JP5875108B2 - 連結キャップ - Google Patents

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Description

本発明は、連結キャップに係り、特に、並び方向に沿って並べられる複数のバッテリに取り付けられ、これらバッテリを直列接続する連結キャップに関するものである。
例えば、電動モータなどを用いて走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車などには、前記電動モータの駆動源として組電池が搭載されている。組電池は、互いに重ねて並べられると共に互いに直列接続された複数のバッテリから構成されている。これら複数のバッテリを直列接続するため、例えばバッテリの電極をバッテリの上面から突出する第1壁部と、第1壁部の上端からバッテリの上面と平行な第2壁部と、を有するL字状に設け、複数のバッテリを重ねて並べたときに互いに隣接するバッテリのL字状電極の第2壁部と第2壁部とが重なり、これをリベットなどの固定具で接続することが提案されている(特許文献1)。
しかしながら、この方法では、複数のバッテリを直列接続するためにリベットなどの固定具を使用する。バッテリの組付けには、多種類の部品を必要とするため、電気自動車やハイブリッド自動車などバッテリ数が多い組電池では作業効率が悪く、部品点数も多くなってしまう、という問題があった。
特開2008−181765号公報
そこで、本発明は、複数のバッテリの組み付けが容易になると共に組み付け部品点数の削減を図った連結キャップを提供することを課題とする。
上述した課題を解決するための請求項1記載の発明は、並び方向に沿って並べられる複数のバッテリに取り付けられ、これらバッテリを直列接続する連結キャップであって、前記バッテリから突出した両電極に嵌合する一対の電極嵌合部と、前記一対の電極嵌合部の一方に接続され、第1雄端子部が形成された第1導電部材と、前記一対の電極嵌合部の他方に接続され、他の連結キャップの第1雄端子部が嵌合する第1雌端子部が形成された第2導電部材と、前記一対の電極嵌合部、前記第1導電部材、及び、前記第2導電部材が収容されるハウジングと、を備え、前記第1雄端子部が、前記ハウジングの前記並び方向一方側から突出し、前記第1雌端子部が、前記第1雄端子部と前記並び方向に並んで配置され、前記ハウジングの前記並び方向他方側に設けられた開口から露出していることを特徴とする連結キャップに存する。
請求項2記載の発明は、前記第1導電部材には、複数の前記第1雄端子部が形成され、前記第2導電部材には、前記第1雄端子部と同じ数の前記第1雌端子部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の連結キャップに存する。
請求項3記載の発明は、前記ハウジングには、前記バッテリの両端電圧を検出する電圧検出手段を有する基板が搭載されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の連結キャップに存する。
請求項4記載の発明は、前記ハウジングは、前記第1導電部材及び前記第2導電部材を収容するハウジング本体部と、前記ハウジング本体部から前記バッテリの電極に向かって突出し、前記一対の電極嵌合部をそれぞれ収容する一対の突出部と、が設けられていることを特徴とする請求項1〜3何れか1項に記載の連結キャップに存する。
請求項5記載の発明は、第2雄端子部及び第2雌端子部がそれぞれ設けられた第3導電部材をさらに備え、前記第2雄端子部が、前記ハウジングの並び方向一方から突出し、前記第2雌端子部が、前記第2雄端子部の前記並び方向に並んで配置され、前記ハウジングの並び方向他方側に設けた開口から露出していることを特徴とする請求項1〜4何れか1項に記載の連結キャップに存する。
以上説明したように請求項1記載の発明によれば、第1雄端子部が、ハウジングの並び方向一方側から突出し、第1雌端子部が、第1雄端子部と並び方向に並んで配置され、ハウジングの並び方向他方側に設けられた開口から露出しているので、連結キャップをバッテリに取り付け、バッテリを並び方向に重ねて並べるときに隣接するバッテリの一方に取り付けられた連結キャップの第1雌端子部と他方に取り付けられた連結キャップの第1雄端子部とを嵌合させるだけでよく、固定具を用いる必要もない。このため、複数のバッテリの組み付けが容易になると共に組み付け部品点数の削減を図ることができる。
請求項2記載の発明によれば、第1雄端子部及び第1雌端子部を複数設けることにより複数のバッテリの組み付け強度を向上させ、電気的な接続も確実に行うことができる。
請求項3記載の発明によれば、ハウジングには、バッテリの両端電圧を検出する電圧検出手段を有する基板が搭載されているので、バッテリの両端電圧を検出するための電圧検出線を各バッテリから引き回す必要がない。
請求項4記載の発明によれば、連結キャップをバッテリに取り付けたときに一対の突出部間にスペースができるため、そのスペースを空冷用のダクトとして利用したり、ガス排気用のチューブを通すことができる。
請求項5記載の発明によれば、並び方向の最も一方側のバッテリに取り付けられた連結キャップの第1及び第2導電部材の何れか一方と第3導電部材とを接続すると、第3導電部材によって最も一方側のバッテリの電極を最も他方側のバッテリまで持ってくることができる。
(A)は、連結キャップの上面図であり、(B)は、連結キャップの下面図である。 (A)は、連結キャップの並び方向一方側の側面図であり、(B)は、連結キャップの並び方向他方側の側面図である。 連結キャップを構成する一対の電極嵌合部、第1導電部材、第2導電部材及び第3導電部材の斜視図である。 図1及び図2に示す連結キャップが取り付けられる組電池の上面図である。 図1及び図2に示す連結キャップを取り付けた組電池の側面図である。 図1及び図2に示す連結キャップを取り付けた組電池の側面図である。 図1及び図2に示す連結キャップを取り付けた組電池の上面図である。
以下、本発明の連結キャップについて図1乃至図7を参照して説明する。この連結キャップ1は、図5乃至図7に示すように、組電池を構成する複数の単位セル2にそれぞれ取り付けられている。これら単位セル2は互いに、同一形状、同一の大きさに設けられている。複数の単位セル2は各々、図4に示すように、箱型のセル本体21と、セル本体21の上面から突出したプラス電極22a及びマイナス電極22bと、から構成されている。
プラス電極22a及びマイナス電極22bは、電極並び方向Y3に並べて設けられている。図4に示す例では、プラス電極22a及びマイナス電極22bは、楕円柱状に形成されているが、他の形状であってもよい。これら単位セル2は、プラス電極22a及びマイナス電極22bの突出方向Y2及び電極並び方向Y3と直交するセル並び方向Y1に沿ってセル本体21を互いに重ねて並べられている。このとき、複数の単位セル2の各プラス電極22aがセル並び方向Y1に一列に並び、複数の単位セル2の各マイナス極22bがセル並び方向Y1に沿って一列に並ぶように、単位セル2が重ねて並べられる。
上述した複数の単位セル2にそれぞれ取り付けられる複数の連結キャップ1は互いに、同一形状、同一の大きさに設けられている。複数の連結キャップ1は各々、図3などに示すように、単位セル2から突出したプラス電極22a及びマイナス電極22bに嵌合する一対の電極嵌合部3a及び3bと、電極嵌合部3aに接続され、2つの第1雄端子部4aが形成された第1導電部材4と、電極嵌合部3bに接続され、2つの第1雌端子部5aが形成された第2導電部材5と、第2雄端子部6a及び第2雌端子部6bがそれぞれ設けられた第3導電部材6と、これら一対の電極嵌合部3a及び3b、第1導電部材4、第2導電部材5及び第3導電部材6が収容されるハウジング7(図1及び図2など)と、を備えている。
上記一対の電極嵌合部3a及び3bは、導電性部材から成り、上面視楕円形の筒状に設けられている。この一対の電極嵌合部3a及び3b内に楕円筒状のプラス電極22a及びマイナス電極22bを嵌合することができる。そして、嵌合すると、電極嵌合部3aがプラス電極22aに、電極嵌合部3bがマイナス電極22bにそれぞれ電気的に接続される。また、電極嵌合部3a及び3bの内周面には、図1などに示すように、プラス電極22a及びマイナス電極22bの突出方向Y2に沿って凸となり、内周方向に並べて設けられた複数の凸部が設けられている。この凸部によりプラス電極22a及びマイナス電極22bが電極嵌合部3a及び3b内に圧入され、プラス電極22a及びマイナス電極22bと、電極嵌合部3a及び3bと、が確実に電気的に接続される。
第1導電部材4は、図3などに示すように、全体が帯状(バスバ状)の導電部材から構成され、2つの第1雄端子部4aと、連結部4bと、電極嵌合部3aに接続される接続部4cと、を有している。2つの第1雄端子部4aは、セル並び方向Y1に沿って互いに平行に設けられると供に、電極並び方向Y3に互いに離間して設けられている。連結部4bは、電極並び方向Y3に沿って設けられ、2つの第1雄端子部4aのセル並び方向Y1の他方側同士を接続する。接続部4cは、連結部4bからセル並び方向Y1他方側に向かって突出し、電極嵌合部3aの上面に例えば溶接などにより接続されている。接続部4cと、第1雄端子部4aと、はセル並び方向Y1に沿った一直線上に設けられている。
第2導電部材5は、2つの第1雌端子部5aと、連結部5bと、電極嵌合部3bに接続される接続部5cと、を有している。2つの第1雌端子部5aは、セル並び方向Y1に貫通する四角筒状に設けられ、電極並び方向Y3に互いに離間して設けられている。この2つの第1雌端子部5aは、その内部に他の連結キャップ1の第1雄端子部4aが嵌合される。また、第1雌端子部5aの内周面には、図2(B)などに示すように、セル並び方向Y1に沿って凸となり、内周方向に沿って並べて設けられた複数の凸部が設けられている。この凸部により他の連結キャップ1の断面矩形状の第1雄端子部4aが第1雌端子部5aに圧入され、他の連結キャップ1の第1雄端子部4aと第1雌端子部5aと、が確実に電気的に接続される。
連結部5bは、電極並び方向Y3に沿った帯状に設けられ、2つの第1雌端子部5aのセル並び方向Y1の一方側同士を接続する。接続部5cは、連結部5bからセル並び方向Y1一方側に向かって突出し、電極嵌合部3bの上面に例えば溶接などにより接続されている。接続部5cと、電極並び方向Y3マイナス側の第1雌端子部5aと、はセル並び方向Y1に沿った一直線上に設けられている。
第3導電部材6は、帯状の第2雄端子部6aと、四角筒状の第2雌端子部6bと、がセル並び方向Y1に並べて設けられている。第2雌端子部6bは、上述した第1雌端子部5aと同じであるため、詳細な説明を省略する。第3導電部材6は、第1導電部材4及び第2導電部材5と絶縁を図るため、第1導電部材4及び第2導電部材5よりも突出方向Y2の単位セル2から離れた側に配置される。
上記ハウジング7は、合成樹脂などの絶縁部材で構成されており、電極嵌合部3a、3b、第1導電部材4、第2導電部材5及び第3導電部材6を互いに絶縁して収容している。ハウジング7は、例えばこれら電極嵌合部3a、3b、第1導電部材4、第2導電部材5及び第3導電部材6を金型に挿入するインサート成形により形成されている。このとき、図1などに示すように、第1導電部材4の第1雄端子部4aが、ハウジング7のセル並び方向Y1一方側から突出する。
また、図1や図3などに示すように、第2導電部材5の第1雌端子部5aが、第1雄端子部4aとセル並び方向Y1に沿って配置され、図2(B)に示すように、ハウジング7のセル並び方向Y1他方側に設けられた開口7aから露出している。また、図1などに示すように、第2雄端子部6aが、ハウジング7のセル並び方向Y1一方側から突出する。また、図2(B)に示すように、第2雌端子部6bが、ハウジング7のセル並び方向Y1他方側に設けられた開口7bから露出している。
上記ハウジング7には、図1及び図2などに示すように、その上面(即ち、突出方向Y2側の面)に単位セル2の両端電圧を検出する電圧検出手段としての電圧検出IC8aを有する基板としてのサブ基板8が搭載されている。サブ基板8は、例えば、第1導電部材4及び第2導電部材5に電気的に接続されている。電圧検出IC8aは、第1導電部材4及び第2導電部材5間の電圧を単位セル2の両端電圧として検出する。
また、上記ハウジング7は、第1導電部材4、第2導電部材5及び第3導電部材6を収容する箱型のハウジング本体部71と、ハウジング本体部71から単位セル2のプラス電極22a及びマイナス電極22bに向かって突出し、一対の電極嵌合部3a及び3bをそれぞれ収容する一対の突出部72a、72bと、が設けられている。一対の電極嵌合部3a及び3bは、図1(B)に示すように、一対の突出部72a及び72bの突出方向Y2単位セル2側に設けられた開口7cから露出している。
次に、上述した構成の連結キャップ1を用いた単位セル2の組み付け手順について説明する。まず、図6に示すように、連結キャップ1の電極嵌合部3及び3b内に単位セル2のプラス電極22a及びマイナス電極22bを嵌合することにより、単位セル2の上面に連結キャップ1を取り付ける。組電池を構成する全ての単位セル2それぞれに同様にして連結キャップ1を取り付ける。次に、まず図5に示すように、2つの単位セル2同士をセル並び方向Y1に沿って互いに近づけ、重ねる。なお、図5は部分的に断面図になっている。
このとき、セル並び方向Y1一方側(図5中右側)の単位セル2に取り付けられた連結キャップ1の第1雌端子部5aに、他方側(図5中左側)の単位セル2に取り付けられた連結キャップ1の第1雄端子部4aを嵌合させる。これにより、セル並び方向Y1一方側の単位セル2に取り付けられた連結キャップ1の第1雌端子部5aと、他方側の単位セル2に取り付けられた連結キャップ1の第1雄端子部4aと、が電気的に接続され、結果、他方側の単位セル2のプラス電極22aと、一方側の単位セル2のマイナス電極22bと、が電気的に接続される。即ち、互いに隣り合う2つの単位セル2が直列接続される。
また、2つの単位セル2同士を重ねるとき、セル並び方向Y1一方側の単位セル2に取り付けられた連結キャップ1の第2雌端子部6bに、他方側の単位セル2に取り付けられた連結キャップ1の第2雄端子部6aを嵌合させる。これにより、セル並び方向Y1一方側の単位セル2に取り付けられた連結キャップ1の第2雌端子部6bと、他方側の単位セル2に取り付けられた連結キャップ1の第2雄端子部6aと、が電気的に接続され、結果、互いに隣接する連結キャップ1の第3導電部材6同士が電気的に接続される。
同様に、複数の単位セル2を重ねると、複数の単位セル2が直列接続され、図7に示すように組電池が完成する。その後、図7に示すように、セル並び方向Y1の最も一方側に位置する連結キャップ1に第1エンドプレート9を取り付ける。第1エンドプレート9は、2つの第1雄端子部4a及び第2雄端子部6aにそれぞれ嵌合する2つの第3雌端子部9a及び第4雌端子部9bと、これを収容するハウジング9cと、を備えている。第3雌端子部9a及び第4雌端子部9bは、上述した第1メス端子部5aと同じであるため、詳細な説明を省略する。また、第3雌端子部9a及び第4雌端子部9bは、図示しない帯状の連結部により互いに電気的に接続されていて、ハウジング9cのセル並び方向Y1他方側の開口から露出している。
そして、この第1エンドプレート9の第3雌端子部9a及び第4雌端子部9bに、セル並び方向Y1の最も一方側に位置する連結キャップ1の第1雄端子部4a及び第2雄端子部6aを嵌合させて、第1エンドプレート9を取り付ける。これにより、セル並び方向Y1最も一方側に位置する単位セル2のプラス電極22aが、その第1導電部材4、第1エンドプレート9の第3雌端子部9a及び第4雌端子部9bを介して、その第3導電部材6に接続される。上述したように隣接する連結キャップ1の第3導電部材6は、互いに接続されるため、セル並び方向Y1の最も一方側に位置する単位セル2のプラス電極22a(総+)を、セル並び方向Y1最も他方側に位置する単位セル2に取り付けられた連結キャップ1の第2雌端子部6bまで導くことができる。
また、図7に示すように、セル並び方向Y1の最も他方側に位置する連結キャップ1に第2エンドプレート10を取り付ける。この第2エンドプレート10は、2つの第1雌端子部5a及び第2雌端子部6bにそれぞれ嵌合する2つの第3雄端子部10a及び第4雄端子部10bと、これを収容するハウジング10cと、を備えている。第2エンドプレート10のハウジング10c内には、図示しない負荷に電源を供給するための図示しない一対の端子がさらに収容されていて、一方が2つの第3雄端子部10aに接続され、他方が第4雄端子部10bに接続されている。そして、この第2エンドプレート10の第3雄端子部10a及び第4雄端子部10bに、セル並び方向Y1最も他方側に位置する連結キャップ1の第1雌端子部5a及び第2雌端子部6bを嵌合させて、第2エンドプレート10を取り付けると、組電池の組み付けが完成する。
上述した連結キャップ1によれば、単位セル2のプラス電極22aに電極嵌合部3aを介して接続された第1雄端子部4aが、ハウジング7のセル並び方向Y1一方側から突出し、単位セル2のマイナス電極22bに電極嵌合部3bを介して接続された第1雌端子部5aが、第1雄端子部4aとセル並び方向Y1に並んで配置され、ハウジング7のセル並び方向Y1他方側に設けられた開口7aから露出している。これにより、連結キャップ1を単位セル2に取り付け、単位セル2をセル並び方向Y1に重ねて並べるときに隣接する単位セル2の一方に取り付けられた連結キャップ1の第1雌端子部5aと他方に取り付けられた連結キャップ1の第1雄端子部4aとを嵌合させるだけでよく、複数の単位セル2の組み付けが容易になると共に組み付け部品点数の削減を図ることができる。
上述した連結キャップ1によれば、第1導電部材4には、2つの第1雄端子部4aが形成され、第2導電部材5には、第1雄端子部4aと同じ数の第1雌端子部5aが形成されている。このように、第1雄端子部4a及び第1雌端子部5aを複数設けることにより複数の単位セル2の組み付け強度を向上させ、電気的な接続も確実に行うことができる。
また、上述した連結キャップ1によれば、ハウジング7には、単位セル2の両端電圧を検出する電圧検出IC8aを有する基板8が搭載されているので、単位セル2の両端電圧を検出するための電圧検出線を各単位セル2から引き回す必要がない。
また、上述した連結キャップ1によれば、ハウジング7には、第1導電部材4、第2導電部材5及び第3導電部材6を収容するハウジング本体部71と、ハウジング本体部71から単位セル2のプラス電極22a及びマイナス電極22bに向かって突出し、一対の電極嵌合部3a及び3bをそれぞれ収容する一対の突出部72a及び72bと、が設けられている。これにより、図6に示すように、連結キャップ1を単位セル2に取り付けたときに一対の突出部72a及び72b間、ハウジング本体部71及び単位セル2の上面間にスペースができるため、そのスペースを空冷用のダクトとして利用したり、ガス排気用のチューブを通すことができる。
また、上述した連結キャップ1によれば、第1エンドプレート9によってセル並び方向Y1の最も一方側の単位セル2に取り付けられた連結キャップ1の第1導電部材4と第3導電部材6とを接続すると、第3導電部材6によって最も一方側の単位セル2のプラス電極22a(総+)を最も他方側の単位セル2まで持ってくることができる。
なお、上述した実施形態によれば、第1導電部材4には2つの第1雄端子部4aが形成されていたが、本発明はこれに限ったものではない。第1雄端子部4aとしては、1つだけ形成しても良いし、3つ以上形成しても良い。
また、上述した実施形態によれば、単位セル2のプラス電極22aに接続された電極嵌合部3aを第1導電部材4に、マイナス電極22bに接続された電極嵌合部3bを第2導電部材5に、それぞれ接続していたが、本発明はこれに限ったものではない。逆に、単位セル2のプラス電極22aに接続された電極嵌合部3aを第2導電部材5に、マイナス電極22bに接続された電極嵌合部3bを第1導電部材4に、それぞれ接続してもよい。
また、上述した実施形態によれば、図7に示すように、第1エンドプレート9により、セル並び方向Y1右側の単位セル2に取り付けられた連結キャップ1の第1導電部材4と第3導電部材6とを接続していたが、本発明はこれに限ったものではない。逆に、第2エンドプレート10により、セル並び方向Y1左側の単位セル2に取り付けられた連結キャップ1の第2導電部材5と第3導電部材6とを接続するようにしてもよい。
また、上述した実施形態によれば、ハウジング7の第1雄端子部4aが突出している側の面から第2雄端子部6aも突出させ、第1雌端子部5aが露出されている側の面から第2雌端子部6bも露出させていたが、本発明はこれに限ったものではない。逆に、ハウジング7の第1雄端子部4aが突出している側の面から第2雌端子部6bを露出させ、第1雌端子部5aが露出されている側の面から第2雄端子部6aを突出させるようにしてもよい。
また、上述した実施形態によれば、第1、第2雄端子部4a、6aは帯状に、第1、第2雌端子部5a、6bは四角筒状に設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。第1、第2雄端子部4a、6aとしては、他の公知の雄端子形状であってもよく、第1、第2雌端子部5a、6bとしては、第1、第2雄端子部4a、6aに嵌合する他の高知の雌端子であってもよい。
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
1 連結キャップ
2 単位セル(バッテリ)
3a 電極嵌合部
3b 電極嵌合部
4 第1導電部材
4a 第1雄端子部
5 第2導電部材
5a 第1雌端子部
6 第3導電部材
6a 第2雄端子部
6b 第2雌端子部
7 ハウジング
8 サブ基板(基板)
8a 電圧検出IC(電圧検出手段)
22a プラス電極(電極)
22b マイナス電極(電極)
71 ハウジング本体部
72 突出部
Y1 セル並び方向(並び方向)

Claims (5)

  1. 並び方向に沿って並べられる複数のバッテリに取り付けられ、これらバッテリを直列接続する連結キャップであって、
    前記バッテリから突出した両電極に嵌合する一対の電極嵌合部と、
    前記一対の電極嵌合部の一方に接続され、第1雄端子部が形成された第1導電部材と、
    前記一対の電極嵌合部の他方に接続され、他の連結キャップの第1雄端子部が嵌合する第1雌端子部が形成された第2導電部材と、
    前記一対の電極嵌合部、前記第1導電部材、及び、前記第2導電部材が収容されるハウジングと、を備え、
    前記第1雄端子部が、前記ハウジングの前記並び方向一方側から突出し、
    前記第1雌端子部が、前記第1雄端子部と前記並び方向に並んで配置され、前記ハウジングの前記並び方向他方側に設けられた開口から露出している
    ことを特徴とする連結キャップ。
  2. 前記第1導電部材には、複数の前記第1雄端子部が形成され、
    前記第2導電部材には、前記第1雄端子部と同じ数の前記第1雌端子部が形成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の連結キャップ。
  3. 前記ハウジングには、前記バッテリの両端電圧を検出する電圧検出手段を有する基板が搭載されている
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の連結キャップ。
  4. 前記ハウジングは、前記第1導電部材及び前記第2導電部材を収容するハウジング本体部と、前記ハウジング本体部から前記バッテリの電極に向かって突出し、前記一対の電極嵌合部をそれぞれ収容する一対の突出部と、が設けられている
    ことを特徴とする請求項1〜3何れか1項に記載の連結キャップ。
  5. 第2雄端子部及び第2雌端子部がそれぞれ設けられた第3導電部材をさらに備え、
    前記第2雄端子部が、前記ハウジングの並び方向一方側から突出し、
    前記第2雌端子部が、前記第2雄端子部の前記並び方向に並んで配置され、前記ハウジングの並び方向他方側に設けた開口から露出している
    ことを特徴とする請求項1〜4何れか1項に記載の連結キャップ。
JP2012022660A 2012-02-06 2012-02-06 連結キャップ Active JP5875108B2 (ja)

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