JP5211128B2

JP5211128B2 - 組電池

Info

Publication number: JP5211128B2
Application number: JP2010221461A
Authority: JP
Inventors: 巧大矢
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: US20120082886A1; CN202282415U; US8580427B2; JP2012079456A

Description

本発明は、複数配列された単電池間の電極端子をバスバーなどの電極端子接続部材で接続する組電池に関する。

従来、組電池において単電池の電極端子とバスバーなどの電極端子接続部材との接続は、ボルト接合や溶接などによって行われている。
また、特許文献１に記載された配線接続部（電極端子）は、平面−（マイナス）状や＋（プラス）状のスリット部が設けられていて、このスリット部に配線板（電極端子接続部材）が嵌め込まれている。
また、特許文献２に記載されたバッテリターミナルでは、バッテリ接続端子は、先端に向かうに従って縮径するテーパ形状のバッテリポストの外周に設けられていて、テーパ円筒状をなす導電性テーパ管と外面に雄ネジ部が形成された合成樹脂部とを一体成形し、かつ縦スリットが形成されている。そして、このバッテリ接続端子の雄ネジ部に螺合する雌ネジ部を内面に持つ合成樹脂製の絶縁キャップによってバッテリ接続端子を締め付けると、スリットを持つバッテリ接続端子が半径方向内側にすぼまり、導電性テーパ管がバッテリポストに密着して固定されている。

特開２００６−６０１８１号公報（例えば図２３参照）特開２００３−１０９５７８号公報（例えば図７参照）

しかしながら、上記従来技術における電極端子と端子接続部材との接続構造には、以下のような問題点があった。すなわち、ボルト接合では、使用時の振動などによってボルトが緩んでしまうおそれがあった。このため、ボルト接合を用いた構造では、長期的に接続を確実に維持できないという問題があった。また、溶接によって固定する構造では、一度固定してしまうと着脱不能となってしまうとともに、振動により溶接部に割れが生じてしまうおそれがあった。
また、特許文献１に記載された配線接続部では、スリット部に配線板がはめ込まれる構造であるので、配線接続部のスリット部に単に配線板を嵌めこんだだけでは、配線接続部と配線板とが密着した状態で接続されているかは不明であり、使用時の振動などにより配線板が配線接続部から外れてしまうことが考えられる。
また、特許文献２に記載されたバッテリ接続端子は、絶縁キャップ側に向って径が小さくなるテーパ形状であるので、振動によりバッテリ接続端子と絶縁キャップとが外れてしまうことが考えられる。また、特許文献２に記載されたバッテリ接続端子では、ネジ構造を採用していて振動によって緩んでしまうおそれがあり、部材点数が多いものの結局ボルト接合の問題点を解消するには至らなかった。

本発明は、上述する問題に鑑みてなされたもので、長期的に電極端子と電極端子接続部材とが確実に接続された状態を維持できる組電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る組電池では、電極端子を有する単電池が隣接する他の単電池の電極端子と電極端子接続部材により接続された組電池において、前記電極端子は、先端から電池容器側に向って幅寸法が小さくなる錐状に形成され先端から前記電池容器側に延び少なくとも先端側の部分を複数の分割体に分割する溝部と、外周面に形成された凹部とを有し、外周側から内側へ加力すると、前記複数の分割体の溝部の幅が狭まり、前記電極端子接続部材は、外周側から内側への加力によって前記分割体を互いに近接させた前記電極端子が押入され前記凹部と嵌合する嵌合穴を有することを特徴とする。

本発明では、電極端子は、先端から電池容器側に向って幅寸法が小さくなる錐状に形成されると共に先端から電池容器側に延びて電極端子の少なくとも先端側の部分を周方向に複数の分割体に分割する溝部が形成され、かつ分割体が互いに近接離間するように弾性変形可能である。このため、電極端子に外側から内側に加力し、分割体を互いに近接させるように弾性変形させて溝部の幅を狭めると、電極端子の幅寸法を小さくすることができるので、電極端子接続部材の嵌合穴に電極端子を挿入して嵌合させることができる。
そして、電極端子への加力を解除することで、電極端子は分割体同士の離間距離を拡げるようにして内側から外側に広がり、電極端子接続部材の嵌合穴の内周面を押圧するようにして嵌合穴に嵌合されることとなる。ここで、電極端子と嵌合穴とが共に、電極端子の先端から電池容器側に向かうに従って幅寸法が小さくなる錐状であることにより、幅寸法が大きくなる先端側への電極端子から電極端子接続部材の脱落を防ぐことができるので、電極端子と電極端子接続部材との接続を確実に維持することができる。

また、本発明に係る組電池では、前記電極端子は、外周面に前記電極端子接続部材と嵌合する凹部を有することが好ましい。
本発明では、電極端子は、外周面に電極端子接続部材と嵌合する凹部を有することにより、電極端子から電極端子接続部材が脱落することを防ぐと共に、電極端子に対する電極端子接続部材の位置決めが行いやすい。

また、本発明に係る組電池では、前記電極端子の先端面に設置される基部と、前記基部から前記電極端子側に突出し前記溝部に嵌合される突起部と、前記基部と連結し前記電極端子接続部材を係止する係止部とを有する固定部材を備えることを特徴とする。
本発明では、電極端子の先端面に設置される基部と、基部から電極端子側に突出し前記溝部に嵌合される突起部と、基部と連結し電極端子接続部材を係止する係止部とを有する固定部材を備えることにより、突起部が溝部の幅を広げて電極端子を電極端子接続部材の嵌合穴の内周面に押圧すると共に、付勢部が電極端子接続部材を電極端子の幅寸法が大きくなる先端側に押圧するので、電極端子と電極端子接続部材の接続を更に維持することができる。

本発明によれば、長期的に電極端子と電極端子接続部材とが確実に接続された状態を維持できる。

本発明の第一の実施の形態による組電池の一例を示す図である。単電池及びバスバーを示す斜視図である。（ａ）〜（ｄ）は図１のＡ−Ａ線断面において、電極端子へのバスバーの装着を説明する図である。第一の実施の形態による組電池の固定部材の一例を示す図で、図１のＡ−Ａ線断面図である。（ａ）〜（ｄ）は本発明の第二の実施の形態による組電池の電極端子およびバスバーを説明する図である。（ａ）、（ｂ）は第一の実施の形態による組電子の電極端子の変形例を示す図である。

以下、本発明の第一の実施の形態による組電池について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１に示すように、第一の実施の形態による組電池１は、二次元的に複数配列された単電池２と、これらの単電池２を収容するケース３と、隣接する単電池２の電極端子４を接続するバスバー（電極端子接続部材）５と、電極端子４とバスバー５とを固定する固定部材６とから概略構成される。単電池２同士をバスバー５で接続する一例として、第一の単電池２の正極端子を第二の単電池２の負極端子とバスバー５で接続し、第一の単電池２の負極を第三の単電池２の正極とバスバー５で接続する。このようにして、隣接する単電池２がバスバー５で接続されることにより組電池１が構成される。

図２に示すように、単電池２は、図示しない複数の電極板が収容された略直方体の電池容器１１と、電池容器１１の上面１１ａから上方に突出する正極および負極の電極端子４とを備える。
電極端子４は、弾性変形可能な導電性材料などによって、先端４ａ側から電池容器１１側に向って径が小さくなる円錐状に形成されている。電極端子４を形成する弾性変形可能な導電性材料としては、ベリリウム銅やＡ６０００系列のアルミ合金が例示できる。

電極端子４には、先端４ａから電池容器１１の上面１１ａ方向にわたり、電極端子４を周方向に４つの分割体４ｃに分割する平面視十字状の溝部１２が形成されている。溝部１２は所定の幅ｄを有していて、電極端子４を外周４ｂ側から内側へ加力すると４つの分割対４ｃが弾性変形して互いに近接し溝部１２の幅ｄが狭まり、電極端子４の外径を小さくすることができる。このとき、電極端子４は弾性変形可能であるので、電極端子４への外周４ｂ側からの加力を解除すれば、４つの分割体４ｃは互いに離間し溝部１２の幅ｄをもとに戻すことができる。
また、電極端子４には、その底部１３に凹部１３ａが外周４ｂ面の周方向に形成されている。

バスバー５は、銅などの導電性材料で形成された板状の部材であり、両端側には正極および負極の電極端子４が厚さ方向に貫通して嵌合する嵌合穴１４がそれぞれ形成されている。嵌合穴１４の内周面１４ａは、バスバー５の上面から下面に向って径が小さくなる円錐状に形成されている。後述するように、電極端子４にバスバー５が装着されたとき、バスバー５の嵌合穴１４と電極端子４の凹部１３ａが嵌合するように、内周面１４ａが形成されている。

次に、電極端子４へのバスバー５の装着方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示す電極端子４（例えば正極端子）を外周４ｂ側から工具等で挟み、４つの分割体４ｃを互いに近接させて溝部１２の幅ｄを狭め、図３（ｂ）に示すように電極端子４の外径を小さくする。

続いて、図３（ｃ）に示すように、バスバー５の嵌合穴１４を電極端子４に押入する。このとき、バスバー５を、嵌合穴１４の円錐状の内周面１４ａの径が小さい面、すなわち、バスバー５の下面が電池容器１１の上面１１ａと対向する向きとし、電極端子４の凹部１３ａと対向する位置まで押入する。

そして、図３（ｄ）に示すように、電極端子４を挟むことを止め、４つの分割体４ｃを互いに離間させて狭くした溝部１２の幅ｄを広げることにより、バスバー５は、電極端子４の凹部１３ａと嵌合する。このとき、電極端子４は、４つの分割体４ｃの凹部１３ａが径方向外側に広がり、嵌合穴１４の内周面１４ａを押圧し、バスバー５に装着されバスバー５と接続される。
そして、このバスバー５を隣接する単電池２の電極端子４（例えば負極端子）と、同様にして接続する。このようにして、隣接する単電池２の異なる電極端子間をバスバー５で接続することにより組電池１が構成される。

次に、電極端子４にバスバー５が装着されて、この電極端子４とバスバー５とを固定する固定部材６について説明する。
図４に示すように、固定部材６は、電極端子４の先端４ａ面に配設される基部１７と、基部１７から電極端子４側に突出して、溝部１２内に嵌合される突起部１８と、基部１７と連結しバスバー５を係止する複数の係止部１９とを備えている。

突起部１８は、バスバー５が装着された状態の電極端子４の溝部１２の幅ｄよりもやや大きい幅に形成されていて、突起部１８が溝部１２に嵌合させることによって、溝部１２を押し広げる部材である。
係止部１９は、基部１７に複数設けられている。図４に示すように、この係止部１９は、先端部１９ａがフック状に形成され、バスバー５の端部５ａに先端部１９ａを引っ掛けることにより、基部１７を係止する。このように、固定部材１６は、係止部１９により基部１７とバスバー５を係合させることで、電極端子４とバスバー５を固定させることができる。
この固定部材６は、絶縁材料で形成されてもよいし、導電性材料で形成されてもよく、例えば電圧を計測する配線などを接続する接続端子としての機能を備えるものとしてもよい。

次に、上述した第一の実施の形態による組電池の効果について図面を用いて説明する。
本実施の形態による組電池１によれば、電極端子４は、円錐状に形成されていると共に、電極端子４を周方向に４つの分割体４ｃに分割する溝部１２が形成されて、分割体４ｃが互いに近接離間するように弾性変形可能であり、外周４ｂから内側への加力により溝部１２の幅ｄを狭めて分割体４ｃを近接させることにより電極端子４の径寸法が縮小し、加力を止めることによりもとに戻る構成である。このため、バスバー５は、嵌合穴１４の内径が嵌合穴１４から電極端子４を取り外した状態での電極端子４の凹部１３ａの位置における外径よりも小さく設定されているので、電極端子４の溝部１２の幅ｄを狭めた状態のとき電極端子４に挿入可能となり、また、狭めた溝部１２の幅ｄを広げると電極端子４の凹部１３ａがバスバー５の嵌合穴１４を押圧することで電極端子４と接続する。
このため、本実施例の組電池１では、電極端子４とバスバー５との接続を維持することができると共に、バスバー５が電極端子４から脱落することを防ぐ効果を奏する。

また、電極端子４およびバスバー５に固定部材６を装着し、突起部１８が溝部１２の幅ｄを広げることによって、電極端子４がバスバー５を押圧すると共に、固定部材１６が電極端子４とバスバー５を固定させるので、バスバー５が電極端子４から脱落することを防止できると共に、電極端子４とバスバー５との位置あわせも容易に行うことができる。

次に、第二の実施の形態について、図５に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
図５（ａ）に示すように、第二の実施の形態による組電池２１では、電極端子４の外周４ｂの先端４ａ側が面取りされていて傾斜面２２が形成されている。また、バスバー５は、嵌合穴１４の下部側も面取りされていて傾斜面２３が形成されている。
嵌合穴１４の内周面１４ａには、嵌合穴１４の内側に突出する凸部２４が周方向に一周するように形成されている。そして、電極端子４には、外周４ｂ面に周方向に一周するようにこの凸部２４と嵌合する凹部２５が形成されている。

第二の実施の形態による電極端子４へのバスバー５の装着は、図５（ｂ）に示すように、電極端子４の傾斜面２２とバスバー５の嵌合穴１４の傾斜面２３とを当接させながら、バスバー５を電池容器１１の上面１１ａ側に押し付ける。電極端子４の傾斜面２２とバスバー５の嵌合穴１４の傾斜面２３とが互いに当接しながら押されるため、電極端子４の分割体４ｃが互いに近接して溝部１２の幅ｄが狭まり、図５（ｃ）に示すように、バスバー５の嵌合穴１４に電極端子４が押入される。そして、図５（ｄ）に示すように、下方に移動させたバスバー５は、凸部２４が電極端子４の凹部２５と嵌合することにより、電極端子４へ装着さされ接続される。
続いて、上述した第一の実施の形態と同様に、図示しない固定部材６を用いて電極端子４とバスバー５を固定する。

第二の実施の形態による組電池１では、上述した第一の実施の形態と同様の効果を奏すると共に、電極端子４にバスバー５を装着させる際に、バスバー５を電極端子４側に押し込めば電極端子４の弾性変形を利用して溝部１２の幅ｄを狭めることができるので、容易に装着することができる。

以上、本発明による組電池の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、電極端子４の溝部１２は平面視十字状に形成されていて、電極端子４を４つの分割体４ｃに分割しているが、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、電極端子４を２つの分割体４ｃや３つの分割体４ｃに分割する溝部１２を設けてもよく、他の個数の分割体４ｃに分割する溝部１２を設けてもよい。
また、上述した実施の形態では、電極端子４は、円錐状に形成されているが、四角錐などの他の錐状に形成されていてもよく、バスバー５の嵌合穴１４も電極端子４の形状に対応し円錐状に代わって他の錐状に形成されていてもよい。
また、上述した実施の形態では、電極端子４の溝部１２は、先端４ａから電池容器１１の上面１１ａ方向にわたって形成されているが、電極端子４の先端４ａ側の一部に溝部１２が形成されていて分割体４ｃが弾性変形可能な構成としてもよい。
また、上述した実施の形態では、電極端子４は、ベリリウム銅やＡ６０００系列のアルミ合金などによって形成されているが、このほかの弾性変形可能な導電性材料で形成されていてもよい。
また、上述した実施の形態では、固定部材６が設けられているが、固定部材６を設けなくてもよい。
また、上述した実施の形態では、電極端子４の外周４ｂ面に凹部１３ａ、凹部２５が形成されているが、凹部１３ａ、凹部２５を設けずに、電極端子４の外周４ｂ面とバスバー５の嵌合穴１４の内周面１４ａとを接触させる構成としてもよい。

１、２１組電池
２単電池
４電極端子
４ａ先端
４ｃ分割体
５バスバー（電極端子接続部材）
６固定部材
１２溝部
１３ａ、２５凹部
１４嵌合穴
１７基部
１８突起部
１９係止部

Claims

電極端子を有する単電池が隣接する他の単電池の電極端子と電極端子接続部材により接続された組電池において、
前記電極端子は、先端から電池容器側に向って幅寸法が小さくなる錐状に形成され先端から前記電池容器側に延び少なくとも先端側の部分を複数の分割体に分割する溝部と、外周面に形成された凹部とを有し、外周側から内側へ加力すると、前記複数の分割体の溝部の幅が狭まり、
前記電極端子接続部材は、外周側から内側への加力によって前記分割体を互いに近接させた前記電極端子が押入され前記凹部と嵌合する嵌合穴を有することを特徴とする組電池。
前記電極端子は、外周面に前記電極端子接続部材と嵌合する凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の組電池。
前記電極端子の先端面に設置される基部と、前記基部から前記電極端子側に突出し前記溝部に嵌合される突起部と、前記基部と連結し前記電極端子接続部材を係止する係止部とを有する固定部材を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の組電池。