の突出部１３Ｂにより画成された領域（以下、「接続用領域」ともいう）において、極性が互いに異なる隣り合う２つの電極端子１５を電気的に接続する複数のバスバー１６と、複数のバスバー１６のそれぞれに電気的に接続される複数の電圧検知線１７の電圧検知端子１８と、が配置されている。
また、複数のバスバー１６及び複数の電圧検知端子１８の上部には、電池モジュール１０の外側から接続用領域に挿入され、これらのバスバー１６及び電圧検知端子１８を電極端子１５に押し付ける押圧部材１９が配置される。
押圧部材１９は、ゴム等の弾性材からなり、ラッチ２０Ａを有する２つの楔状部２０と、２つの楔状部２０を繋ぐ連結部２１と、を含む。図２に示すように、ラッチ２０Ａは楔状部２０の斜面に形成されている。
楔状部２０は、電極端子１５の電極ポスト１５Ｂを側面から挟み込むＵ字型の切り込み部２０Ｂを、押圧部材１９の接続用領域への挿入方向に沿って有していてもよい。１つの押圧部材１９における切り込み部２０Ｂの間隔は、隣り合う２つの電池セル１１間で隣り合う２つの電極端子１５の間隔にほぼ等しくなっている。
図３は、電池モジュール１０において、接続用領域に押圧部材１９が挿入された様子を示す斜視図である。図４は、接続用領域に押圧部材１９が挿入された状態の電池モジュール１０の平面図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ線断面図である。図６は、図６（ａ）から図６（ｂ）への変化に示すように、接続用領域に押圧部材１９が挿入される様子を模式的に示す図である。
図６に示すように、屋根部１３Ｃは、接続用領域に押圧部材１９が挿入された場合に、押圧部材１９の楔状部２０をバスバー１６及び電圧検知端子１８に上から押し付けるテーパ部２２と、押圧部材１９のラッチ２０Ａを係止するラッチ係止部２３と、を電池セル１１の上面に対向する面に有する。
つまり、ラッチ２０Ａは、図６（ａ）の矢印の向きに接続用領域に挿入される際に、屋根部１３Ｃのテーパ部２２に押し付けられて弾性変形し、ラッチ係止部２３の位置まで挿入されたときに、弾性復帰してラッチ係止部２３に係止されるようになっている。
なお、図５に示すように、各接続用領域において、屋根部１３Ｃの下面から電圧検知端子１８の上面までの距離は、屋根部１３Ｃの下面からバスバー１６の上面までの距離よりも電圧検知端子１８の厚みの分だけ短くなる。押圧部材１９の楔状部２０は、このような厚みの差に合わせて弾性変形して接続用領域に挿入される。
このように、各接続用領域にバスバー１６及び電圧検知端子１８がセットされた状態で押圧部材１９を挿入することにより、テーパ部２２で押圧部材１９が下に押されて、バスバー１６及び電圧検知端子１８が電極端子１５の端子台１５Ａに密着し、複数の電池セル１１が導通状態となる。
なお、電池セル群１２の最外側の電池セル１１の電極端子１５であって、バスバー１６と押圧部材１９により他の電極端子と接続されていない電極端子１５においては、電圧検知端子１８と電力取出用の配線の端子部とがナットにより共締めされてもよい。
次に、上記の電池モジュール１０において、複数の電池セル１１を直列に接続する手順の一例を説明する。
まず、図１に示すように、隣り合う電極端子１５の極性が逆向きになるように複数の電池セル１１をケース１４に収納する。さらに、隣り合う２つの電池セル１１間にセパレータ１３を差し込む。また、最外側の電池セル１１については、他の電池セルと隣り合わない側に部材３０を配置する。
次に、図２に示すように、バスバー１６と電圧検知端子１８を全ての接続用領域に挿入して、各接続用領域においてバスバー１６と電圧検知端子１８を電池セル１１の端子台１５Ａの上面に載置する。
次に、図３〜６に示すように、押圧部材１９の切り込み部２０Ｂが接続用領域内で隣り合う極性の異なる２つの電極端子１５の電極ポスト１５Ｂを挟み込むように、押圧部材１９を全ての接続用領域に挿入する。これにより、各接続用領域においてバスバー１６と電圧検知端子１８が電池セル１１の端子台１５Ａに押し付けられ、隣り合う２つの電池セル１１の極性の異なる電極端子１５間が電気的に接続されて、電池セル群１２を構成する全ての電池セル１１が直列に接続されることになる。
次に、最外側の２つの電池セル１１における他の電極端子と接続されていない電極端子１５において、電圧検知端子１８と電力取出用の配線の端子部とをナットにより共締めする。これにより、全ての電池セル１１が直列に接続された電池セル群１２から電力を取り出すことが可能になる。
以上のように、本実施の形態に係る電池セルの接続構造は、ラッチ２０Ａを有する２つの楔状部２０を含む押圧部材１９と、隣り合う２つの電池セル１１を挟む２つのセパレータ１３に形成された屋根部１３Ｃとで、バスバー１６及び電圧検知端子１８を上から押し付けるように構成されている。これにより、ボルト締結を行わずに複数の電池セルを接続する接続構造において、電池セル１１の電極端子１５に特殊な加工を施すことなく、バスバー１６及び電圧検知端子１８を簡易に取り付けることができる。
また、この構成により、接続用領域においてボルト締結を行う必要がないため、複数の電池セル１１を直列接続する際の工数を削減することができるとともに、ボルト締結時にナットが焼き付くリスクを回避することができる。
また、この構成により、押圧部材１９のラッチ２０Ａと、屋根部１３Ｃのラッチ係止部２３とからなるラッチ構造により、振動等で押圧部材１９が電池モジュール１０から外れることを防止できる。
また、本実施の形態に係る電池セルの接続構造においては、電極端子１５が電池セル１１の上面から上方に突出する端子台１５Ａを有するため、押圧部材１９が接続用領域に挿入された場合に、バスバー１６及び電圧検知端子１８が端子台１５Ａに押し付けられて、隣り合う電極端子１５間の導通を取ることができる。
また、本実施の形態に係る電池セルの接続構造においては、押圧部材１９が接続用領域への挿入方向に沿った切り込み部２０Ｂを有することにより、押圧部材１９が接続用領域へ挿入される際に、切り込み部２０Ｂを挿入位置の目安とすることができる。また、切り込み部２０Ｂにより、挿入方向に垂直な方向の押圧部材１９の動きを規制することができる。
以上説明したように、本発明に係る電池セルの接続構造は、ボルト締結を行わずに複数の電池セルを接続する接続構造において、電池セルの電極端子に特殊な加工を施すことなく、バスバー及び電圧検知線を簡易に取り付けることができるという効果を有し、電池セルの接続構造全般に有用である。
１０ 電池モジュール
１１ 電池セル
１２ 電池セル群
１３ セパレータ
１３Ａ 仕切り壁
１３Ｂ 突出部
１３Ｃ 屋根部
１３Ｄ 位置決め板
１４ ケース
１５ 電極端子
１５Ａ 端子台
１５Ｂ 電極ポスト
１６ バスバー
１７ 電圧検知線
１８ 電圧検知端子（端子部分）
１９ 押圧部材
２０ 楔状部
２０Ａ ラッチ
２０Ｂ 切り込み部
２１ 連結部
２２ テーパ部
２３ ラッチ係止部
３０ 部材
３０Ａ 仕切り壁
３０Ｂ 突出部
３０Ｃ 屋根部
３０Ｄ 位置決め板
１１ 電池セル
１２ 電池セル群
１３ セパレータ
１３Ａ 仕切り壁
１３Ｂ 突出部
１３Ｃ 屋根部
１３Ｄ 位置決め板
１４ ケース
１５ 電極端子
１５Ａ 端子台
１５Ｂ 電極ポスト
１６ バスバー
１７ 電圧検知線
１８ 電圧検知端子（端子部分）
１９ 押圧部材
２０ 楔状部
２０Ａ ラッチ
２０Ｂ 切り込み部
２１ 連結部
２２ テーパ部
２３ ラッチ係止部
３０ 部材
３０Ａ 仕切り壁
３０Ｂ 突出部
３０Ｃ 屋根部
３０Ｄ 位置決め板
Claims (3)
- 一対の電極端子が上面の両端部寄りの位置に形成された複数の電池セルを、隣り合う２つの電池セル間で隣り合う２つの電極端子の極性が互いに異なるように並べて直列接続するための電池セルの接続構造であって、
前記極性が互いに異なる隣り合う２つの電極端子を電気的に接続する複数のバスバーと、
前記複数のバスバーのそれぞれに電気的に接続される複数の電圧検知線と、
前記隣り合う２つの電池セル間に配されて各前記電池セルを離隔する仕切り壁を有する複数のセパレータと、
前記複数のバスバー及び前記複数の電圧検知線の端子部分を前記電極端子に押し付ける押圧部材と、を備え、
前記押圧部材は、ラッチを有する２つの楔状部と、前記２つの楔状部を繋ぐ連結部と、を含み、
前記仕切り壁は、前記電池セルの上面における一方又は他方の端部寄りの位置付近において、前記電池セルの上面より所定高さ上方に突出する突出部を有し、
前記複数のセパレータは、前記隣り合う２つの電池セルの前記電極端子を前記突出部の上部から覆う屋根部を更に有し、各前記電池セルを挟む２つの前記セパレータの前記突出部及び前記屋根部の位置が互い違いになるように配置され、
前記屋根部は、前記隣り合う２つの電池セルを挟む２つの前記セパレータの前記突出部により画成された領域に前記押圧部材が挿入された場合に、前記楔状部を前記バスバー及び前記電圧検知線の端子部分に上から押し付けるテーパ部と、前記ラッチを係止するラッチ係止部と、を前記電池セルの上面に対向する面に有することを特徴とする電池セルの接続構造。 - 前記電極端子は、前記電池セルの上面から上方に突出する端子台と、前記端子台から上方に突出する電極ポストと、を有することを特徴とする請求項１に記載の電池セルの接続構造。
- 前記楔状部は、前記電極端子の前記電極ポストを側面から挟み込む切り込み部を、前記押圧部材の前記領域への挿入方向に沿って有することを特徴とする請求項２に記載の電池セルの接続構造。
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2017130338A true JP2017130338A (ja) | 2017-07-27 |
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|---|---|---|---|
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