JP2018206635A

JP2018206635A - コネクタ

Info

Publication number: JP2018206635A
Application number: JP2017111712A
Authority: JP
Inventors: 和浩丸野; Kazuhiro Maruno
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2037-06-06
Also published as: JP6875202B2

Abstract

【課題】寸法公差の累積を積極的に吸収する構成のコネクタを提供する。【解決手段】コネクタは、隣り合う電池モジュールを電気的に接続するものであって、第１接続部と第２接続部とを備える。第１接続部は、前記電池モジュールの一側面に設けられ、当該電池モジュールの隣り合い方向に直交する方向を着脱方向とする。第２接続部は、前記隣り合い方向に伸縮自在であって、両端部が、隣り合う前記電池モジュールの前記第１接続部に、着脱自在である。【選択図】図１

Description

本発明は、コネクタに関する。

複数の電池セルが組み合わせられた電池モジュールが従来用いられている。電池モジュールの一例としては、特許文献１に記載されたようなものがある。

上述のような電池モジュールは、複数個が直列または並列に接続されて用いられることがある。隣り合う電池モジュールは、従来、導電性のある接続部品がねじなどにより各電池モジュールに固定されることで、電気的に接続される。

電池セルは、各々、所定の寸法公差を満たして製造されている。しかしながら、電池モジュールを構成している複数の電池セルが、必ずしも、互いの誤差を打ち消しあう組み合わせとなっているとは限らない。これにより、電池セルの組み合わせによっては、電池モジュールの寸法の誤差が大きくなる場合がある。また、隣り合う電池モジュールの寸法の誤差が、互いの誤差を打ち消しあう関係にあるとは限らない。例えば、隣り合う電池モジュールの寸法が、ともに寸法公差の最大値（または最小値）をとっているというような場合、寸法の誤差の累積により、上述の接続部品が許容できる誤差範囲を超える可能性がある。

隣り合う電池モジュールが、許容可能な誤差範囲を超える組み合わせとなった場合には、組み付け可能になるように組み合わせを変更する作業が発生する。

特開２００９−４８９７３号公報

そこで、本発明は、寸法公差の累積をより積極的に吸収する構成のコネクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成する為の第１の手段として、本発明に係るコネクタは、隣り合う電池モジュールを電気的に接続するものであって、第１接続部と第２接続部とを備える。第１接続部は、前記電池モジュールの一側面に設けられ、当該電池モジュールの隣り合い方向に直交する方向を着脱方向とする。第２接続部は、前記隣り合い方向に伸縮自在であって、両端部が、隣り合う前記電池モジュールの前記第１接続部に、着脱自在である。

第２の手段として、前記第２接続部は、例えば、一対のＬ字型部材と、当該Ｌ字型部材の間に設けられて両者をつなぐＩ字型部材とを備える。

また、第３の手段として、前記第２接続部は、例えば、前記Ｌ字型部材の一端部が、前記Ｉ字型部材の各端部に、第１の長さ範囲内でスライド自在に接続されることにより、伸縮自在である。

また、第４の手段として、前記Ｌ字型部材の他端部は、前記第１接続部に、第２の長さ範囲内でスライド自在に接続されることが望ましい。

また、第５の手段として、前記第１接続部は、前記第２接続部が差し込まれる凹部と、当該凹部の開口部周りに設けられた斜面であって前記第２接続部を前記凹部へ導く案内部と、を有することが望ましい。

本発明に係るコネクタによれば、隣り合う電池モジュールが寸法の誤差を打ち消しあう関係になく誤差が累積する組み合わせであっても、伸縮することで対応可能である。したがって、電池モジュールの組み合わせを調整する作業が不要となるため、作業効率を向上させることができる。また、誤差吸収により、コネクタおよび電池モジュールのいずれの部材にも、無理がかからない。

また、第４の手段によれば、第１接続部と第２接続部との着脱方向に沿う寸法誤差にも対応することができる。

また、第５の手段によれば、第１接続部に第２接続部を差し込むだけで接続できるので、従来のねじ止めによる接続に比べて、組み付け容易で作業が短時間で完了するので、作業効率をさらに向上させることができる。

図１は、本発明の実施形態における電池パックの構成の一例を概略的に示す外観斜視図である。図２は、第２接続部の一例の外観を示す斜視図である。図３は、第２接続部の一例の構成を示す分解斜視図である。図４は、コネクタの接続構造を示す断面図である。

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。説明を簡便にするため、図１中に、直交座標系を示す。以下、Ｚ軸方向は高さ方向、Ｙ軸方向は奥行き方向、Ｘ軸方向は幅方向とすることがある。

図１は、電池パック１の構成の一例を概略的に示す外観斜視図である。電池パック１は、電池モジュール１１，１２がコネクタ２０で接続されたものである。

電池モジュール１１，１２は、各々、複数の電池セル（不図示）を内蔵している。電池セルは、例えば板状である。また、電池セルは、例えば図１中のＹ軸方向に、厚さ方向に重ねて接続されている。電池セル間は、例えば、バスバーモジュールによって接続されている。

このような電池モジュール１１，１２が、図１中のＸ軸方向に隣り合わせられて、コネクタ２０により接続される。コネクタ２０は、例えば、バスバーモジュールを構成するいずれかのバスバーと電気的に接続し、これにより、電池モジュール１１，１２間を電気的接続する。

コネクタ２０は、電池モジュール１１，１２の一側面１１ａ，１２ａに設けられている。コネクタ２０は、２つの第１部材２１，２２と、第２部材２３と、２つの第３部材２４，２５と、を備える。第３部材２４，２５は、第１接続部の一例である。第１部材２１，２２と第２部材２３とは、第２接続部の一例を構成する。図２は、第２接続部２６の外観を示す斜視図である。

第１部材２１，２２は、一対のＬ字型部材であり、つまり、長手方向の中途で略９０°に屈曲した形状を有する部材である。第２部材２３はＩ字型部材であり、第１部材２１，２２の間に設けられて両者をつなぐ。

第３部材２４，２５は、電池モジュール１１，１２の側面１１ａ，１２ａに、固定的に設けられている。第３部材２４，２５は、箱型であって、上向き（Ｚ軸正方向）に開口した差込口２４ａ，２５ａを有する。これらの差込口２４ａ，２５ａに対して、第２接続部２６の両端部２１２ａ，２２２ａが、着脱自在である。着脱方向はＺ軸方向である。第３部材２４，２５は、差込口２４ａ，２５ａから差し込まれた第１部材２１，２２と電気的に接続する接点部材（不図示）を内蔵している。

図３は、第２接続部２６の分解斜視図である。図４は、コネクタ２０の接続構造を示す断面図である。第１部材２１，２２の構造は同様であるので、以下、第１部材２１（２２）として、第１部材２１の説明と併せて第１部材２２についても説明する。また、第３部材２４，２５の構造は同様であるので、以下、第３部材２４（２５）として、第３部材２４の説明と併せて第３部材２５についても説明する。

第１部材２１（２２）は、接続部２１１（２２１）と、接続部２１２（２２２）と、屈曲部２１３（２２３）と、を有する。接続部２１１（２２１）は、第２部材２３に接続する部分である。接続部２１２（２２２）は、第３部材２４（２５）に接続する部分である。屈曲部２１３（２２３）は、両接続部２１１，２１２（２２１，２２２）を、両者の長手方向が略９０°に交わる向きにつなぐ部分である。

第１部材２１（２２）は、ハウジング５１内に、嵌合凹部５２，５３を有する。嵌合凹部５２は、接続部２１１（２２１）の一端部２１１ａ（２２１ａ）に開口していて、第２部材２３に対応する形状で、第２部材２３が差し込まれる。嵌合凹部５３は、接続部２１２（２２２）の一端部２１２ａ（２２２ａ）に開口していて、第３部材２４（２５）に対応する形状である。

第１部材２１（２２）は、ハウジング５１内に、導電性部材５４を備えている。導電性部材５４は、第３部材２４（２５）と第２部材２３との通電を媒介する。導電性部材５４は、Ｌ字型の棒状の部材であって、ハウジング５１内に、例えばインサート成形により、組み込まれている。導電性部材５４の一端部は嵌合凹部５２内に、他端部は嵌合凹部５３内に、露出している。

第２部材２３は、概ね、薄い角柱状の形状をなしていて、図３中のＸＹ平面に平行な一対の広い面２３１と、ＺＸ平面に平行な一対の細い面２３２と、ＹＺ平面に平行な一対の狭い面２３３と、を有している。

第１部材２１（２２）の接続部２１１（２２１）は、第２部材２３の各端部に対応する形状を有していて、長手方向（図３中のＸ軸方向）に直交する仮想断面が、いわゆる角丸形状をなしている。第２部材２３は、狭い面２３３から嵌合凹部５２に差し込まれる。

第２部材２３が有する一対の広い面２３１のうち上向きの方には、一対の突部２３４が設けられていて、一対の細い面２３２の各々には、一対の突部２３５が設けられている。その一方、第１部材２１（２２）の接続部２１１（２２１）には、長孔２１４，２１５（２２４，２２５）が形成されている。長孔２１４，２１５（２２４，２２５）は、図３中のＸ軸方向に長い孔である。当該長孔２１４，２１５（２２４，２２５）に、突部２３４，２３５がスライド自在に嵌り込むことにより、第１部材２１（２２）と第２部材２３との相対位置が、長孔の長手方向に沿って第１の長さ範囲内で変更可能となる。これにより、第２接続部２６が、第１の長さ範囲内で伸縮自在な構成となる。ここで、上述の第１の長さは、例えば、電池モジュール１１，１２が取り得る寸法誤差の最大値程度である。

長孔２１４，２１５（２２４，２２５）は、板バネ状の弾性部２１６，２１７（２２６，２２７）に設けられている。弾性部２１６，２１７（２２６，２２７）は、接続部２１１（２２１）における端部２１１ａ（２２１ａ）から第１の長さ範囲に、長孔２１４，２１５（２２４，２２５）を挟んで設けられた一対の溝の間の部分が、接続部２１１（２２１）の他の部分よりも薄く形成されて、板バネとしての機能を有する部分である。

突部２３４，２３５は、第２部材２３の端部側から中央部側に向かって高くなる（面２３１，２３２から離れてゆく）斜面２３４ａ，２３５ａと、面２３１，２３２に直交する垂直面２３４ｂ，２３５ｂとを有する。

次に、主に図４を参照して、第１部材２１，２２と第２部材２３との接続、および、第１部材２１，２２と第３部材２４，２５との接続について、説明する。ここで、第１部材２１と第２部材２３との接続と、第１部材２２と第２部材２３との接続とは、同じであるので、前者についてのみ説明し、後者の説明を省略する。同様に、第１部材２１と第３部材２４との接続と、第１部材２２と第３部材２５との接続とは、同じであるので、前者についてのみ説明し、後者の説明を省略する。

弾性部２１６は、第１部材２１に第２部材２３が差し込まれる際、相対的に移動するにしたがって、斜面２３４ａに沿って弾性的に外向きに変形する。そして、長孔２１４の端２１４ｂに垂直面２３４ｂが達すると、弾性部２１６が常態に戻り、長孔２１４内に突部２３４が収まる。なお、長孔２１４の端２１４ａと端２１４ｂとは、第２部材２３の面２３３が嵌合凹部５２の突き当りに至っても、斜面２３４ａが端２１４ａに至らない程度に離れている。

上述の動作は、弾性部２１７と突部２３５との間でも同様であり、さらに、弾性部２２６，２２７と突部２３４，２３５との間でも同様である。

ここで、第２部材２３は、導電性を有する材料で形成された心材３１がハウジング３２で包まれて形成されている。心材３１とハウジング３２とは、係合部３３によって、位置不動とされている。上述の突部２３４，２３５は、ハウジング３２に形成されている。

第２部材２３は、心材３１の内部に、接点部材３４，３５を備えている。接点部材３４，３５は、心材３１と導電性部材５４との通電を媒介する。接点部材３４は板バネ状であって、導電性部材５４を押圧し、接点部材３５との間に挟む。

第２部材２３は、ハウジング３２の両端部に、導電性部材５４が差し込まれる貫通孔３６を有し、さらに、貫通孔３６の周囲に、案内斜面３７を備えている。案内斜面３７は、いわゆる漏斗のように機能して、導電性部材５４の先端部を、貫通孔３６へと導く。

第３部材２４は、ハウジング２４１内に、嵌合凸部２４２と、凹部２４３と、案内斜面２４４と、面取り２４５と、を有する。

凹部２４３は、接続部２１２が差し込まれる部分である。嵌合凸部２４２は、嵌合凹部５３内に嵌り込む部分であって、凹部２４３内に突出して設けられている。この嵌合凸部２４２には、導電性部材５４が差し込まれる。嵌合凸部２４２は、前出のバスバーに電気的に接続する端子を内蔵している。当該端子に、嵌合凸部２４２に差し込まれた導電性部材５４が、通電可能に接する。

案内斜面２４４は、案内部の一例であって、凹部２４３の開口部周りに設けられていて、接続部２１２の端部２１２ａを凹部２４３へ導く。ここで、案内斜面２４４のＸ軸方向の寸法は、電池モジュール１１，１２が取り得る寸法誤差の最大値程度である。

なお、凹部２４３、嵌合凸部２４２および嵌合凹部５３は、いずれも、各部が取り得る寸法誤差を吸収可能に長めに形成されていて、これにより、第２の長さ範囲内でスライド自在である。ここで、上述の第２の長さは、例えば、導電性部材５４の嵌合凹部５３内に露出する部分が取り得る寸法誤差の最大値と、嵌合凸部２４２が内蔵する端子が取り得る寸法や位置の誤差の最大値と、の合計値程度である。

以上の構成により、第２接続部２６がＸ軸方向に伸縮可能となる。これにより、接続部２１２，２２２間の間隔が適宜変更可能であるので、電池モジュール１１，１２に公差が累積されたような寸法誤差があったとしても、当該誤差を積極的に吸収することができる。よって、そのような場合でも、本実施形態のコネクタ２０によれば、第２接続部２６の接続部２１２，２２２を、第１接続部である第３部材２４，２５に、問題なく接続することができる。

なお、本実施形態において、電池モジュール１１，１２が内蔵する電池セルは板状であるとして説明したが、実施にあたってはこれに限らず、例えば、電池セルは円柱状のもので、長さ方向を図１中のＺ軸方向に向け、太さ方向に隣り合わせられていてもよい。

また、本実施形態において、第２接続部２６は、Ｌ字型部材である一対の第１部材２１，２２と、Ｉ字型部材である第２部材２３とが構成しているが、実施にあたってはこれに限らない。

また、本実施形態において、第１部材２１，２２と第２部材２３とがスライド自在であることにより第２接続部２６を伸縮自在としているが、実施にあたってはこれに限らない。

また、本実施形態において、第３部材２４，２５が有する差込口２４ａ，２５ａは、上向きに開口しているが、実施にあたってはこれに限らず、例えば、差込口２４ａ，２５ａが、側面１１ａ，１２ａの法線方向（図１中のＹ軸負方向）に開口していてもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を用いて詳述してきたが、上記実施形態は単なる例示にすぎないものであり、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１…電池パック、
１１，１２…電池モジュール、１１ａ，１２ａ…側面（一側面）、
２０…コネクタ、
２１，２２…第１部材（Ｌ字型部材）、
２１１（２２１）…接続部、２１１ａ（２２１ａ）…端部、
２１２（２２２）…接続部、２１２ａ（２２２ａ）…端部、
２１３（２２３）…屈曲部、
２１４（２２４）…長孔、２１４ａ，２１４ｂ…端、
２１５（２２５）…長孔、
２１６（２２６）…弾性部、
２１７（２２７）…弾性部、
２３…第２部材（Ｉ字型部材）、
２３４…突部、２３４ａ…斜面、２３４ｂ…垂直面、
２３５…突部、２３５ａ…斜面、２３５ｂ…垂直面、
２４，２５…第３部材（第１接続部）、２４ａ，２５ａ…差込口、
２４１…ハウジング、２４２…嵌合凸部、２４３…凹部、
２４４…案内斜面（案内部）、
２６…第２接続部、
３１…心材、３２…ハウジング、３３…係合部、３４…接点部材、３５…接点部材、
３６…貫通孔、３７…案内斜面、
５１…ハウジング、５２，５３…嵌合凹部、５４…導電性部材。

Claims

隣り合う電池モジュールを電気的に接続するコネクタであって、
前記電池モジュールの一側面に設けられ、当該電池モジュールの隣り合い方向に直交する方向を着脱方向とした第１接続部と、
前記隣り合い方向に伸縮自在であって、両端部が、隣り合う前記電池モジュールの前記第１接続部に、着脱自在である第２接続部と、
を備えるコネクタ。
前記第２接続部は、一対のＬ字型部材と、当該Ｌ字型部材の間に設けられて両者をつなぐＩ字型部材とを備える
ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
前記第２接続部は、前記Ｌ字型部材の一端部が、前記Ｉ字型部材の各端部に、第１の長さ範囲内でスライド自在に接続されることにより、伸縮自在である
ことを特徴とする請求項２に記載のコネクタ。
前記Ｌ字型部材の他端部は、前記第１接続部に、第２の長さ範囲内でスライド自在に接続される
ことを特徴とする請求項３に記載のコネクタ。
前記第１接続部は、前記第２接続部が差し込まれる凹部と、当該凹部の開口部周りに設けられた斜面であって前記第２接続部を前記凹部へ導く案内部と、を有する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコネクタ。