JP2017195056A - コネクタ構造、バスバー部材及び電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】容易、且つ、確実に電池セル同士を接続することが可能なコネクタ構造、バスバー部材及び電池モジュールの提供。【解決手段】柱部１１ｂ及び柱部の外面に設けられ軸方向に沿った複数のリブ１１ｃを有する電極端子１１と、柱部１１ｂを挿入可能、且つリブ１１ｃと干渉する内周面にて柱部１１ｂと電気的に接続される複数の円筒部２２を有する導電部材と、天板３１及び、天板３１の外縁に設けられ円筒部２２の外周面を中心に向かって押圧する複数のバネ部３２を有し、バネ部３２の間に円筒部２２が挿入されるロック部材１６と、を備えるコネクタ構造。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、コネクタ構造、バスバー部材及び電池モジュールに関する。

電池モジュールは、複数の電池セル同士を接続することで構成される。電池セル同士の接続は、ボルト締結や溶接等により導電部材を電池セルの電極端子間に取り付けることで行われる。

特開２０１４−２０９４０７号公報

本発明が解決しようとする課題は、容易、且つ、確実に電池セル同士を接続することが可能なコネクタ構造、バスバー部材及び電池モジュールを提供することにある。

実施形態のコネクタ構造は、電極端子と、導電部材と、ロック部と、を備える。電極端子は、柱部及び前記柱部の外面に設けられ、前記柱部の軸方向に沿った複数のリブを有する。導電部材は、前記柱部を挿入可能、且つ、前記リブと干渉する内周面を有し、電気的に接続された複数の円筒部を有する。ロック部材は、天板、及び、前記天板の外縁に設けられ、前記円筒部の外周面を前記円筒部の中心に向かって押圧する複数のバネ部を有する。ロック部材は、前記複数のバネ部の間に前記円筒部が挿入される。

第１の実施形態に係る電池モジュールの構成を示す斜視図。 同電池モジュールの構成を模式的に示す側面図。 同電池モジュールに用いられるコネクタ構造の構成を示す分解斜視図。 同コネクタ構造の構成を示す分解斜視図。 同コネクタ構造の構成を示す断面図。 同コネクタ構造の構成を示す断面図。 同コネクタ構造の要部構成を示す断面図。 同コネクタ構造に用いられる電極端子の構成を示す側面図。 同電極端子の構成を示す平面図。 同コネクタ構造に用いられる導電部材の構成を示す側面図。 同導電部材の構成を示す平面図。 同導電部材の構成を示す断面図。 同コネクタ構造に用いられるロック部材の構成を示す側面図。 同ロック部材の構成を示す断面図。 同ロック部材のブランクの構成を示す断面図。 第２の実施形態に係るコネクタ構造の導電部材の構成を示す斜視図。 第３の実施形態に係るコネクタ構造の導電部材の構成を示す斜視図。 第４の実施形態に係るコネクタ構造の導電部材の構成を示す斜視図。

以下、第１の実施形態に係る電池モジュール１を図１乃至図１５を用いて説明する。
図１は、第１の実施形態に係る電池モジュール１の構成を示す斜視図、図２は、電池モジュール１の構成を模式的に示す側面図である。

図３は、電池モジュール１に用いられるコネクタ構造４の構成を分解して示す斜視図、図４は、コネクタ構造４の構成を、バスバー部材１２を一体に組み立てた状態で示す分解斜視図、図５は、コネクタ構造４の構成を図２中Ｖ−Ｖ線断面で示す断面図、図６は、コネクタ構造４の構成を図２中ＶＩ−ＶＩ線断面で示す断面図、図７は、コネクタ構造４の構成を図６中ＶＩＩ部で拡大して示す断面図である。

図８は、電池セル３に設けられ、コネクタ構造４に用いられる電極端子１１の構成を示す側面図、図９は、電極端子１１の構成を示す平面図である。図１０は、コネクタ構造４に用いられる導電部材１５の構成を示す側面図、図１１は、導電部材１５の構成を示す平面図、図１２は、導電部材１５の構成を図１０中ＸＩＩ−ＸＩＩ線断面で示す断面図である。図１３は、コネクタ構造４に用いられるロック部材１６の構成を示す側面図、図１４は、ロック部材１６の構成を図１３中ＸＩＶ−ＸＩＶ線断面で示す断面図、図１５は、ロック部材１６のブランク１１６の構成を示す断面図である。

図１に示すように、電池モジュール１は、ケース２と、複数の電池セル３と、複数の電池セル３を互いに接続するコネクタ構造４と、を備えている。電池モジュール１は、ケース２に複数配置された電池セル３をコネクタ構造４により直列又は並列に接続することで構成される。

ケース２は、複数の電池セル３を収容可能に構成される。ケース２は、下ケース２ａ及び上ケース２ｂを備えている。下ケース２ａは、複数の電池セル３を一列に配置可能に構成される。上ケース２ｂは、下ケース２ａに配置された複数の電池セル３を覆うことで、複数の電池セル３を収容する。上ケース２ｂは、電池セル３の上面に設けられた後述する電極端子１１や、電池セル３に設けられる安全弁を配置可能な複数の開口部２ｃを有する。開口部２ｃは、電極端子１１をケース２の外部に配置可能に構成される。

電池セル３は、例えば二次電池である。電池セル３は、セル本体３ａと、セル本体３ａの上面に設けられた一対の電極端子１１と、を備えている。セル本体３ａは、外装缶と、外装缶に収容された、セパレータを介して正極と負極が積層された積層体が偏平形状に捲回された電極組立体と、外装缶内に充填された電解液と、を備えている。

セル本体３ａは、電極組立体の正極及び負極に、それぞれ電極端子１１が接続される。外装缶は、外面の一面である上面に、電極組立体の正極及び負極に接続された電極端子１１が固定される。また、外装缶は、例えば、電解液を注入する注入孔及び電池セル３の内圧が異常な上昇を示したときに、内部のガスを排出する安全弁が設けられる。

図１乃至図９に示すように、電極端子１１は、セル本体３ａの外装缶に、絶縁部材を介して取り付けられる。例えば、電極端子１１は、外装缶にカシメ工程により取り付けられるか、又は、外装缶にカシメ工程によって取り付けられる別端子の上面に溶接やろう付け等によって接合される。

図８及び図９に示すように、電極端子１１は、外装缶に固定される基部１１ａと、基部１１ａに設けられた柱部１１ｂと、柱部１１ｂの外面に設けられた複数のリブ１１ｃと、柱部１１ｂの先端に設けられた被ロック部１１ｄと、を備えている。

電極端子１１は、基部１１ａ、柱部１１ｂ、リブ１１ｃ及び被ロック部１１ｄが、一体に構成される。電極端子１１は、電気抵抗値が低い材料、例えば、アルミニウムや銅等の金属材料により構成される。本実施形態においては、電極端子１１は、Ａ５０５２−Ｈ３２等の熱処理がされたＡ５０００系のアルミニウム材料により構成される。

基部１１ａは、例えば、方形板状に構成されている。基部１１ａは、柱部１１ｂと一体に構成される。また、基部１１ａは、外装缶に取り付け可能に構成される。

柱部１１ｂは、円柱状又は多角柱状に構成される。柱部１１ｂは、先端に被ロック部１１ｄが一体に設けられる。例えば、本実施形態においては、柱部１１ｂは、十二角柱状に構成される。

リブ１１ｃは、柱部１１ｂの軸方向に沿って柱部１１ｂの外周面に複数設けられる。例えば、リブ１１ｃは、柱部１１ｂの軸方向に直交する方向の断面形状が、三角形状、半円状又は矩形状に構成される。リブ１１ｃは、例えば、柱部１１ｂの基部１１ａ側の端部から先端に向かって、柱部１１ｂの外面から柱部１１ｂの軸方向に直交する方向の高さが漸次減少する形状に構成される。

本実施形態においては、リブ１１ｃは、柱部１１ｂの軸方向に直交する方向の断面が三角形状に構成され、十二角柱状の柱部１１ｂの稜部にそれぞれ設けられる。

被ロック部１１ｄは、柱部１１ｂ側に設けられたロック溝１１ｅと、電極端子１１の先端側に設けられ、ロック溝１１ｅに係合する後述するロック部材１６のロック爪３３の移動を案内可能な案内部１１ｆと、を備えている。

被ロック部１１ｄは、ロック溝１１ｅの外径が柱部１１ｂの外径及び案内部１１ｆの最大外径よりも小径に構成されるとともに、案内部１１ｆの最大外径が柱部１１ｂの外径よりも小径に構成される。ここで、柱部１１ｂの外径とは、柱部１１ｂが円柱状である場合はその外径、多角柱状である場合は外接円の径である。被ロック部１１ｄは、例えば、円環状のロック溝１１ｅを有する。

ロック溝１１ｅは、円環状の溝である。ロック溝１１ｅは、ロック爪３３の後述する爪３３ｂを配置可能に構成される。

案内部１１ｆは、その先端形状が先端に向かって外径が漸次減少するテーパ状の外周面を有する円柱形状、換言すると円錐台形状に構成される。案内部１１ｆは、先端側の外径がロック溝１１ｅの外径よりも小径に構成されるとともに、ロック溝１１ｅ側の外径がロック溝１１ｅの外径よりも大径に構成される。

図２乃至図１４に示すように、コネクタ構造４は、隣り合う電池セル３の２つの電極端子１１と、２つの電極端子１１間に設けられるバスバー部材１２と、により構成される。コネクタ構造４は、バスバー部材１２によって隣り合う電池セル３の電極端子１１を電気的に接続可能に構成される。なお、コネクタ構造４は、複数の電池セル３の２つ以上の電極端子１１をバスバー部材１２で接続する構成であってもよい。この場合、コネクタ構造４は、複数の電極端子１１間にバスバー部材１２を設ける構成とすればよい。

図２乃至図５バスバー部材１２は、導電部材１５と、導電部材１５を電極端子１１に固定する一対のロック部材１６と、を備えている。

図１０乃至図１２に示すように、導電部材１５は、バスバーである。導電部材１５は、一部が円形状に開口する一対の板部２１と、一対の板部２１のそれぞれであって、且つ、板部２１の開口に設けられた複数の円筒部２２と、一対の板部２１間に一体に設けられた変位吸収部２３と、を備えている。導電部材１５は、電気抵抗値が低い材料、例えば、アルミニウムや銅等の金属材料であって、且つ、電極端子１１のリブ１１ｃよりも軟らかい材料により構成される。本実施形態においては、導電部材１５は、例えば、Ａ１０５０−Ｏ等の焼き鈍ししたアルミニウム材料により構成される。

板部２１は、電極端子１１の基部１１ａと対向する主面が電極端子１１の基部１１ａの主面の面方向と同じ面方向を有する略方形板状に構成される。板部２１は、略中心に設けられた開口部２１ａと、円筒部２２の外周面に隣接して設けられた複数の孔部２１ｂと、を有する。板部２１は、その外周縁の形状が、基部１１ａの外周縁の形状よりも大きい形状に構成される。

開口部２１ａは、電極端子１１の柱部１１ｂ及びリブ１１ｃを挿入可能な内径を有する円形状の開口である。開口部２１ａは、接続する電極端子１１と同数が設けられる。本実施形態においては、開口部２１ａは、２つ設けられる。孔部２１ｂは、円筒部２２の後述する分割された分割部２２ｂと同数設けられる。孔部２１ｂは、分割部２２ｂの一部に隣接して設けられる。

円筒部２２は、軸方向が板部２１の主面の面方向に直交する方向に配置され、開口部２１ａの外縁に沿って設けられる。換言すると、円筒部２２は、板部２１に位置する内周面により開口部２１ａを構成する。円筒部２２は、接続する電極端子１１と同数が設けられる。本実施形態においては、円筒部２２は、２つ設けられる。

円筒部２２は、板部２１の円筒部２２が突出する側である一方の主面からその先端まで軸方向に延びる複数のスリット２２ａを有する。換言すると、円筒部２２は、複数のスリット２２ａによって周方向に複数に分割された分割部２２ｂの集合により構成される。円筒部２２は、例えば、ロック部材１６のロック爪３３が配置可能に、複数の分割部２２ｂのいずれか対向する２つが他の分割部２２ｂよりも板部２１の主面からの高さが低く構成される。本実施形態においては、円筒部２２は、６つのスリット２２ａを有することで、６つの分割部２２ｂにより構成される。

円筒部２２の内径は、電極端子１１の柱部１１ｂの外径及び被ロック部１１ｄの外径よりも大径に構成される。また、円筒部２２の内径は、電極端子１１の複数のリブ１１ｃの外接円の径よりも小径に構成される。換言すると、円筒部２２の中心から内周面までの半径は、柱部１１ｂの中心から径方向のリブ１１ｃの端部までの距離よりも小さく構成される。

即ち、円筒部２２は、電極端子１１が挿入されたときに、図６及び図７に示すように、内周面がリブ１１ｃと干渉する形状に構成される。また、円筒部２２は、先端の外周面がテーパ状に構成される。

また、円筒部２２は、板部２１の他方の主面側の内周面に構成され、リブ１１ｃとの干渉を避けるために設けられる逃げ部２２ｃと、逃げ部２２ｃと、スリット２２ａが設けられた部位の内周面とを連続するテーパ状の案内面２２ｄと、を有する。

逃げ部２２ｃは、板部２１の他方の主面から板部２１の一方の主面又は当該一方の主面の近傍まで設けられる。逃げ部２２ｃは、他方の主面から板部２１の一方の主面又は当該一方の主面の近傍まで設けられる。逃げ部２２ｃの内径は、板部２１のスリット２２ａが設けられた部位の内径よりも大径に形成される。逃げ部２２ｃの内径は、電極端子１１のリブ１１ｃと干渉しない径に構成される。換言すると、逃げ部２２ｃの内径は、電極端子１１の複数のリブ１１ｃの外接円の径よりも大径、即ち、柱部１１ｂの中心から径方向でリブ１１ｃの端部までの距離よりも大きく構成される。

案内面２２ｄは、円筒部２２の逃げ部２２ｃの内周面とスリット２２ａが設けられた部位の内面とを連続する円環状の傾斜面である。案内面２２ｄは、リブ１１ｃの干渉時に、リブ１１ｃの干渉量、即ち、リブ１１ｃが円筒部２２に侵入する深さが漸次増加するように、リブ１１ｃを案内する。

変位吸収部２３は、一対の板部２１の間に設けられ、一対の板部２１に設けられた円筒部２２間を電気的に接続する。変位吸収部２３は、変形することで、一対の円筒部２２の相対的な変位を吸収可能に構成される。

本実施形態においては、変位吸収部２３は、円筒部２２の軸方向であって、且つ、円筒部２２の延設方向に延びる４つの平面部２３ａと、これら平面部２３ａを接続する所定の曲率半径を有する半円筒状の３つの第１曲面部２３ｂと、所定の曲率半径を有する両端側に配置された平面部２３ａ及び一対の板部２１の一辺の外縁をそれぞれ接続する四半円筒状の２つの第２曲面部２３ｃと、を備える。変位吸収部２３は、４つの平面部２３ａ、３つの第１曲面部２３ｂ及び２つの第２曲面部２３ｃにより、略Ｍ字状、換言すると、２つのＵ字状が並列に配置された形状に構成されている。

また、変位吸収部２３は、一方の板部２１側から他方の板部２１側に渡って、平面部２３ａ、第１曲面部２３ｂ及び第２曲面部２３ｃに設けられた２つのスリット２３ｄを有している。例えば、曲げ加工により、一対の板部２１を連続する矩形板状の部材から第１曲面部２３ｂ及び第２曲面部２３ｃを成形することで変位吸収部２３が構成される。

図１３及び図１４に示すように、ロック部材１６は、例えば、天板３１と、天板３１の外縁から天板３１の面方向に直交する方向に延びる複数のバネ部３２と、天板３１の外縁から天板３１の面方向に直交する方向に延びる複数のロック爪３３と、を備えている。ロック部材１６は、複数のバネ部３２の間に円筒部２２が挿入可能に構成される。

ロック部材１６は、バネ部３２によって導電部材１５の円筒部２２を中心に向かって径方向に押圧するとともに、ロック爪３３により電極端子１１のロック溝１１ｅに係合することで、導電部材１５を電極端子１１に固定可能に構成される。

ロック部材１６は、バネ力が経時変化し難い材料、例えばバネ鋼材により構成される。本実施形態においては、ロック部材１６は、例えばＳＵＳ３０４−ＣＳＰにより構成される。なお、ロック部材１６は、クリープし難い材料であれば、樹脂材料で構成されていてもよく、樹脂材料としては、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が上げられる。

天板３１は、多角板状に構成される。天板３１は、例えば、円筒部２２のスリット２２ａによる分割部２２ｂの数と同数の多角形状に構成される。本実施形態においては、天板３１は、六角板状に構成される。また、天板３１は、中心に電極端子１１の先端面を露出される開口部３１ａを有する。

バネ部３２は、天板３１に対して天板３１の面方向に直交する方向、又は、当該直交する方向から天板３１の中心側に向かって若干傾斜する方向に延設される。バネ部３２は、天板３１の辺及び分割部２２ｂと同数、本実施形態においては６つ設けられる。

バネ部３２は、一端側が天板３１と一体に構成され、分割部２２ｂの外面と当接する矩形平板状の押圧部３２ａと、押圧部３２ａの他端に設けられた突起部３２ｂと、押圧部３２ａの他端に設けられ板部２１の主面と当接する座部３２ｃと、を備えている。また、複数のバネ部３２のうち一部のバネ部３２は、その押圧部３２ａの一部にロック爪３３が構成設けられる。

押圧部３２ａは、分割部２２ｂと対向する面が平面に構成される。突起部３２ｂは、押圧部３２ａの幅よりも小さい幅であって、且つ、板部２１の孔部２１ｂに挿入可能な幅に構成される。押圧部３２ａの長さは、ロック部材１６を円筒部２２に挿入した時に天板３１及び座部３２ｃが円筒部２２の端部及び板部２１の主面にそれぞれ接触する長さに構成される。

座部３２ｃは、突起部３２ｂの面方向と直交する方向であって、且つ、天板３１の中心から離間する方向に延びる。座部３２ｃは、板部２１と対向する主面の面方向が、ロック部材１６を導電部材１５に取り付けたときに板部２１の面方向と同方向となる方向に沿って構成される。座部３２ｃは、板部２１の主面と当接可能に構成される。座部３２ｃは、例えば、押圧部３２ａの端部であって、且つ、幅方向の両端に一対設けられる。

ロック爪３３は、天板３１に対して天板３１の面方向に直交する方向に延設される基部３３ａと、基部３３ａの先端に設けられ、基部３３ａの延設方向に対して直交する方向であって、ロック部材１６の中心に向かって延設される爪３３ｂと、を有する。

ロック爪３３は、複数の分割部２２ｂのうち他よりも低い分割部２２ｂと同数、本実施形態においては２つ設けられる。ロック爪３３は、６つのバネ部３２のうち、対向する２つのバネ部３２の押圧部３２ａの一部の幅方向の中心側であって、且つ、天板３１側の一部に、当該押圧部３２ａとは別体に設けられる。即ち、２つのロック爪３３は、対向して天板３１に一体に設けられる。

基部３３ａは、天板３１から爪３３ｂまでの長さが、導電部材１５及びロック部材１６が電極端子１１に固定されたときに、電極端子１１のロック溝１１ｅに爪３３ｂが挿入する長さに構成される。即ち、基部３３ａは、円筒部２２がロック部材１６のバネ部３２の間に所定の量挿入されたときに、爪３３ｂがロック溝１１ｅと係合する長さに構成される。

爪３３ｂは、基部３３ａから先端までの長さが、導電部材１５及びロック部材１６が電極端子１１と係合し、電極端子１１のロック溝１１ｅに配置可能、且つ、ロック溝１１ｅと案内部１１ｆとの端面に当接可能な長さに構成される。

このようなロック部材１６は、抜き加工及び曲げ加工により成形される。例えば、図１５に示すように、天板３１を構成する部位１３１と、天板３１と同一平面で一体に形成されたバネ部３２を構成する６つの部位１３２及び当該６つの部位１３２の対称位置の２つの部位１３２に設けられたロック爪３３を構成する部位１３３が設けられた異形板状のブランク１１６を、平板から抜き加工により成形する。

次いで、曲げ加工により、当該ブランク１１６を図１５中に一点鎖線で示す箇所で折り曲げることで、天板３１にバネ部３２及びロック爪３３を有するロック部材１６が成形される。なお、製造時において型抜きを考慮し、ロック爪３３は、対面するバネ部３２の一組にそれぞれ備えられていることが望ましい。

次に、このように構成された、電池モジュール１の製造方法について説明する。
先ず、下ケース２ａに複数の電池セル３を並列に配置する。次に、上ケース２ｂで電池セル３を覆い、上ケース２ｂの開口部２ｃから電極端子１１を突出させる。

次に、図４に示すように、導電部材１５にロック部材１６を係合させる。具体的には、ロック部材１６のロック爪３３が、導電部材１５の円筒部２２の分割部２２ｂのうち、他の分割部２２ｂよりも低い分割部２２ｂと軸方向で対向するように位置合わせを行う。

次に、ロック部材１６を、バネ部３２の突起部３２ｂが板部２１の孔部２１ｂと対向するように位置合わせを行い、バネ部３２の座部３２ｃが板部２１の主面と当接する方向にロック部材１６を押圧する。これにより、図４に示すように、突起部３２ｂが孔部２１ｂに位置し、導電部材１５にロック部材１６が嵌め合い、一体のバスバー部材１２が構成される。

次に、導電部材１５及びロック部材１６が一体に組み立てられたバスバー部材１２を、ケース２の開口部２ｃを挿通することで、ケース２の外部に配置された隣り合う電池セル３の電極端子１１に固定する。

具体的には、先ず、ロック部材１６と一体に組み立てられた導電部材１５の板部２１の開口部２１ａを電極端子１１の先端に配置する。このとき、電極端子１１のリブ１１ｃの端部は、板部２１の他方の主面側の内周面に構成された逃げ部２２ｃを通過して案内面２２ｄと干渉する。このとき、ロック部材１６のロック爪３３は、爪３３ｂの先端が電極端子１１の案内部１１ｆに案内されて、ロック爪３３がロック部材１６の外方に撓んで変形する。

次いで、さらにロック部材１６を電極端子１１側に押圧する。これにより、電極端子１１が導電部材１５と電気的に接続され、ロック溝１１ｅにロック爪３３が係合し、ロック部材１６により導電部材１５が電極端子１１に固定される。

具体的には、ロック部材１６を電極端子１１側に押圧することで、リブ１１ｃが導電部材１５の円筒部２２の内周面と干渉し、電極端子１１が導電部材１５の円筒部２２と嵌合する。このとき、導電部材１５がリブ１１ｃよりも軟らかい材料で構成されることから、図５乃至図７に示すように、リブ１１ｃが円筒部２２の内周面と擦れ合い、円筒部２２の表面に形成された酸化皮膜や汚れ等の電気抵抗となる層を除去し、リブ１１ｃと円筒部２２とが密着する。

リブ１１ｃと円筒部２２とが密着することで、リブ１１ｃにより円筒部２２の分割部２２ｂには外方に変形する方向に力が加わり、分割部２２ｂによりバネ部３２が外方に押圧される。しかし、バネ部３２の突起部３２ｂが板部２１の孔部２１ｂに位置することから、バネ部３２は、両持ち梁となり、分割部２２ｂによるバネ部３２の押圧により、バネ部３２は、一定変位に対して大きなバネ力が内方に向かって生じる。

このため、円筒部２２は、押圧部３２ａによりリブ１１ｃ側に押圧され、円筒部２２の形状が維持される。結果、バネ部３２がリブ１１ｃと円筒部２２との接触部に面圧を与えることで、リブ１１ｃ及び円筒部２２が密着した状態が維持される。

また、ロック部材１６を電極端子１１側に押圧することで、リブ１１ｃが円筒部２２の内周面がリブ１１ｃと擦れ合いながら電極端子１１の基部１１ａに向かって移動し、ロック部材１６のロック爪３３がロック溝１１ｅに位置する。

このとき、変形したロック爪３３は、その形状が復元し、爪３３ｂがロック溝１１ｅに位置し、ロック爪３３がロック溝１１ｅに係合する。即ち、ロック爪３３の両主面の一部は、ロック溝１１ｅ及び案内部１１ｆの端面、並びに、ロック溝１１ｅ及び柱部１１ｂの端面とそれぞれ対向する。また、ロック爪３３の先端面は、ロック溝１１ｅの周面と対向する。

これにより、ロック部材１６の軸方向及び径方向の移動が電極端子１１の被ロック部１１ｄにより規制され、ロック部材１６が電極端子１１に固定される。結果、導電部材１５が電極端子１１に固定される。

このように構成された電池モジュール１によれば、導電部材１５を隣り合う電極端子１１に嵌合させるとともに、ロック部材１６のロック爪３３を電極端子１１のロック溝１１ｅと係合させる簡単な構成で、隣り合う電池セル３の電極端子１１間の電気的接続を確実に行うことが可能となる。

導電部材１５は、円筒部２２に複数のスリット２２ａを設ける構成とすることで、当該スリット２２ａにより円筒部２２の剛性を低下させることが可能となる。円筒部２２の剛性を低下させることで、ロック部材１６のバネ部３２から得られるバネ荷重が円筒部２２の分割部２２ｂに伝わりやすくなる。バネ部３２のバネ荷重が電極端子１１のリブ１１ｃと導電部材１５の円筒部２２の内周面との接触部に伝わり、導電部材１５及び円筒部２２の接触部が離れることが防止され、当該接触部が空気に接触することを防止できる。

結果、リブ１１ｃによって擦れて表面の層が剥離された円筒部２２の内周面が酸化することを防止できる。また、電池モジュール１の使用や搬送において生じる振動や相対的な電極端子１１の変位により、電極端子１１及び導電部材１５の接触状態の変化を防ぐことが可能となる。これにより、電池モジュール１は、コネクタ構造４の電気抵抗を安定させることができる。

また、導電部材１５は、板部２１間に変位吸収部２３を設ける構成である。これにより、コネクタ構造４は、ケース２に収容された隣り合う電池セル３の電極端子１１間の距離のばらつき、及び、電池モジュール１の使用時の振動や電池セル３の膨張等により発生する電極端子１１の相対的な変位を、変位吸収部２３で吸収することができる。

また、バスバー部材１２は、導電部材１５に孔部２１ｂを設け、孔部２１ｂと係合する突起部３２ｂをロック部材１６に設ける構成とすることで、導電部材１５に対してロック部材１６の軸周りの位置決めが容易となる。

また、コネクタ構造４は、電極端子１１のリブ１１ｃを先端側から基部１１ａ側に向かって高さが漸次増加する構成とし、導電部材１５の円筒部２２に円筒部２２の電極端子１１が挿入される側の端部の内周面に逃げ部２２ｃ及び案内面２２ｄを順次設ける構成である。この構成により、電極端子１１を円筒部２２に挿入するときに、リブ１１ｃは、もっとも剛性が高くなる板部２１において円筒部２２の内周面と干渉することを防止できる。

また、電極端子１１の挿入量が増える毎に、リブ１１ｃと円筒部２２の内周面とが干渉する干渉量を漸次増大させることが可能となる。これにより、コネクタ構造４は、電極端子１１及び導電部材１５の嵌合時に、引っ掛かり等を防止するとともに、嵌合のために過度な荷重を要しないことから、組立性を向上することが可能となる。

また、ロック部材１６は、バネ部３２が円筒部２２を押圧することで、電極端子１１のリブ１１ｃと導電部材１５の円筒部２２の内周面との接触する部分の面圧を保持することできる。また、ロック部材１６は、バネ部３２が円筒部２２を押圧することで、電極端子１１に嵌合した導電部材１５を拘束し、導電部材１５が電極端子１１から外れることを防止することができる。

コネクタ構造４は、導電部材１５及びロック部材１６を一体に組み立てた後に、電極端子１１及び導電部材１５を嵌合させることで、容易に、電極端子１１をバスバー部材１２によって電気的に接続することが可能となる。これは、予め導電部材１５とロック部材１６とを組み立てずに、先に電極端子１１及び導電部材１５を嵌合させると、円筒部２２の各分割部２２ｂが板部２１との連続する部位を中心として外側に撓む様に変形することから、ロック部材１６を変形した円筒部２２に嵌めこむことが難しくなるためである。

なお、ロック部材１６は、バネ部３２を天板３１に対して天板３１の面方向に直交する方向に対して天板３１の中心側に向かって若干傾斜する構成である。このため、コネクタ構造４は、バネ部３２及び円筒部２２の接触面に摩擦力が働き、導電部材１５とロック部材１６を嵌め合わせた状態で分離し難くすることができる。

ロック部材１６は、押圧部３２ａの長さを、ロック部材１６を円筒部２２に挿入した時に天板３１及び座部３２ｃが円筒部２２の端部及び板部２１の主面にそれぞれ接触する長さに構成される。またロック部材１６は、押圧部３２ａの端部の幅方向の両側に座部３２ｃを有する構成である。これらの構成により、予め導電部材１５及びロック部材１６を一体に組み立てた状態で電極端子１１にバスバー部材１２を嵌合させた場合に、組み立て時に生じる荷重を分散することができる。このため、コネクタ構造４は、電極端子１１にバスバー部材１２を挿入するときに天板３１やバネ部３２が変形することを防止できる。

また、円筒部２２は、スリット２２ａにより複数に分割されるとともに、複数の分割部２２ｂの一部を他の分割部２２ｂよりも低くする構成である。このため、組み立て時にロック部材１６から加わる荷重を分割部２２ｂの上端で受けるとともに、他よりも低い一部の分割部２２ｂにより、ロック爪３３から逃げることが可能となる。これにより、ロック爪３３をバネ部３２の一部に構成することが可能となり、ロック部材１６は、バネ部３２の数を減らすことなく、電極端子１１と係合するロック爪３３を設けることが可能となる。

上述したように、第１の実施形態に係るコネクタ構造４を有する電池モジュール１によれば、隣り合う電池セル３の電極端子１１にバスバー部材１２を嵌合させる構成とすることで、容易、且つ、確実に電池セル３同士を電気的に接続することが可能となる。

次に、第２の実施形態に係る電池モジュール１に用いられるコネクタ構造４の導電部材１５Ａを、図１６を用いて説明する。
図１６は第２の実施形態に係る電池モジュール１に用いられるコネクタ構造４の導電部材１５Ａの構成を示す斜視図である。なお、第２の実施形態に係る電池モジュール１の導電部材１５Ａのうち、上述した第１の実施形態に係る電池モジュール１の導電部材１５と同様の構成には同一符号を用い、その詳細な説明は省略する。

図１６に示すように、導電部材１５Ａは、バスバーであり、一対の板部２１と、一対の板部２１のそれぞれに設けられた円筒部２２と、一対の板部２１間に一体に設けられた変位吸収部２３Ａと、を備えている。導電部材１５Ａは、電気抵抗値が低い材料、例えば、アルミニウムや銅等の金属材料であって、且つ、電極端子１１のリブ１１ｃよりも軟らかい材料により構成される。

変位吸収部２３Ａは、一対の板部２１の間に設けられ、一対の板部２１に設けられた円筒部２２間を電気的に接続する。変位吸収部２３Ａは、変形することで、一対の円筒部２２の相対的な変位を吸収可能に構成される。

変位吸収部２３Ａは、４つの平面部２３ａと、３つの第１曲面部２３ｂと、２つの第２曲面部２３ｃと、を備えた略Ｍ字状に構成されている。変位吸収部２３Ａは、第１の実施形態に係る変位吸収部２３のスリット２３ｄを有さない構成である。

このような構成の導電部材１５Ａを有するコネクタ構造４によれば、電池モジュール１に用いられることで、上述した第１の実施形態に係る電池モジュール１と同様の効果を奏する。

なお、本実施形態に係る電池モジュール１は、上述した構成に限定されない。上述した例では、導電部材１５、１５Ａは、側面視で略Ｍ字状を有する変位吸収部２３、２３Ａを有する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、図１７に示す第３の実施形態に係る導電部材１５Ｂのように、変位吸収部２３Ｂを側面視で略Ｕ字状を有する構成としてもよく、また、Ｕ字状の部位が並列に複数配置された構成であってもよい。

また、図１８に示す第４の実施形態に係る導電部材１５Ｃのように、変位吸収部２３Ｃを側面視で略Ｃ字状となるように、所定の曲率半径を有し、一部が切欠する略円筒状の曲面により構成されていてもよい。また、変位吸収部２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃに、複数の穴を有する構成や、メッシュ構造を有する構成であってもよい。また、導電部材１５は、複数の箔を積層した構成であってもよい。
また、導電部材１５は、円筒部２２の相対的な変位を吸収する必要がない電池モジュール１に用いられる場合等においては、変位吸収部２３を有さず、一対の板部２１が一体に連続する板状に構成されていてもよい。

また、上述した例では、電池セル３は、二次電池である構成を説明したがこれに限定されず、一次電池及び燃料電池等の化学電池であってもよく、また、太陽電池や電気二重層キャパシタ等の物理電池等であってもよい。即ち、隣り合う電池セル３の電極端子１１をバスバー部材１２により電気的に接続する構成であれば、電池セル３は適宜設定可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…電池モジュール、２…ケース、２ａ…下ケース、２ｂ…上ケース、２ｃ…開口部、３…電池セル、３ａ…セル本体、４…コネクタ構造、１１…電極端子、１１ａ…基部、１１ｂ…柱部、１１ｃ…リブ、１１ｄ…被ロック部、１１ｅ…ロック溝、１１ｆ…案内部、１２…バスバー部材、１３…ロック部材、１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ…導電部材、１６…ロック部材、２１…板部、２１ａ…開口部、２１ｂ…孔部、２２…円筒部、２２ａ…スリット、２２ｂ…分割部、２２ｃ…逃げ部、２２ｄ…案内面、２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ…変位吸収部、２３ａ…平面部、２３ｂ…第１曲面部、２３ｃ…第２曲面部、２３ｄ…スリット、３１…天板、３１ａ…開口部、３２…バネ部、３２ａ…押圧部、３２ｂ…突起部、３２ｃ…座部、３３…ロック爪、３３ａ…基部、３３ｂ…爪、１１６…ブランク。

Claims (11)

1. 柱部及び前記柱部の外面に設けられ、前記柱部の軸方向に沿った複数のリブを有する複数の電極端子と、
   前記柱部を挿入可能、且つ、前記リブと干渉する内周面を有し、電気的に接続された前記電極端子に対応した数の円筒部を有する導電部材と、
   天板、及び、前記天板の外縁に設けられ、前記円筒部の外周面を前記円筒部の中心に向かって押圧する複数のバネ部を有し、前記複数のバネ部の間に前記円筒部が挿入されるロック部材と、
   を備える、コネクタ構造。
2. 前記電極端子は前記柱部の端部に、ロック溝及び案内部を有する被ロック部を具備し、
   前記ロック部材は、前記円筒部が所定の量挿入されたときに、前記ロック溝と係合するロック爪を有する、請求項１に記載のコネクタ構造。
3. 前記円筒部には、前記円筒部の軸方向に沿う複数のスリットが形成されていること特徴する請求項１又は請求項２に記載のコネクタ構造。
4. 前記導電部材は、前記円筒部の端部にそれぞれ設けられ、前記複数の円筒部を接続する板部を有し、
   前記導電部材は、前記板部間に設けられ、前記複数の円筒部の相対的な変位を吸収する変位吸収部を備える、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のコネクタ構造。
5. 前記円筒部は、前記板部の高さに位置する内周面に設けられ、前記リブとの干渉を避ける逃げ部を有する、請求項４に記載のコネクタ構造。
6. 前記板部は、前記円筒部の前記柱部が挿入される側の端部に設けられることを特徴とする請求項４に記載のコネクタ構造。
7. 前記バネ部は、先端に突起部を有し、
   前記導電部材は、前記円筒部の周囲の前記板部に、前記複数のバネ部の間に前記円筒部が挿入されたときに前記突起部と係合する複数の孔部を有する、請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載のコネクタ構造。
8. 前記電極端子は、前記導電部材よりも硬い材料で構成される、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のコネクタ構造。
9. 前記ロック部材は、前記天板及び前記バネ部が同一材料により一体に構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のコネクタ構造。
10. 柱部及び前記柱部の外面に設けられ、前記柱部の軸方向に沿う複数のリブを有する電極端子の前記柱部を挿入可能であって、且つ、前記リブと干渉する内周面を有し、電気的に接続された複数の円筒部を有する導電部材と、
    天板、及び、前記天板の外縁に設けられ、前記円筒部の外周面を前記円筒部の中心に向かって押圧する複数のバネ部を有し、前記複数のバネ部の間に前記円筒部が挿入されるロック部材と、
    を備える、バスバー部材。
11. 柱部及び前記柱部の外面に設けられ、前記柱部の軸方向に沿った複数のリブを有する２つの電極端子を有する、複数の電池セルと、
    前記複数のセルを収容するとともに、前記電極端子をその外部に配置する開口部を有するケースと、
    前記開口部から外部に配置された前記電極端子の前記柱部を挿入可能、且つ、前記リブと干渉する内周面を有し、電気的に接続された複数の円筒部を有する導電部材と、
    天板、及び、前記天板の外縁に設けられ、前記円筒部の外周面を前記円筒部の中心に向かって押圧する複数のバネ部を有し、前記複数のバネ部の間に前記円筒部が挿入されるロック部材と、
    を備える、電池モジュール。