JP4220649B2 - 組電池 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の角型の電池モジュールを並列配置し、接続モジュールで各電池モジュールを電気的に接続して構成される組電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の角型の電池モジュールを並列配置するとともに直列に接続して構成される組電池４１においては、図１３に示すように、電池モジュール４２の並列方向両端にエンドプレート４３を配置し、両エンドプレート４３を拘束バンド４４で連結することにより電池モジュール４２を拘束して一体化するとともに、隣接する電池モジュール４２の接続端子４５間を接続する複数の接続金具を合成樹脂製の保持体にインサート成形して構成された接続モジュール４６、４７にて各電池モジュール４２を電気的に接続して構成されている。
【０００３】
なお、各電池モジュール４２の長手方向一端側の接続モジュール４６には、電池電圧検出端子もインサート成形され、他端側の接続モジュール４７には接続金具のみがインサート成形されている。電池電圧検出端子は電池電圧検出装置４８に接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような組電池４１の構成では、各電池モジュール４２の接続端子４５の位置が電池モジュール４２の配列方向と直交する方向にばらつくことは避けられず、各接続端子４５が一平面上に位置しないために、その状態で各接続端子４５を接続モジュール４６、４７に締結して接続すると、接続端子４５に荷重が加わって接続端子４５と電槽との間のシール性が低下するという問題があり、また各電池モジュール４２の厚さ寸法のばらつきによって電池モジュール４２の配列方向にも接続端子４５の位置のばらつきが生じるのも避けられず、そのばらつきが大きくなると接続モジュール４６、４７の締結固定が困難な場合が出てくるという問題があった。
【０００５】
また、この組電池４１を車両の金属ケース内に配置した場合には、車両の衝突時などに組電池４１の接続端子４５と金属ケースが接触し、短絡回路が形成される恐れがあるという問題もあった。
【０００６】
また、互いに接続されていずかつ隣接している接続端子４５、４５間にはかなりの電圧差があるとともにそれらの間の空間距離が短いために、それらの間に埃が堆積すると短絡が発生する恐れがあるという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、各電池モジュールの接続端子の位置にばらつきがあっても接続モジュールの固定を容易に行えるとともに接続端子のシール性が損なわれる恐れがなく、また車両の金属ケース内に配置しても衝突時などに短絡の恐れがなく、また埃によって接続端子間で短絡が発生することもない組電池を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の組電池は、長手方向両端部にそれぞれ正極と負極の接続端子が配設された複数の角型の電池モジュールを、正極と負極の接続端子が交互に配列されるように並列配置し、接続モジュールで隣接する接続端子を順次接続して各電池モジュールを直列接続した組電池において、接続モジュールを、隣接する１対の接続端子を接続する接続金具を樹脂製枠部にて一体的に保持して成る単位接続体を相互に相対変位可能に連設して構成したものであり、各電池モジュールの配列方向と直交する方向に接続端子の位置にばらつきがあっても接続金具を締結固定したときに単位接続体ごとの変位によってそのばらつきを吸収することができて各接続端子に大きな荷重が作用しないため接続端子の電槽との間のシール性を向上でき、また電池モジュールの配列方向に接続端子の位置にばらつきがあり、接続端子のピッチにばらつきが生じていても単位接続体ごとに変位可能であるため接続モジュールの固定を容易に行うことができる。
【０００９】
具体的には、電圧検出端子の配設側では、隣接する単位接続体をスリットを介して分離し、各単位接続体から延設した電圧検出端子保持枠の端部を相互に一体連設し、電圧検出端子の非配設側では、隣接する単位接続体をＵ字状連結部を介して連設するのが好適である。
【００１０】
また、接続モジュールの上部と外側面を覆う合成樹脂製のカバーを設けると、車両の金属ケース内に配置しても衝突時などに金属ケースが変形してもカバーによって接続端子と金属ケースの接触を防止でき、短絡の恐れをなくすことができる。
【００１１】
また、そのカバーの内面の接続端子に対向する部分に、接続端子のナット外面より突出した部分の周囲を取り囲むとともにその突出部分の高さより高い環状リブを突設すると、カバーが接触面積の小さい接続端子に押し当てられて接続端子がカバーを突き破る恐れを防止でき、短絡の恐れをなくすことができる。
【００１２】
また、カバーの少なくとも接続端子に対向する部分の板厚を、接続端子のナット外面より突出した部分の高さより厚くすることにより、たとえ環状リブが変形してその機能を果たさなくなった場合でも短絡の恐れをなくすことができる。
【００１３】
また、カバーの外面の少なくとも接続端子に対向する部分とその周辺には格子状に補強リブを設けると、種々の方向からの外力が作用した場合でも、短絡の恐れをなくすことができる。
【００１４】
また、接続モジュールに、単位接続体間に対向する電池モジュールの端部間の隙間に侵入して接続端子間の絶縁性を高める絶縁手段を設けると、絶縁手段にて接続端子間の絶縁性が向上するとともに、接続端子間に短絡を助長する埃が侵入するのも防止でき、接続端子間の絶縁性を確保できる。
【００１５】
具体的には、単位接続体に、単位接続体間に対向する電池モジュールの端部間の隙間に侵入して接続端子間の絶縁性を高める絶縁片を設けたり、Ｕ字状連結部に、単位接続体間に対向する電池モジュールの端部間の隙間に侵入して接続端子間の絶縁性を高める絶縁片を設けたり、Ｕ字状連結部の先端部に、単位接続体間に対向する電池モジュールの端部間の隙間に侵入して接続端子間の絶縁性を高めるＶ字形状部を形成したりするのが好適である。
【００１６】
さらに、カバーに、電池モジュール上面に接するとともに電池モジュール間の隙間に侵入して電池モジュールと接続モジュールの間に埃が侵入するのを防止する防塵舌片を設けると、接続端子間に短絡を助長する埃が侵入するのを防止でき、接続端子間の絶縁性をより確保することができる。
【００１７】
また、両端の電池モジュールの接続端子を覆うカバーの両端部に、カバーを取付けた状態で開閉できるように折曲部を介して開閉部を設けると、組電池全体の正極端子と負極端子に対して電線を接続する際に、開閉部を開いて接続することにより、接続作業中に手や工具が他の接続端子や接続モジュールの導体部などの活線部に接触して短絡を生じる恐れを無くすことができ、安全に作業性良く接続することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の組電池の一実施形態について、図１〜図１２を参照して説明する。
【００１９】
図１において、本実施形態の組電池１は電気自動車用の駆動電源として好適に用いることができるように構成されたものであり、ニッケル・水素二次電池から成る平板状の角型の電池モジュール２を複数個（図示例では２０個）並列配置し、電気的に直列接続して構成されている。
【００２０】
各電池モジュール２は、幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する直方体状の電槽を複数（本実施形態では６つ）、その短側面を共用して相互に一体的に連結して成る一体電槽にて構成されており、各電槽内にその長側面と平行な多数の正極板と負極板をセパレータを介して短側面方向に積層してなる極板群と電解液を収納して単電池が構成され、電池モジュール２はこれら６つの単電池を一体電槽内で直列に接続して構成されている。
【００２１】
並列配置した電池モジュール２の並列方向両端にはエンドプレート３が配置され、それらの上端縁と下端縁がそれぞれ適当間隔置きに配設された複数の拘束バンド４にて緊締され、組電池１として一体化されている。
【００２２】
各電池モジュール２の長手方向の両端面の上端部に正極と負極の接続端子５、６が突設され、各電池モジュール２は正極と負極が交互に反対向きとなるように並列配置されている。そして、電池モジュール２の並列方向と直交する方向の一側の接続端子５、６を第１の接続モジュール７で、他側の接続端子５、６を第２の接続モジュール８で接続することにより、各電池モジュール２が直列に接続されている。
【００２３】
第１の接続モジュール７には、その両端の正極と負極の接続端子５、６及び中間の正極の接続端子５に各々対応させて電圧検出端子９が設けられており、これらの電圧検出端子９はリード線１０を介して電池電圧検出装置１１に接続されている。第２の接続モジュール８には電圧検出端子９は設けられていない。
【００２４】
第１の接続モジュール７は、図２、図３に示すように、隣接する１対の接続端子５、６を接続する接続金具１３を樹脂製枠部１４にインサート成形にて一体的に保持して成る複数の単位接続体１２がスリット１５を介して相互に分離して設けられるとともに、各単位接続体１２から下方に一体的に延設された電圧検出端子保持枠１６の端部が連結枠部１７にて相互に一体連設され、単位接続体１２が相互に相対変位可能に構成されている。接続金具１３には、接続端子５、６が貫通する貫通穴１８が形成され、かつ接続端子５を配置する部分の一面には下端部に電圧検出端子９を形成した電圧検出端子板１９が重合配置され、その状態でインサート成形されている。なお、この第１の接続モジュール７においては、図２に示すように、両端の単位接続体１２は単一の接続端子５又は６が当接される接続金具１３と電圧検出端子板１９とが配設されている。
【００２５】
第２の接続モジュール８は、図４に示すように、隣接する１対の接続端子５、６を接続する接続金具２１を樹脂製枠部２２に保持して成る複数の単位接続体２０が設けられるとともに、隣接する単位接続体２０の樹脂製枠部２２がＵ字状連結部２３を介して相互に連設され、単位接続体２０が相互に相対変位可能に構成されている。なお、接続金具２１は樹脂製枠部２２にインサート成形にて一体的に保持してもよいが、予め成形された樹脂製枠部２２に装着してもよい。
【００２６】
また、上記第１及び第２の接続モジュール７、８の上部と外側面は、図５〜図７に示すような合成樹脂製の第１及び第２のカバー２５、２６にて覆われている。なお、第１のカバー２５は電圧検出端子保持枠１６や電圧検出端子９とリード線１０の接続部を覆うように下方に長く延設されている。これらカバー２５、２６の内面の接続端子５、６に対向する部分には、図５に詳細に示すように、接続端子５、６に螺合締結したナット２４の外面より突出した部分の周囲を取り囲むとともにその突出部分の高さｈより高さＨの高い環状リブ２７が突設されている。また、これらカバー２５、２６の少なくとも接続端子５、６に対向する部分の板厚Ｔを、接続端子５、６のナット２４外面より突出した部分の高さｈより厚く形成されている。また、これらカバー２５、２６の外面の少なくとも接続端子５、６に対向する部分とその周辺には格子状に補強リブ２８が形成されている。
【００２７】
また、組電池１全体の正極端子と負極端子である第１の接続モジュール７の両端の接続端子５、６を覆っている第１のカバー２５の両端部には、図８、図９に示すように、折曲可能に構成された折曲部２９を介して開閉部２５ａが形成され、カバー２５を取付けた状態で開閉できるように構成されている。折曲部２９は、カバー２５の接続モジュール７の上部を覆う部分にはスリット２９ａを形成し、前面板には樹脂ヒンジとして機能する薄肉部２９ｂを形成して構成されており、薄肉部２９ｂをヒンジにして開閉部２５ａを開閉できるとともに、開いた状態でカバー２５の前面板の屈曲した断面形状の弾性変形によってその状態が保持される。また、図８の右側端部の下部には、同様の構成のリード線１０の引き出し開閉部３０が形成されている。
【００２８】
また、第１の接続モジュール７においては、図１０に示すように、単位接続体１２、１２間に対向する電池モジュール２の端部間の隙間に侵入して接続端子５、６間の絶縁性を高める絶縁片３１が樹脂製枠部１４から突設されている。また、第２の接続モジュール８においても、図１１に示すように、Ｕ字状連結部２３に、単位接続体２０、２０間に対向する電池モジュール２の端部間の隙間に侵入して接続端子５、６間の絶縁性を高める絶縁片３２が突設されている。なお、絶縁片３２に代えて、図１２に示すように、Ｕ字状連結部２３の先端部を、単位接続体２０、２０間に対向する電池モジュール２の端部間の隙間に侵入して接続端子間の絶縁性を高めるＶ字形状部３３に形成してもよい。
【００２９】
さらに、図６（ｂ）に仮想線で示すように、第１及び第２のカバー２５、２６の第１及び第２の接続モジュール７、８の上部を覆う部分の先端部から、電池モジュール２の上面に接するとともに電池モジュール２間の隙間に侵入して電池モジュール２とこれら接続モジュール７、８の間に埃が侵入するのを防止する防塵舌片３４を垂設するのが好ましい。
【００３０】
以上の構成の組電池１においては、各電池モジュール２の配列方向と直交する方向に接続端子５、６の位置にばらつきがあっても、これら接続端子５、６に第１及び第２の接続モジュール７、８の接続金具１３、２１を締結固定したときに、単位接続体１２、２０ごとに変位可能であるため、無理なくそのばらつきを吸収することができ、各接続端子５、６に大きな荷重が作用しないため接続端子５、６の電槽との間のシール性を向上できる。
【００３１】
また、電池モジュール２の厚みのばらつきによって、電池モジュール２の配列方向に接続端子５、６のピッチにばらつきが生じていても、単位接続体１２、２０ごとに変位可能であるため、第１及び第２の接続モジュール７、８の装着・固定を容易に行うことができる。
【００３２】
また、これら第１及び第２の接続モジュール７、８の上部と外側面を、それぞれ合成樹脂製の第１と第２のカバー２５、２６で覆うことにより、この組電池１を車両の金属ケース（図示せず）内に配置した場合に、車両衝突時に金属ケースが変形しても、これらのカバー２５、２６によって接続端子５、６と金属ケースの接触を防止でき、短絡の恐れをなくすことができる。特に、そのカバー２５、２６の内面の接続端子５、６に対向する部分に環状リブ２７を形成しているので、接触面積の小さい接続端子５、６にカバー２５、２６が押し当てられて接続端子５、６でカバー２５、２６が突き破られる恐れがなく、短絡の恐れをなくすことができる。
【００３３】
更に、カバー２５、２６の少なくとも接続端子５、６に対向する部分の板厚Ｔを、接続端子５、６のナット外面より突出した部分の高さｈより厚くしているので、たとえ環状リブ２７が変形してその機能を果たさなくなった場合でも短絡の恐れをなくすことができる。また、カバー２５、２６の外面に設けた格子状の補強リブ２８により種々の方向からの外力が作用した場合でも、短絡の恐れをなくすことができる。
【００３４】
また、組電池１全体の正極端子５と負極端子６に対して電線を接続する際には、図９に示すように、カバー２５を取付けたままの状態で両端部の開閉部２５ａを開くと、その開いた状態が保持されるので、電線３５の先端の接続端子３５ａを正極端子５と負極端子６に嵌合させ、ナット２４を締結することによって接続することができ、その接続作業中に他の接続端子５、６や第１の接続モジュール７の導体部などの活線部はカバー２５で覆われたままであるために手や工具が接触して短絡を生じる恐れが無く、安全にかつ作業性良く接続することができる。
【００３５】
また、第１及び第２の接続モジュール７、８に、単位接続体１２、１２間及び２０、２０間に対向する電池モジュール２の端部間の隙間に侵入して接続端子間の絶縁性を高める絶縁片３１、３２やＶ字形状部３３を設けているので、接続端子５、６間の絶縁性が向上するとともに、接続端子５、６間に短絡を助長する埃が侵入するのも防止でき、接続端子５、６間の絶縁性を確保できる。
【００３６】
さらに、第１及び第２のカバー２５、２６に、電池モジュール２間の隙間に侵入して電池モジュール２と接続モジュール７、８の間に埃が侵入するのを防止する防塵舌片３４を設けることにより、接続端子５、６間に短絡を助長する埃が侵入するのをさらに防止でき、接続端子５、６間の絶縁性をより確保することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の組電池によれば、以上の説明から明らかなように、接続モジュールを、隣接する１対の接続端子を接続する接続金具を樹脂製枠部にて一体的に保持して成る単位接続体を相互に相対変位可能に連設して構成したので、各電池モジュールの配列方向と直交する方向に接続端子の位置にばらつきがあっても接続金具を締結固定したときに単位接続体ごとの変位によってそのばらつきを吸収することができて各接続端子に大きな荷重が作用しないため接続端子の電槽との間のシール性を向上でき、また電池モジュールの配列方向に接続端子の位置にばらつきがあり、接続端子のピッチにばらつきが生じていても単位接続体ごとに変位可能であるため接続モジュールの固定を容易に行うことができる。
【００３８】
また、接続モジュールの上部と外側面を覆う合成樹脂製のカバーを設けると、車両の金属ケース内に配置しても衝突時などに金属ケースが変形してもカバーによって接続端子と金属ケースの接触を防止でき、短絡の恐れをなくすことができる。
【００３９】
また、そのカバーの内面の接続端子に対向する部分に、接続端子のナット外面より突出した部分の周囲を取り囲むとともにその突出部分の高さより高い環状リブを突設すると、カバーが接触面積の小さい接続端子に押し当てられて接続端子がカバーを突き破る恐れを防止でき、短絡の恐れをなくすことができる。
【００４０】
また、カバーの少なくとも接続端子に対向する部分の板厚を、接続端子のナット外面より突出した部分の高さより厚くすることにより、たとえ環状リブが変形してその機能を果たさなくなった場合でも短絡の恐れをなくすことができる。
【００４１】
また、カバーの外面の少なくとも接続端子に対向する部分とその周辺には格子状に補強リブを設けると、種々の方向からの外力が作用した場合でも、短絡の恐れをなくすことができる。
【００４２】
また、接続モジュールに、単位接続体間に対向する電池モジュールの端部間の隙間に侵入して接続端子間の絶縁性を高める絶縁手段を設けると、絶縁手段にて接続端子間の絶縁性が向上するとともに、接続端子間に短絡を助長する埃が侵入するのも防止でき、接続端子間の絶縁性を確保できる。
【００４３】
さらに、カバーに、電池モジュールの上面に接するとともに電池モジュール間の隙間に侵入して電池モジュールと接続モジュールの間に埃が侵入するのを防止する防塵舌片を設けると、接続端子間に短絡を助長する埃が侵入するのを防止でき、接続端子間の絶縁性をより確保することができる。
【００４４】
また、両端の電池モジュールの接続端子を覆うカバーの両端部に、カバーを取付けた状態で開閉できるように折曲部を介して開閉部を設けると、組電池全体の正極端子と負極端子に電線を接続する際に、手や工具などが活線部に接触して短絡を生じるのを防止できて作業性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の組電池の一実施形態の斜視図である。
【図２】同実施形態の要部の拡大斜視図である。
【図３】同実施形態における一方の接続モジュールを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】同実施形態における他方の接続モジュールを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】同実施形態におけるカバーの装着状態を示し、（ａ）は横断平面図、（ｂ）は正面図である。
【図６】同実施形態における第１のカバーを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断側面図である。
【図７】同実施形態における第２のカバーの正面図である。
【図８】同実施形態における第１のカバーの両端部の正面図である。
【図９】同実施形態における組電池に対して電線を接続する作業時の状態を示す部分斜視図である。
【図１０】同実施形態における第１の接続モジュールの装着状態の横断平面図である。
【図１１】同実施形態における第２の接続モジュールの装着状態の横断平面図である。
【図１２】同実施形態における第２の接続モジュールの変形例の装着状態の横断平面図である。
【図１３】従来例の組電池を接続モジュールを分離して示した斜視図である。
【符号の説明】
１ 組電池
２ 電池モジュール
５ 正極の接続端子
６ 負極の接続端子
７ 第１の接続モジュール
８ 第２の接続モジュール
１２、２０ 単位接続体
１３、２１ 接続金具
１４、２２ 樹脂製枠部
１５ スリット
１６ 電圧検出端子保持枠
２３ Ｕ字状連結部
２４ ナット
２５ 第１のカバー
２５ａ 開閉部
２６ 第２のカバー
２７ 環状リブ
２８ 補強リブ
２９ 折曲部
３１、３２ 絶縁片
３３ Ｖ字形状部
３４ 防塵舌片

Claims (13)

  1. 長手方向両端部にそれぞれ正極と負極の接続端子が配設された複数の角型の電池モジュールを、正極と負極の接続端子が交互に配列されるように並列配置し、接続モジュールで隣接する接続端子を順次接続して各電池モジュールを直列接続した組電池において、接続モジュールは、隣接する１対の接続端子を接続する接続金具を樹脂製枠部にて一体的に保持して成る単位接続体を相互に相対変位可能に一体連設して構成されることを特徴とする組電池。
  2. 接続モジュールは、隣接する単位接続体をスリットを介して分離し、各単位接続体から延設した電圧検出端子保持枠の端部を相互に一体連設して構成されることを特徴とする請求項１記載の組電池。
  3. 接続モジュールは、隣接する単位接続体をＵ字状連結部を介して相互に一体連設して構成されることを特徴とする請求項１記載の組電池。
  4. 接続モジュールの上部と外側面を覆う合成樹脂製のカバーを設けたことを特徴とする請求項１記載の組電池。
  5. カバーの内面の接続端子に対向する部分に、接続端子のナット外面より突出した部分の周囲を取り囲むとともにその突出部分の高さより高い環状リブを突設したことを特徴とする請求項４記載の組電池。
  6. カバーの少なくとも接続端子に対向する部分の板厚を、接続端子のナット外面より突出した部分の高さより厚くしたことを特徴とする請求項４又は５記載の組電池。
  7. カバーの外面の少なくとも接続端子に対向する部分とその周辺には格子状に補強リブを設けたことを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の組電池。
  8. 接続モジュールに、単位接続体間に対向する電池モジュールの端部間の隙間に侵入して接続端子間の絶縁性を高める絶縁手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の組電池。
  9. 単位接続体に、単位接続体間に対向する電池モジュールの端部間の隙間に侵入して接続端子間の絶縁性を高める絶縁片を設けたことを特徴とする請求項２記載の組電池。
  10. Ｕ字状連結部に、単位接続体間に対向する電池モジュールの端部間の隙間に侵入して接続端子間の絶縁性を高める絶縁片を設けたことを特徴とする請求項３記載の組電池。
  11. Ｕ字状連結部の先端部に、単位接続体間に対向する電池モジュールの端部間の隙間に侵入して接続端子間の絶縁性を高めるＶ字形状部を形成したことを特徴とする請求項３記載の組電池。
  12. カバーに、電池モジュール上面に接するとともに電池モジュール間の隙間に侵入して電池モジュールと接続モジュールの間に埃が侵入するのを防止する防塵舌片を設けたことを特徴とする請求項４記載の組電池。
  13. 両端の電池モジュールの接続端子を覆うカバーの両端部に、カバーを取付けた状態で開閉できるように折曲部を介して開閉部を設けたことを特徴とする請求項４記載の組電池。
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