JP5423174B2 - 電池接続アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、電池接続アセンブリに関する。

電気自動車やハイブリッド車用の電池モジュールは、正極及び負極の電極端子を有する単電池が横並びに複数個配置されている。そして、隣り合う単電池の電極端子間を接続部材（バスバー）で接続することにより複数の単電池が直列や並列に接続されるようになっている（特許文献１参照）。

特開平１１−０６７１８４号公報

ところで、上記構成では、複数箇所の電極端子間を接続部材で接続する必要があるため、電極端子間に接続部材を接続する作業を繰り返すという煩雑な作業が必要になる。

そこで、接続する電極端子間の数に応じて、インサート成形等により金型内に配置した複数の接続部材を樹脂内に一体成形した電池接続プレートを形成することが考えられる。
このようにすれば、複数の単電池から突出する複数の電極端子に１つの電池接続プレートを取り付けるだけで、隣り合う単電池の電極端子間を複数箇所についてまとめて接続することができ、作業効率を向上させることが可能になる。

しかしながら、複数の接続部材を一体成形した電池接続プレートを用いる場合には、単電池の数が多くなると、電池接続プレートを成形するための金型が大型化し、そのためのコストが大きくなってしまう。また、単電池の数を変更する場合には、単電池の数に応じた長さの別の金型を新たに用意して、異なる長さの電池接続プレートを成形する必要が生じ、金型の形成等のコストが大きくなってしまう。そのため、製造コストを低減することが課題となっていた。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、製造コストを低減しつつ複数の接続部材の取付作業を簡略化できる電池接続アセンブリを提供することを目的とする。

本発明に係る電池接続アセンブリは、正極及び負極の電極端子を有する単電池を複数個並べた単電池群を有する電池モジュールにおいて前記単電池群を接続するための電池接続アセンブリであって、所定個数の前記単電池毎に係合部を前記単電池の並び方向に沿って設けてなる連結部材と、前記係合部と係合可能な被係合部を有して前記連結部材に取り付けられた複数の接続ユニットとを備え、前記接続ユニットには隣り合う前記単電池の前記電極端子間を接続するための接続部材が備えられているところに特徴を有する（手段１）。
手段１の構成によれば、複数箇所の電極端子間を接続する際に、電池接続アセンブリを単電池群に取り付ければよいから、電極端子間を接続する際の取付作業を簡略化することができる。

また、電池接続アセンブリは、複数の接続ユニットにより電極端子間が接続される。そのため、単電池の接続個数が変わる場合には、接続ユニットの数を変更すればよい。即ち、１つの接続ユニットを作成するための１つの金型を用意すれば複数の接続ユニットを製造することが可能になる。よって、一体化された電池接続プレートを製造する場合のように単電池の接続個数が多くなって金型等が大型化したり、単電池の接続個数に応じてその都度、電池接続プレートを形成するための金型等を別に用意したりする必要がなくなる。よって、製造コストを低減することができる。

手段１の構成に加えて、前記連結部材は、複数の前記係合部の相互間に撓み変形可能な撓み部を有するようにしてもよい（手段２）。
手段２の構成によれば、電池接続アセンブリについて、単電池群との寸法の誤差が生じた場合に、撓み部が撓むことにより誤差を吸収することができる。

手段１又は手段２の構成に加えて、前記接続ユニットには、前記連結部材に複数個が取り付けられたときに互いに連なって連続的な電線収容溝を構成する単位溝部が設けられ、前記電線収容溝には前記接続部材に接続された電圧検知線が収容されているようにしてもよい（手段３）。
手段３の構成によれば、電圧検知線の配索が容易になる。

手段３の構成に加えて、前記単位溝部は一対の側壁を対向させて区画形成され、一方の側壁の外側面には前記被係合部が設けられ、他方の側壁の外側面には可撓性連結部を介して前記接続部材を保持するための保持部が連設されているようにしてもよい（手段４）。
手段４の構成によれば、単位溝部側が連結部材で連結された状態にあっても、接続部材を保持する保持部側は、可撓性連結部により撓ませることができるから、接続部材の電極端子への取り付けを容易にすることができる。

手段４の構成に加えて、前記可撓性連結部には、電線通し凹部が形成されており、この電線通し凹部内に電圧検知線が配されるようにしてもよい（手段５）。
手段５の構成によれば、電線通し凹部に電圧検知線が配されることで電圧検知線を保護することができる。

手段４又は手段５の構成に加えて、前記一方の側壁には、前記単位溝部を開閉可能に覆うカバーが前記他方の側壁に係止可能に設けられているようにしてもよい（手段６）。
手段６の構成によれば、カバーにより電圧検知線を保護することができる。また、電圧検知線の配索の際にはカバーを開放すればよいから、電圧検知線の配索が容易になる。

手段１ないし手段６のいずれかの構成に加えて、前記連結部材の係合部は、当該連結部材に形成された貫通孔の孔縁部であり、前記接続ユニットの被係合部は、前記貫通孔を貫通した先端部が前記貫通孔の孔縁部に係止する係合凸部であるようにしてもよい（手段７）。
手段７の構成によれば、簡易な構成で、被係合部を係合部に係合させることができる。

本発明によれば、製造コストを低減しつつ複数の接続部材の取付作業を簡略化できる電池接続アセンブリを提供することができる。

単電池群に電池接続アセンブリを取り付けられた電池モジュールの図 接続部材を表す斜視図 接続ユニットの基部を表す斜視図 図３の上面図 図３のＡ−Ａ断面図 図３の後面図 図３の側面図 連結部材を表す側面図 連結部材を表す上面図 基部を並べた図 連結部材に基部を取り付けた状態を表す図 図１１の側面図 図１１の上面図 接続部材と電圧検知線を取り付けた状態の図 図１４のカバーを閉じた図 単電池群に電池接続アセンブリを取り付けた状態の図

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態を図１〜図１６を参照しつつ説明する。
本実施形態の電池モジュールＭは、図１に示すように、横並びに配置した複数（１０個）の単電池１０（単電池群）と、複数の単電池１０（単電池群）を接続する電池接続アセンブリ２０と、を備え、例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車等の駆動源として使用されるものである。以下では、左右方向（幅方向）については図１を基準とし、図１の上方を前方、下方を後方として説明する。

単電池１０は、内部に図示しない発電要素が収容された本体部１１と、本体部１１の端面から垂直に突出するボルト状の電極端子１２Ａ，１２Ｂ（正極を１２Ａ，負極を１２Ｂとして図示）と、を有する。

電極端子１２Ａ，１２Ｂは、本体部１１の上下（図１の紙面手前側と紙面裏側）の端部に設けられており（図１では上端部側のみ図示）、上下の端部における極性は逆になっている。
また、各単電池１０の極性（正負）の向きは、互いに隣り合う単電池１０が逆向きになるように配置されており、これにより、互いに異極の電極端子１２Ａ，１２Ｂが隣り合うように構成されている。これら複数の単電池１０は図示しない保持板によって固定されている。

電池接続アセンブリ２０は、複数（５個）の接続ユニット２０Ａと、接続ユニット２０Ａを連結する連結部材５０とを備える。
各接続ユニット２０Ａは、共に同形状であって、隣り合う電極端子１２Ａ，１２Ｂを（電気的に）接続する接続部材２１と、単電池１０の電圧を測定するための電圧検知線３９と、接続部材２１及び電圧検知線３９を収容する基部２４とを備えている。

接続部材２１は、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属からなり、図２に示すように、概ね長方形状の金属板材からなる導電接続部２２と、電圧検知線３９を挟持する一対の挟持片２３，２３とが一体に形成（成形）されている。
導電接続部２２には、電極端子１２Ａ，１２Ｂが挿通される端子挿通孔２２Ａ，２２Ｂが左右一対形成されている。

一対の挟持片２３，２３は、導電接続部２２の前端部（前縁部）における幅方向の一端側（可撓性連結部４０側）に設けられており、共に、その基端部から上方側に向けて円弧状に湾曲した形状となっている。この一対の挟持片２３，２３の間に電圧検知線３９の芯線が通されると、電圧検知線３９の芯線が一対の挟持片２３，２３の間に挟持されてレーザ溶接機等で溶接される。

基部２４は、図３に示すように、合成樹脂製であって、接続部材２１が収容される接続部材保持部２５（本発明の「保持部」に相当）と、接続部材保持部２５に沿って設けられる単位溝部３０Ａと、接続部材保持部２５と単位溝部３０Ａとを連結（接続）する可撓性連結部４０とを有し、隣り合う２個（所定個数）の単電池１０に対して１個の基部２４が２個の単電池１０の上面に載置される。

接続部材保持部２５は、接続部材２１が入る大きさの壁部２６で囲まれた長方形状をなす領域であり、その幅方向の寸法は、所定個数（２個）の単電池１０の幅方向の寸法よりわずかに小さい。この接続部材保持部２５に接続部材２１が収容されることで当該接続部材２１が保持される。

接続部材保持部２５の底部は、電極端子１２Ａ，１２Ｂが挿通される開口部が底部のほぼ全体に形成されており、底部の幅方向の中間部には、前後の壁部２６を連結する支持部２７が形成されている。
支持部２７は、この上に配された接続部材２１を支持するものであり、一定の幅寸法で形成されている。

前後の壁部２６のうち、支持部２７の上方（壁部２６の内面側の幅方向の中間部）には、内方側に突出する一対の係止凸部２８，２８が形成されている。この係止凸部２８は、下方側が傾斜状に大きくなるテーパ面とされている。これら前後一対の係止凸部２８，２８のうち、後方の係止凸部２８は、左右一対のスリット２９Ａ，２９Ａの間に形成された撓み片２９の先端部（下端部）に形成されている。そして、接続部材２１の収容時には、係止凸部２８，２８のテーパ面に当接した接続部材２１が撓み片２９を外方に撓み変形させるとともに、接続部材２１が底面（の支持部２７）に至ると、撓み片２９が弾性復帰し、接続部材２１が底面と係止凸部２８，２８との間に挟まれた状態で係止される。
後方の壁部２６のうち、可撓性連結部４０に連なる部分は、壁部２６が分断されることで形成された電線通し部２６Ａを有する。

可撓性連結部４０は、電圧検知線３９が通されるコ字状の電線通し凹部４１が形成されている。電線通し凹部４１は電線通し部２６Ａと同じ幅寸法であって、図５に示すように、平坦な底部４１Ａと、一対の側壁４１Ｂ，４１Ｂとからなり、一対の側壁４１Ｂ，４１Ｂにおける前後方向の中間部には、共に内方側に突出する一対の電線収容凸部４２，４２が形成されている。電線収容凸部４２，４２は、その間に形成される隙間が下方ほど傾斜状に狭くなるテーパ面を有する。この一対の電線収容凸部４２，４２の間の隙間に電圧検知線３９が通されることにより、電圧検知線３９が外部にはみ出さないように電線通し凹部４１に収容される。

単位溝部３０Ａは、図３に示すように、底板３０Ｂと、底板３０Ｂの両側縁から起立し、互いに対向配置された一対の側壁３１，３１により区画形成されており、幅方向の長さは接続部材保持部２５と同じ長さである（所定個数（２個）の単電池の幅寸法よりもわずかに小さい）。
これにより、接続ユニット２０Ａが左右に連結された場合には、隣り合う接続ユニット２０Ａの単位溝部３０Ａ同士が連なることにより電線収容溝３０（図１４参照）が形成され、電線収容溝３０内に電池ＥＣＵ等に延びる電圧検知線３９を収容することができる。

図３に示すように、一対の側壁３１，３１のうち、前方側（可撓性連結部４０側）の側壁３１であって、可撓性連結部４０が連なる部分には、電線通し凹部４１と単位溝部３０Ａとを連通する電線通し溝部３８が形成されている。
電線通し溝部３８は、側壁３１を左右に分断するように形成されており、電圧検知線３９を通すことができる寸法の隙間が底面に至るまで形成されている。

一対の側壁３１，３１のうち、後方側（可撓性連結部４０側とは反対側）には、単位溝部３０Ａの全体を覆うカバー３２が取り付けられている。カバー３２は、長方形状であって、薄肉の可撓部３３を介して後方の側壁３１に接続されており、この可撓部３３が撓み変形することでカバー３２が回動可能となっている。

カバー３２の先端部には、係止爪部３４が突出している一方、前方の側壁３１は、係止爪部３４が係止される係止孔部３５を有する。
係止爪部３４は、その外方側の面が先端側ほど厚みが薄くなる傾斜面とされる。
係止孔部３５は、上下に貫通する貫通孔を有し、この貫通孔の開口部は、係止爪部３４の傾斜面に当接する傾斜面を有する。そして、係止爪部３４が貫通孔を貫通するまで挿入されると、その孔縁部に係止爪部３４が係止されてカバー３２がロックされる。

一対の側壁３１，３１のうち、後方側の側壁３１の後面には、連結部材５０と係合する被係合部３６が形成されている。
被係合部３６は、一対の係合凸部３７，３７からなり、各係合凸部３７は、その基端部が円柱形状（一定の径の円形状）の縮径部であって、先端部が縮径部よりも径が大きく球状の径大部とされている。

電圧検知線３９は、図１４に示すように、芯線（導体）が絶縁層で覆われた被覆電線であり、その端末（接続部材２１との接続部分）では、絶縁層が剥ぎ取られて芯線が露出している。

各接続部材２１に溶接された電圧検知線３９は、可撓性連結部４０の電線通し凹部４１を通った後に、電線通し溝部３８に集められて図示しない電池ＥＣＵに接続される。この電池ＥＣＵは、マイクロコンピュータ、素子等が搭載されたものであって、単電池１０の電圧・電流・温度等の検知、各単電池１０の充放電コントロール等を行うための機能を備えた周知の構成のものである。

なお、電池モジュールＭは単電池１０を直列に接続してなるものであるため、図示はしないが、電池モジュールＭの下面側にも隣り合う異極の電極端子を接続するように電池接続アセンブリが取り付けられている。

連結部材５０は、図８に示すように、厚みの薄い長尺の部材であって、所定の単位寸法（並び方向における所定個数（２個）の単電池１０の幅寸法）ごとに、同一の形状が繰り返されるものである。
この連結部材５０には、単位寸法ごとに、基部２４の被係合部３６と係合する係合部５１が設けられている。

係合部５１は、一対の係合孔部５２，５２からなり、各係合孔部５２は、幅方向（左右方向）に長いスリット状の貫通孔を有する。各係合孔部５２（貫通孔）の幅方向の中央部は、円形状の径大通し孔とされている。

また、連結部材５０には、図９に示すように、単位寸法ごとに、撓み変形可能な撓み部５３が形成されている。
撓み部５３は、Ｕ字状をなしている。具体的には、長手方向に対して、側方に湾曲した後、Ｕ字状に折り返し、再び長手方向に延びる形状を単位寸法ごとに繰り返す。

次に、電池接続アセンブリ２０の組立及び取り付け方法について説明する。
本実施形態では、図１に示すように、１０個の単電池１０を直列接続する場合について説明する。
１０個の単電池１０の一方の面には、５個の接続ユニット２０Ａが取り付けられるため、５個の接続ユニット２０Ａを構成する５個の接続部材２１と、５個の基部２４（図１０）と、接続ユニット２０Ａの接続個数に応じた長さの連結部材５０とを用意する。

そして、連結部材５０の係合孔部５２に、接続ユニット２０Ａの係合凸部３７を、順番に挿入していく。図１１に示すように、５個の基部２４の全てについて、係合凸部３７が係合孔部５２に挿入されると、５個の基部２４が連結部材５０を介して連結された状態となる。

次に、図１４に示すように、全ての基部２４について接続部材保持部２５に接続部材２１を収容するとともに、５本の電圧検知線３９の端末部の被覆を剥がし、芯線の先端部をそれぞれ露出させ、５本の露出した芯線の先端部を一対の挟持片２３，２３の間にそれぞれ挟持させて溶接する。

各電圧検知線３９を、それぞれ対応する可撓性連結部４０の電線通し凹部４１及び側壁３１の電線通し溝部３８に通すとともに、電池ＥＣＵ側（可撓性連結部４０が設けられている左方寄りの位置に応じて左方側）へ向けて電線収容溝３０（単位溝部３０Ａ）に順番に通していき、各カバー３２を閉じる（図１５）。
これにより電池接続アセンブリ２０が完成する。

次に、図１６に示すように、電池接続アセンブリ２０の全ての端子挿通孔２２Ａ，２２Ｂを、並んで配置された複数の単電池１０（単電池群）の全ての電極端子１２Ａ，１２Ｂに一体的に挿通させる。

次に、端子挿通孔２２Ａ，２２Ｂから突き出た電極端子１２Ａ，１２Ｂにナットを螺合させて締付けていき、全てを締付けると、図１に示すように、電池接続アセンブリ２０が取り付けられた電池モジュールＭが完成する。

上記実施形態の構成によれば、以下の効果を奏する。
（１）複数箇所の電極端子間を接続部材で接続する際に、電池接続アセンブリ２０を並んで配置された１０個の単電池１０（単電池群）に取り付ければ全ての電極端子間が接続部材２１で接続されるため、電極端子１２Ａ，１２Ｂ間を接続する際の取付作業を簡略化することができる。
また、電池接続アセンブリ２０は、複数の接続ユニット２０Ａにより電極端子間が接続される。そのため、単電池１０の接続個数が変わる場合には、接続ユニット２０Ａの数を変更すればよい。即ち、１つの接続ユニット２０Ａ（基部２４）を作成するための１つの金型を用意すれば、複数の接続ユニット２０Ａを製造することが可能になり、これら複数の接続ユニット２０Ａを用いて電池接続アセンブリ２０を製造することができる。よって、一体化された電池接続プレートを製造する場合のように単電池１０の接続個数が多くなって金型等が大型化したり、単電池１０の接続個数に応じてその都度、電池接続プレートを形成するための金型等を別に用意したりする必要がなくなる。よって、製造コストを低減することができる。

（２）連結部材５０は、複数の係合部５１の相互間に撓み変形可能な撓み部５３を有するから、電池接続アセンブリ２０について、単電池群との寸法の誤差が生じた場合に、撓み部５３が撓むことにより誤差を吸収することができる。

（３）接続ユニット２０Ａには、連結部材５０に複数個が取り付けられたときに互いに連なって連続的な電線収容溝３０を構成する単位溝部３０Ａが設けられ、電線収容溝３０には接続部材２１に接続された電圧検知線３９が収容されているから、電圧検知線３９の配索が容易になる。

（４）単位溝部３０Ａは一対の側壁３１，３１を対向させて区画形成され、一方の側壁３１の外側面には被係合部３６が設けられ、他方の側壁３１の外側面には可撓性連結部４０を介して接続部材２１を保持するための接続部材保持部２５（保持部）が連設されている。したがって、単位溝部３０Ａ側が連結部材５０で連結された状態にあっても、接続部材２１を保持する接続部材保持部２５側は、可撓性連結部４０により撓ませることができるから、接続部材２１の電極端子１２Ａ，１２Ｂへの取り付けを容易にすることができる。

（５）可撓性連結部４０には、電線通し凹部４１が形成されており、この電線通し凹部４１内に電圧検知線３９が配されるため、電線通し凹部４１に電圧検知線３９が配されることで電圧検知線３９を保護することができる。

（６）一方の側壁３１には、単位溝部３０Ａを開閉可能に覆うカバー３２が他方の側壁３１に係止可能に設けられているため、カバー３２により電圧検知線３９を保護することができる。また、電圧検知線３９の配索の際にはカバー３２を開放すればよいから、電圧検知線３９の配索が容易になる。

（７）連結部材５０の係合部５１は、当該連結部材５０に形成された係合孔部５２，５２（貫通孔）の孔縁部であり、接続ユニット２０Ａの被係合部３６は、係合孔部５２，５２（貫通孔）を貫通した先端部が係合孔部５２，５２の孔縁部に係止する係合凸部３７，３７であるため、簡易な構成で、被係合部３６を係合部５１に係合させることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、接続部材２１は、異極の電極端子１２Ａ，１２Ｂを接続（単電池１０を直列接続）するものとしたが、これに限られず、同極の電極端子を接続（単電池１０を並列接続）するものでもよい。例えば、上記実施形態の電池モジュールＭに更に別の単電池１０を並列接続し、この並列接続における同極の電極端子を接続部材２１で接続するようにしたものでもよい。

（２）上記実施形態では、接続ユニット２０Ａを連結してから、電池モジュールＭに取り付けることとしたが、各接続ユニット２０Ａを電極端子１２Ａ，１２Ｂに取り付ける作業を順番に繰り返し行った後に、連結部材５０で連結することで、電池接続アセンブリ２０が電池モジュールＭに取り付けられるようにしてもよい。

（３）単電池１０の数（接続する個数）については、上記実施形態の個数に限られない。したがって、接続ユニット２０Ａの個数についても上記した５個に限らず、例えば、２〜４個ないし６個以上の接続ユニット２０Ａを備えて構成される電池接続アセンブリとしてもよい。

Ｍ…電池モジュール
１０…単電池
１２Ａ…正極端子（電極端子）
１２Ｂ…負極端子（電極端子）
２０…電池接続アセンブリ
２０Ａ…接続ユニット
２１…接続部材
２４…基部
２５…接続部材保持部（保持部）
３０…電線収容溝
３０Ａ…単位溝部
３１，３１…側壁
３２…カバー
３６…被係合部
３７，３７…係合凸部
３９…電圧検知線
４０…可撓性連結部
４１…電線通し凹部
５０…連結部材
５１…係合部
５２，５２…係合孔部
５３…撓み部

Claims (7)

1. 正極及び負極の電極端子を有する単電池を複数個並べた単電池群を有する電池モジュールにおいて前記単電池群を接続するための電池接続アセンブリであって、
   所定個数の前記単電池毎に係合部を前記単電池の並び方向に沿って設けてなる連結部材と、前記係合部と係合可能な被係合部を有して前記連結部材に取り付けられた複数の接続ユニットとを備え、前記接続ユニットには隣り合う前記単電池の前記電極端子間を接続するための接続部材が備えられている電池接続アセンブリ。
2. 前記連結部材は、複数の前記係合部の相互間に撓み変形可能な撓み部を有することを特徴とする請求項１記載の電池接続アセンブリ。
3. 前記接続ユニットには、前記連結部材に複数個が取り付けられたときに互いに連なって連続的な電線収容溝を構成する単位溝部が設けられ、前記電線収容溝には前記接続部材に接続された電圧検知線が収容されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電池接続アセンブリ。
4. 前記単位溝部は一対の側壁を対向させて区画形成され、一方の側壁の外側面には前記被係合部が設けられ、他方の側壁の外側面には可撓性連結部を介して前記接続部材を保持するための保持部が連設されていることを特徴とする請求項３に記載の電池接続アセンブリ。
5. 前記可撓性連結部には、電線通し凹部が形成されており、この電線通し凹部内に電圧検知線が配されることを特徴とする請求項４に記載の電池接続アセンブリ。
6. 前記一方の側壁には、前記単位溝部を開閉可能に覆うカバーが前記他方の側壁に係止可能に設けられていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電池接続アセンブリ。
7. 前記連結部材の係合部は、当該連結部材に形成された貫通孔の孔縁部であり、前記接続ユニットの被係合部は、前記貫通孔を貫通した先端部が前記貫通孔の孔縁部に係止する係合凸部であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の電池接続アセンブリ。

Images