JP2020042989A - 端子連結具、及び、該端子連結具を用いた電池の集合体 - Google Patents

Abstract

【課題】治具を使用せずに単に押し込むだけで、また、比較的小さな力で、容易に装着することができる端子連結具、及び、この端子連結具を用いて相隣り合う電池の電極端子を互いに連結した電池の集合体を提供することを目的とする。【解決手段】相隣り合う電池の電極端子を互いに連結して電池の集合体を形成する。少なくとも２個の貫通孔を有する板状の第１導電性部材と、第１導電性部材に取り付けられて貫通孔より小さな径の端子挿通孔を形成する第２導電性部材と、を備える。端子挿通孔は、片持ち梁状に弾性支持された複数の条片の自由端の集合によって規定され、複数の条片は、第１導電性本体の板厚よりも薄い。【選択図】図１

Description

本発明は、相隣り合う電極端子を互いに連結する端子連結具、及び、該端子連結具を用いて相隣り合う電池の電極端子を互いに連結した電池の集合体に関する。

特許文献１（特許第５３２２７０３号）に、端子連結具、更に言えば、端子連結具の一例である電池連結具（バスバー）と、この電池連結具によって相隣り合う電池の電極端子を互いに連結した電池の集合体が開示されている。このバスバーを用いることにより、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池あるいはキャパシタ等の蓄電素子である各電池（単電池）の電極端子を互いに連結して、電池を複数直列接続して成る電池の集合体（組電池）を構成することができる。このような電池の集合体は、例えば、車両搭載用電源としての使用が期待されている。

特許文献１は、特開２００７−１８８７８７号公報等に開示されている従来のバスバー構造、即ち、電池の電極端子にバスバーを装着し、当該バスバーの上から電極端子のボルト部にナットを締め込むことで固定するタイプのバスバーに対する改良に関する。

このバスバーは、電極端子間を連結する板状の本体部を有する金属部材として形成されており、電極端子を挿入する端子挿入孔と、該端子挿入孔の周縁の少なくとも一部を構成する爪部であって該バスバーの本体部から電極端子の先端方向若しくは電池ケース方向へ傾斜するように形成された爪部を有し、端子挿入孔に挿入された電極端子に爪部がかしめられることによって、バスバーが電極端子に固定される構造を有する。

特許第５３２２７０３号

特許文献１に開示された従来のバスバー構造では、爪部は、バスバーの板状の本体部を構成する金属部材を利用して形成されていることから、バスバーと同じ厚み、従って、比較的大きな厚みを有し、また、電極端子に「かしめられる」ことによって、更に詳細には、爪部と電極端子の少なくとも一方に機械的な外力を加えることにより当該爪部及び／又は電極端子の少なくとも一部を変形（圧壊）させて当該爪部を電極端子に固着するようになっていることから、バスバーの装着時に、治具を使用する必要があり、また、相当の力を要するものとなっている。

本願発明はこのような従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、治具を使用せずに単に押し込むだけで、また、比較的小さな力で、容易に装着することができる端子連結具、及び、この端子連結具を用いて相隣り合う電池の電極端子を互いに連結した電池の集合体を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様による端子連結具は、相隣り合う電極端子を互いに連結する端子連結具であって、少なくとも２個の貫通孔を有する板状の第１導電性部材と、前記第１導電性部材に取り付けられて前記貫通孔より小さな径の端子挿通孔を形成する第２導電性部材と、を備え、前記端子挿通孔は、片持ち梁状に弾性支持された複数の条片の自由端の集合によって規定され、複数の前記条片は、前記第１導電性本体の板厚よりも薄いことを特徴とする。
この態様の端子連結具によれば、第２導電性部材４の条片の板厚を第１導電性部材の板厚より薄くしたことにより、装着時には、治具を用いることなく、比較的小さな力で押し込むだけで、電極端子に対して容易に装着することができ、その一方で、装着後は、比較的厚い第第１導電性部材を用いて相隣り合う電極端子を互いに強固に固定することができる。また、条片の板厚は、比較的薄いことから、弾性作用を利用して、電極端子に柔軟な方法で条片を接触させることができ、これにより、振動が生じる環境下においても、常に、条片と各端子との接触状態を維持することができる。
端子連結具は、例えば、相隣り合う電池の電極端子を互いに連結して電池の集合体を形成する電池連結具として使用することもでき、本発明は、該端子連結具を用いて相隣り合う電池の電極端子を互いに連結した電池の集合体をも特徴とする。

上記態様の端子連結具において、前記条片の自由端は各々、前記端子挿通孔の径方向と交差する方向に、前記端子挿通孔に向かって延びているのが好ましい。
端子挿通孔の径方向と交差する方向に延ばすことにより、端子挿通孔の径方向に沿って延ばしたときに比べて、条片を長く設定することができ、このため、装着時には、電極端子に対する当該端子連結具の押し込み力を軽減させることができ、装着後においては、より柔軟な条片を用いて、電極端子に対する条片の接触安定性を高めることができる。

また、上記態様の端子連結具において、前記第２導電性部材は、前記少なくとも２個の貫通孔の少なくとも一方について、前記第１導電性部材の板厚方向に沿って複数設けられているのが好ましい。
板厚方向に複数の第２導電性部材を設けることにより、より少ない面積部分で、端子連結部の機能を強化することができる。

また、上記態様の端子連結具において、前記条片の自由端は、該自由端とは反対側の前記条片の支持端を中心に、前記端子挿通孔に挿通される電極端子の側に若しくは前記端子挿通孔に挿通される電極端子の側とは反対側に、予め変位させた状態で、又は、予め変位させない状態で、設けられているのが好ましい。
これにより、装着時における電極端子に対する端子連結具の押し込み力や、電極端子の面に対する各条片の自由端の抵抗力を調整することもできる。

更に、上記態様の端子連結具において、前記条片は各々、前記端子挿通孔に向かって螺旋状に延びているのが好ましい。
条片を螺旋状とすることにより、端子挿通孔が円形の場合であっても、端子挿通孔に挿通された電極端子の周りに条片を隙間なく配置することができる。また、条片を螺旋状とすることにより、端子挿通孔の径方向に沿って直線状に延ばしたときに比べて、条片のバネ長を長くすることができる。

更にまた、上記態様の端子連結具において、複数の前記条片は、スリットによって互いに分離されていてもよい。
スリットを利用することによって条片を容易に形成することができる。

また、上記態様の端子連結具において、複数の前記条片は、前記自由端とは反対側の支持端において互いに連結されていてもよい。

また、上記態様の端子連結具において、前記第１導電性部材と前記第２導電性部材一体的に形成されていてもよい。

更に、上記態様の端子連結具において、前記条片の自由端は、前記端子挿通孔に挿通された電極端子の面に実質的に沿う方向に、又は、前記端子挿通孔に挿通された電極端子の面から離れる方向に、折り曲げられた曲げ部を有していてもよい。
曲げ部を設けることにより、端子挿通孔に挿通される電極端子と条片の接触をより確実なものとすることができる。

本願発明によれば、治具を使用せずに単に押し込むだけで、また、比較的小さな力で、容易に装着することができる端子連結具を提供することができる。

本発明による端子連結具の一例としての電池連結具と、該電池連結具によって連結された電池の集合体の斜視図である。 完成品としての電池連結具の斜視図である。 完成前の電池連結具の斜視図である。 第２導電性部材の個品図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 電池連結具を電極端子に装着した状態を示す断面図である。 電池連結具の変形例を示す斜視図である。 電池連結具の変形例を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。ここでは、端子連結具の一例である電池連結具を例に挙げて説明するが、勿論、本発明を、電池連結具に限定することを意図したものではない。本発明は、電池連結具に限らず、端子を連結する必要がある様々な電子又は電気機器等に使用することができる。また、本明細書では、説明の便宜のため好適な実施形態のみを示すが、勿論、これによって本発明を限定しようとするものでもない。

図１に、本発明による端子連結具の一例としての電池連結具１を、この電池連結具１によって連結される複数の電池（単電池）３とともに斜視図で示す。複数の電池３は、電池連結具１によって互いに連結されることによって、本発明による電池の集合体（組電池）３１を形成している。

各電池３には、電極端子３２が２個、外方に突出した状態で設けられている。各電池３において、一方の電極端子はプラス電極を、他方の電極端子はマイナス電極を、それぞれ構成する。電池連結具１は、相隣り合って配列された電池３の、少なくとも２個の電極端子、更に詳細には、ある一の電池のプラス電極と他の一の電池のマイナス電極とを連結して、大電力の実質的に１つの電池を形成する。特に図示しないが、電池連結具１は、少なくとも２個の電極端子を連結することができれば足り、相隣り合う電池３の、３個以上の電極端子３２を連結するように構成されていてもよい。

図２、図３に、電池連結具１の斜視図を示す。図２は、完成品としての電池連結具１を、図３は、完成前の、組み立て段階における電池連結具１を、それぞれ示す。電池連結具１は、板状の第１導電性部材２と、この第１導電性部材２に取り付けられる、例えば環状の、少なくとも２個の第２導電性部材４を含む。これらは共に導電性のため、組み立て後は、第１導電性部材２と第２導電性部材４は互いに導通することになる。

第１導電性部材２は、例えば、約５ｍｍ程度？？？？の比較的厚い金属板を打ち抜くこと等によって容易に製造することができる。勿論、金型等を利用して製造してもよい。第１導電性部材２には、「β−γ」方向の面内に、少なくとも２個の貫通孔２１Ａ、２１Ｂが設けられている。貫通孔２１の数は、連結すべき電極端子の数に応じて決定されるものであって、２個に限らず、３個、又は、それ以上の貫通孔が設けられていてもよい。各貫通孔２１の周囲には、第２導電性部材４が位置決めされる、例えば環状のフランジ２３が、「β−α」方向の面内に設けられている。これらのフランジ２３は、板厚方向「α」に形成した段部２２等を利用して、第１導電性部材２の表面よりも引っ込んだ状態で、言い換えれば、第１導電性部材２の厚みの内部に設けられている。第２導電性部材４がフランジ２３に取り付けられたとき、第２導電性部材４は、板厚方向「α」において、第１導電性部材２の板厚内部に実質的に収容され得る。

第２導電性部材４は、第１導電性部材２の少なくとも２個の貫通孔２１Ａ、２１Ｂのそれぞれに、少なくとも１個設けられる。更に多くの第２導電性部材４を設けてもよく、図示の例では、貫通孔２１Ａ、２１Ｂのそれぞれに２個ずつ、計４個の第２導電性部材４Ａ１、４Ａ２、４Ｂ１、４Ｂ２が設けられている。更に詳細には、第２導電性部材４Ａ１、４Ａ２は、第１導電性部材２の貫通孔２１Ａと整列させた状態で、板厚方向「α」に沿って配置され、一方、第２導電性部材４Ｂ１、４Ｂ２は、第１導電性部材２の貫通孔２１Ｂと整列させた状態で、板厚方向「α」に沿って配置されている。尚、本実施形態では、これら４個の第２導電性部材４Ａ１、４Ａ２、４Ｂ１、４Ｂ２を、全て同じ形状及び大きさのものとして説明するが、第２導電性部材の大きさや形状は、本発明の技術思想の範囲内で自由に変更することができる。

図４に、第２導電性部材４の個品図を示す。図４の（ａ）は、第２導電性部材４の正面図を、同（ｂ）は、同（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図を、それぞれ示す。また、図５に、図２のＢ−Ｂ線断面図を示す。

第２導電性部材４は、例えば、約２ｍｍ程度？？？？の比較的薄い金属板を打ち抜き、折り曲げ等することによって容易に製造することができる。第２導電性部材４に使用する金属板は、第１導電性部材２に使用する金属板よりも薄いものとする。

打ち抜き等を通じて、第２導電性部材４には、片持ち梁状に弾性支持された複数の条片４２と、これらの条片４２を連結する環状連結部４３が形成される。複数の条片４２は、スリット４４によって相隣り合う条片から分離されている。環状連結部４３は、スリット４４によって分離された条片４２の自由端４２ａとは反対側の支持端４２ｃを互いに連結する。

第２導電性部材４を第１導電性部材２に取り付けるため、第１導電性部材４に設けたフランジ２３を利用する。ここでは、比較的大きな段部２２を利用して設けたフランジ２３の表側に、第２導電性部材４Ａ１、４Ｂ１を、且つ、比較的小さな環状窪み２４を利用して設けたフランジ２３の裏側に、第２導電性部材４Ａ２、４Ｂ２を、それぞれ取り付ける。

第１導電性部材１に取り付けられた第２導電性部材４Ａ１、４Ａ２、４Ｂ１、４Ｂ２は、それぞれ、第１導電性部材２の貫通孔２１より小さな径の端子挿通孔４１を形成する。端子挿通孔４１は各々、複数の条片４２の自由端４２ａの集合によって規定され、自由端４２ａは各々、端子挿通孔４１の径方向「ｒ」と交差する方向に、端子挿通孔４１に向かって、例えば、螺旋状に延びている。螺旋状としたことにより、条片４２のバネ長は、端子挿通孔４１の径方向「ｒ」に沿って直線状に延ばしたときに比べて長いものとなる。この結果、電極端子３２に対する電池連結具１の装着力を弱めて、装着を容易に行うことができる。また、螺旋の曲率を変更すること等によって、装着力を容易に調整することもできる。

図６に、電池連結具１を電極端子３２に装着した状態を、部分拡大断面図で示す。断面位置は、図５と同じである。電池連結具１は、各端子挿通孔４１に１個の電極端子３２を対応させた状態で、電極端子３２に押し込むことによって装着される。上に説明したように、第２導電性部材４の板厚、更に言えば、条片４２の板厚は、第１導電性部材２の板厚より薄いため、装着時に治具を用いる必要はなく、比較的小さな力で押し込むだけで、電極端子に対して容易に装着することができる。その一方、装着後においては、比較的厚い第１導電性部材２を用いて、相隣り合う電池３の電極端子３２を互いに強固に固定することができる。また、条片４２の板厚は比較的薄いことから、条片４２の弾性作用を利用して、電極端子３２に柔軟な方法で条片４２を接触させることができ、これにより、振動が生じる環境下においても、常に、条片と各端子との接触状態を維持することができる。

条片４２の自由端４２ａは、端子挿通孔４１の径方向「ｒ」と交差する方向に延ばされているため、条片４２の長さは、端子挿通孔４１の径方向「ｒ」に沿って延ばされている場合に比べて、より長いものとなっている。このため、装着時には、電極端子３２に対する当該電池連結具１の押し込み力を軽減させることができ、一方、装着後には、より柔軟な条片４２を用いて、電極端子３２に対する条片４２の接触安定性を高めることができる。特に、条片４２の自由端４２ａが螺旋状に延ばされている場合には、端子挿通孔４１が円形の場合であっても、端子挿通孔４１に挿通された電極端子３２の周りに条片４２を隙間なく配置することができる。

更に、本構成のように、板厚方向「α」に複数の第２導電性部材４を設けた場合、「β−γ」方向において、より小さな面積部分で、端子連結部１の機能を強化することができる。

端子挿通孔４１に挿通される電極端子３２と条片４１の接触をより確実なものとするため、条片４１の自由端４２ａに、曲げ部４２ｂを形成するのが好ましい。曲げ部４２ｂは、端子挿通孔４１に挿通された電極端子３２の面３２ａに実質的に沿う方向に、又は、端子挿通孔４１に挿通された電極端子３２の面３２ａから離れる方向に、折り曲げられている。特に、後者の場合には、条片４２を、点状の部分において、電極端子３２の面３２ａと確実に接触させることができる。

図６によく示されているように、電池連結具１を電極端子３２に装着したとき、各条片４２の自由端４２ａは、電極端子３２の面３２ａとの接触を通じて、自由端４２ａとは反対側の支持端４２ｃを中心に、電極端子３２に対する電池連結具１の装着方向「α１」とは反対の抜き方向「α２」の側に変位する。この結果、装着後に、電池連結具１に抜き方向「α２」の力が加わった場合には、電極端子３２の面３２ａに対して鋭角に突き刺さった各条片４２の自由端４２ａが大きな抵抗力を発揮することになることから、一旦、装着を行った後は、治具無しで電池連結具１を取り外すことは困難となる。従って、装着後に、電池連結具１が電極端子３２から容易に外れてしまうことはない。

装着時における電極端子３２に対する電池連結具１の押し込み力や、電極端子３２の面３２ａに対する各条片４２の自由端４２ａの抵抗力は、例えば、各条片４２の自由端４２ａと、自由端４２ａとは反対側の支持端４２ｃとの間の位置関係によって、更に詳細には、各条片４２の自由端４２ａを、自由端４２ａとは反対側の支持端４２ｃを中心に、電極端子３２に対する電池連結具１の装着方向「α１」側、言い換えれば、端子挿通孔４１に挿通される電極端子３２の側に予め変位させるか、又は、電極端子３２からの電池連結具１の抜き方向「α２」側、言い換えれば、端子挿通孔４１に挿通される電極端子３２の側とは反対側に予め変位させるか、又は、予め変位させないかによって調整することもできる。

図７、図８に、電池連結具の変形例を、図５と同様の断面図で示す。例えば、図１等に示した実施形態では、各条片４２の自由端４２ａを、自由端４２ａとは反対側の支持端４２ｃを中心に、抜き方向「α２」側に予め変位させていることから、押し込み力及び抵抗力ともに、比較的小さく設定することができるのに対し、図７に示す変形例のように、各条片４２の自由端４２ａを、自由端４２ａとは反対側の支持端４２ｃを中心に、装着方向「α１」側に予め変位させた場合には、押し込み力及び抵抗力ともに、図１等に示した実施形態におけるものよりも、大きく設定することができる。その他、図８に示す変形例のように、予め変位させない状態で平坦に設けてもよい。

尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるわけではなく、その他種々の変更が可能である。例えば、第１導電性部材と第２導電性部材は、必ずしも別体とする必要はなく、一体的に形成してもよい。

本発明の更に別の態様、特徴及び効果は、本発明を実施するよう意図された最良の態様を含めて、多数の特定の実施形態及び実施例を示すだけで、以下の詳細な説明から容易に明らかとなろう。又、本発明は、他の及び異なる実施形態で構成することもでき、そしてその多数の細部は、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、種々の明らかな観点において変更することができる。従って、図面及び説明は、例示に過ぎず、これに限定されるものではない。

１ 端子連結装置
２ 第１導電性部材
３ 電池
４ 第２導電性部材
２１ 貫通孔
２２ 環状段部
３１ 電池集合体
３２ 電極端子
４１ 端子挿通孔
４２ 条片
４２ａ 自由端
４２ｂ 曲げ部
４２ｃ 他端
４４ スリット

Claims (10)

1. 相隣り合う電極端子を互いに連結する端子連結具であって、
   少なくとも２個の貫通孔を有する板状の第１導電性部材と、
   前記第１導電性部材に取り付けられて前記貫通孔より小さな径の端子挿通孔を形成する第２導電性部材と、を備え、
   前記端子挿通孔は、片持ち梁状に弾性支持された複数の条片の自由端の集合によって規定され、複数の前記条片は、前記第１導電性本体の板厚よりも薄いことを特徴とする端子連結具。
2. 前記条片の自由端は各々、前記端子挿通孔の径方向と交差する方向に、前記端子挿通孔に向かって延びている、請求項１に記載の端子連結具。
3. 前記第２導電性部材は、前記少なくとも２個の貫通孔の少なくとも一方について、前記第１導電性部材の板厚方向に沿って複数設けられている、請求項１又は２に記載の端子連結具。
4. 前記条片の自由端は、該自由端とは反対側の前記条片の支持端を中心に、前記端子挿通孔に挿通される電極端子の側に若しくは前記端子挿通孔に挿通される電極端子の側とは反対側に、予め変位させた状態で、又は、予め変位させない状態で、設けられている、請求項１乃至３のいずれかに記載の端子連結部。
5. 前記条片は各々、前記端子挿通孔に向かって螺旋状に延びている、請求項１乃至４のいずれかに記載の端子連結具。
6. 複数の前記条片は、スリットによって互いに分離されている、請求項５に記載の端子連結具。
7. 複数の前記条片は、前記自由端とは反対側の支持端において互いに連結されている、請求項５又は６に記載の端子連結具。
8. 前記第１導電性部材と前記第２導電性部材一体的に形成されている、請求項１乃至７のいずれかに記載の端子連結具。
9. 前記条片の自由端は、前記端子挿通孔に挿通された電極端子の面に実質的に沿う方向に、又は、前記端子挿通孔に挿通された電極端子の面から離れる方向に、折り曲げられた曲げ部を有する、請求項１乃至８のいずれかに記載の端子連結具。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の端子連結具を用いて相隣り合う電池の電極端子を互いに連結した電池の集合体。

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