JP6022897B2 - コネクタ、単電池および組電池 - Google Patents
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Description
また、この発明は、コネクタの部品が取り付けられた単電池、および、コネクタを用いて複数の単電池を導電接続した組電池にも関している。
例えば、特許文献1には、図17に示されるように、単電池1にコネクタ部2を形成すると共に、バスバー3に複数の相手側コネクタ部4を形成し、これら複数の相手側コネクタ部4をそれぞれ対応する単電池1のコネクタ部2に嵌め合わせることで、複数の単電池1を導電接続する電池モジュールが開示されている。
しかしながら、単電池1のコネクタ部2とバスバー3の相手側コネクタ部4は、それぞれハウジング5および6を有し、コネクタ部2のハウジング5に形成された収容部7に相手側コネクタ部4のハウジング6を挿入することで、コネクタ部2と相手側コネクタ部4との嵌め合いが行われ、これにより、単電池1の電極端子8がバスバー3の導電体9に接続される。
このため、複数の単電池1を配列する際に、互いに隣接する単電池1の間に位置ズレが生じると、バスバー3の複数の相手側コネクタ部4を同時に対応する単電池1のコネクタ部2に嵌め合わせることができなくなるという問題がある。
単電池1の位置ズレが吸収されるように、双方のハウジング5および6の間のクリアランスを大きな値に設定すると、コネクタ部2に対して相手側コネクタ部4が斜めに挿入されたときに、いわゆる「こじり」による嵌め合いの不良が生じやすくなるという問題を来してしまう。
また、この発明は、そのようなコネクタの部品が取り付けられた単電池、並びに、コネクタを用いて複数の単電池を導電接続した組電池を提供することも目的とする。
また、第1のコネクタ部のハウジングおよび第2のコネクタ部のハウジングは、それぞれ、互いの嵌め合いを案内するための斜面部を有することが好ましい。
この場合、第1のコネクタ部および第2のコネクタ部の少なくとも一方におけるハウジングは、ハウジングの内部に収容されている導電性コンタクトに対して、横方向に距離ΔWの範囲内で移動可能であり、第1のコネクタ部のハウジングと第2のコネクタ部のハウジングとの間の横方向におけるクリアランスは、距離ΔWより小さく、横方向におけるソケット形状の端子の幅W1と第2のコネクタ部の導電性コンタクトの板状の端子部分の幅W2は、W1>W2+ΔWの関係を有するように構成することができる。
なお、ソケット形状の端子は、1枚の金属板を折り曲げて形成してもよい。
複数の第2のコネクタ部の導電性コンタクトは、互いに90度の角度をなすように形成することもできる。
この場合、保持機構は、第1のコネクタ部および第2のコネクタ部の少なくとも一方におけるハウジングと導電性コンタクトの一方に形成されたランスと、他方に形成されると共にランスが引っ掛かるランス受け部とを有するように構成することができる。
横方向におけるランス受け部の幅とランスの幅との差分により、第1のコネクタ部および第2のコネクタ部の少なくとも一方におけるハウジングの移動可能な範囲を規定することもできる。
接続部材は、複数の第2のコネクタ部の導電性コンタクトを保持する絶縁体モールドを有し、保持機構は、絶縁体モールドに形成された複数のランスと、複数の第2のコネクタ部のハウジングに形成され且つ複数のランスが引っ掛かる複数のランス受け部とを有していてもよい。
また、この発明に係る組電池は、接続対象物として単電池を使用し、上記のコネクタを用いて複数の単電池を互いに導電接続したものである。
実施の形態1
図1に、この発明の実施の形態1で使用される接続対象物としての単電池11を示す。単電池11は、ほぼ平板形状の絶縁ケース12を有し、絶縁ケース12の内部に所定の起電力を有する電池セル部分が収容されている。絶縁ケース12の両端にそれぞれ起電力を取り出すための電極13が形成されている。
そして、図2に示されるように、単電池11の双方の電極13に、それぞれ、実施の形態1に係るコネクタの第1のコネクタ部21がボルト14により取り付けられる。ここで、便宜上、単電池11の平板形状の絶縁ケース12が延びる面をXZ面、第1のコネクタ部21が電極13から突き出る方向をZ方向と呼ぶものとする。
図4に示されるように、第1のコネクタ部21は、第1の導電性コンタクト22と、第1の導電性コンタクト22を収容する第1のハウジング23を有している。第1の導電性コンタクト22は、ソケット状端子部24と、ソケット状端子部24の下部に連結されて下方へ延びる板状部25を有し、1枚の金属板を折り曲げることによりソケット状端子部24と板状部25とが一体に形成されている。ソケット状端子部24は、X方向に細長いほぼ矩形の断面を有し且つZ方向に延びる筒形状を有し、X方向に幅W1を有している。
第1のハウジング23は、樹脂等の絶縁体からなり、ソケット状端子部24の外周部を覆うように第1の導電性コンタクト22を収容する。第1のハウジング23の上端部すなわちZ方向の端部には、第1の導電性コンタクト22のソケット状端子部24の矩形の断面に対応してX方向に延びるスリット形状の開口部27が形成されると共に、Z方向の上端部の外周縁部には、Z方向に向かって先細りとなるような斜面部28が形成されている。なお、開口部27は、第1の導電性コンタクト22のソケット状端子部24とほぼ等しいX方向の幅を有している。さらに、第1のハウジング23の外側面には、X方向に突出する突起部29が形成されている。
なお、ソケット状端子部24および板状部25は、低抵抗で高熱伝導率の金属から形成され、板バネ30は、比較的熱クリープの小さい、例えばステンレス等の金属から形成されることが好ましい。
絶縁体モールド34は、図7に示されるように、U字状に折り曲げられた金属板36の両端部がそれぞれ第2の導電性コンタクト33として露出するように金属板36の中間部の外周に成形され、第2の導電性コンタクト33の付け根部分に第2の導電性コンタクト33と共に−Z方向に延びる一対の脚部37がY方向に沿って配列形成されている。なお、絶縁体モールド34と第2の導電性コンタクト33は、インサート成形により一体に形成することができる。
また、一対の脚部37のY方向の外側には、脚部37とほぼ平行に−Z方向に延びるランス38が形成されている。図6に示されるように、ランス38は、それぞれの脚部37に対応して2つずつX方向に沿って配列形成されている。
また、第2の導電性コンタクト33は、X方向に幅W2を有している。
なお、それぞれのランス受け部39のX方向の幅は、対応するランス38のX方向の幅よりも長さΔWだけ大きい値に設定されている。
また、図8に示されるように、第2のハウジング35の−Z方向の下端部の内面には、−Z方向に向かうほど第2のハウジング35の肉厚が薄くなるような斜面部41が形成されている。さらに、ランス受け部39の下方には、第2のハウジング35の内部をZ方向に二分する仕切り板42が形成され、この仕切り板42の中央部に、第2の導電性コンタクト33に対応してX方向に延びるスリット形状の開口部43が形成されている。開口部43は、第1のコネクタ部21の第1のハウジング23に形成された開口部27とほぼ等しい大きさに形成され、第2の導電性コンタクト33の断面より大きく、且つ、絶縁体モールド34の脚部37の下端部よりも小さな開口面積を有している。
このような第2の導電性コンタクト33と第2のハウジング35により、第2のコネクタ部32が構成されている。
同様にして、一対の第2のハウジング35が、それぞれ第2の導電性コンタクト33に対してZ方向の移動が拘束されつつ、X方向には距離ΔWの範囲内で移動可能となるように、絶縁体モールド34に取り付けられる。
2つの単電池11の導電接続は、それぞれ対応する単電池11に取り付けられた一対の第1のコネクタ部21に接続部材31の一対の第2のコネクタ部32をそれぞれ接続することにより行われる。すなわち、図9に示されるように、一対の第1のコネクタ部21と接続部材31の一対の第2のコネクタ部32とを互いに位置合わせし、接続部材31を双方の第1のコネクタ部21に対して−Z方向に押し込むことで、一対の第1のコネクタ部21の第1のハウジング23が、それぞれ対応する第2のコネクタ部32の第2のハウジング35に挿入され、嵌め合わされる。
このとき、第1のハウジング23の上端部に斜面部28が形成されると共に、第2のハウジング35の下端部の内面にも斜面部41が形成されているので、第1のハウジング23と第2のハウジング35が互いにわずかに位置ズレしていても、これらの斜面部28および41により第1のハウジング23と第2のハウジング35の嵌め合いが案内されることとなる。
同様にして、接続部材31に備えられた一対の第2のコネクタ部32の第2の導電性コンタクト33が、それぞれ対応する第1のコネクタ部21の第1の導電性コンタクト22に導電接続される。
このようにして、それぞれ電極13に第1のコネクタ部21が取り付けられた2つの単電池11を互いに導電接続して組電池を形成することができる。
このようにして、一対の第1のコネクタ部21のX方向のズレ量dが第2のハウジング35の移動可能な距離ΔWよりも小さい限り、一対の第2のハウジング35をそれぞれ対応する第1のハウジング23に嵌め合わせて、双方の単電池11を互いに導電接続することが可能となる。
上記の実施の形態1では、接続対象物としての単電池11の電極13に取り付けられた第1のコネクタ部21の第1の導電性コンタクト22がソケット状端子部24を有し、接続部材31の第2の導電性コンタクト33が板状の端子を形成していたが、逆に、第1の導電性コンタクト22が板状の端子を形成し、第2の導電性コンタクト33がソケット状の端子を形成していてもよい。
また、上記の実施の形態1では、接続部材31の絶縁体モールド34に形成されたランス38を受ける第2のハウジング35のランス受け部39が爪形状を有していたが、これに限るものではなく、例えば、ランス38が引っ掛かる開口部をランス受け部として用いることもできる。
さらに、上記の実施の形態1では、接続部材31が一対の第2の導電性コンタクト33を有し、一対の単電池11を互いに導電接続したが、同様にして、互いに接続された3つ以上の第2の導電性コンタクトを有する接続部材を用いることもできる。このような接続部材は、多数の単電池11を互いに並列接続して組電池を形成する際に効果的なものとなる。
図13に、実施の形態2に係るコネクタの構成を示す。このコネクタは、それぞれ接続対象物としての単電池に取り付けられる一対の第1のコネクタ部51と、接続部材61からなり、接続部材61が一対の第2のコネクタ部62を備えている。
第1のコネクタ部51は、実施の形態1における第1のコネクタ部21と同様の構成を有し、ソケット状端子部を有する第1の導電性コンタクト52と、第1の導電性コンタクト52のソケット状端子部を収容する第1のハウジング53を有している。
図14に示されるように、絶縁体モールド63の両端部からそれぞれ−Z方向に第2の導電性コンタクト64が突出しているが、一方の第2の導電性コンタクト64は、XZ面に沿って延びるのに対し、他方の第2の導電性コンタクト64は、YZ面に沿って延びている。すなわち、双方の第2の導電性コンタクト64が、互いに90度の角度をなすように形成されている。なお、これら双方の第2の導電性コンタクト64は、折り曲げられた1枚の金属板の両端部により形成されており、絶縁体モールド63の内部を介して互いに接続されている。
ただし、一対の第2の導電性コンタクト64のうち、一方の第2の導電性コンタクト64は、XZ面に沿って延びているので、この第2の導電性コンタクト64に対応するランス66は2つずつX方向に沿って配列形成され、他方の第2の導電性コンタクト64は、YZ面に沿って延びているので、この第2の導電性コンタクト64に対応するランス66は2つずつY方向に沿って配列形成されている。
このため、このコネクタにより接続する一対の単電池が互いにX方向だけでなく、Y方向にもズレて配列されている場合であっても、X方向のズレは、X方向に移動可能な一方の第2のハウジング65により吸収し、また、Y方向のズレは、Y方向に移動可能な他方の第2のハウジング65により吸収することができ、一対の第2のハウジング65をそれぞれ対応する第1のハウジング53に嵌め合わせて、双方の単電池を互いに導電接続することができる。
また、接続部材61の絶縁体モールド63が、X方向に延びた細長い形状を有しているので、この実施の形態2に係るコネクタは、組電池同士を接続する際に特に有効なものとなっている。
この第1のコネクタ部71は、他方の第1のコネクタ部51と同様に、ソケット状端子部を有する第1の導電性コンタクト72と、第1の導電性コンタクト72のソケット状端子部を収容する第1のハウジング73を有しているが、第1の導電性コンタクト72が、ソケット状端子部の下部に連結されると共に90度屈曲した板状部74を有し、板状部74に、単電池の電極に取り付けるための取付孔75が形成されている。
従って、接続対象物となる一対の単電池が互いに平行に配列されている場合でも、X方向とY方向の双方のズレを吸収して、一対の第2のハウジング65をそれぞれ対応する第1のハウジング53および73に嵌め合わせて、双方の単電池を互いに導電接続することが可能となる。
2 コネクタ部、
3 バスバー、
4 相手側コネクタ部、
5,6 ハウジング、
7 収容部、
8 電極端子、
12 絶縁ケース、
13 電極、
21,51,71 第1のコネクタ部、
22,52,72 第1の導電性コンタクト、
23,53,73 第1のハウジング、
24 ソケット状端子部、
25,74 板状部、
26,75 取付孔、
27,43 開口部、
28,41 斜面部、
29,44 突起部、
30 板バネ、
31,61 接続部材、
32 第2のコネクタ部、
33,64 第2の導電性コンタクト、
34,63 絶縁体モールド、
35,65 第2のハウジング、
36 金属板、
37 脚部、
38,66 ランス、
39,67 ランス受け部、
40 ロック解除フック、
42 仕切り板、
W1 ソケット状端子部のX方向の幅、
W2 第2の導電性コンタクトのX方向の幅、
d 一対の第1のコネクタ部の位置ズレ量。
Claims (13)
- 複数の接続対象物にそれぞれ取り付けられた複数の第1のコネクタ部に、接続部材に取り付けられた複数の第2のコネクタ部をそれぞれ接続することにより、前記複数の接続対象物を互いに導電接続するコネクタにおいて、
前記第1のコネクタ部および前記第2のコネクタ部は、それぞれ、導電性コンタクトと、前記導電性コンタクトを収容するハウジングを有し、
前記接続部材に取り付けられた前記複数の第2のコネクタ部の前記導電性コンタクトは互いに接続され、
互いに対応する前記第1のコネクタ部の前記ハウジングと前記第2のコネクタ部の前記ハウジングを嵌め合い方向に嵌め合わせることにより、前記第1のコネクタ部の前記導電性コンタクトと前記第2のコネクタ部の前記導電性コンタクトが互いに導電接続され、
前記第1のコネクタ部および前記第2のコネクタ部の少なくとも一方における前記ハウジングを、前記ハウジングの内部に収容されている前記導電性コンタクトに対して、前記嵌め合い方向に直交する横方向に、前記第1のコネクタ部の前記ハウジングと前記第2のコネクタ部の前記ハウジングとの間のクリアランスよりも大きな範囲で移動可能に保持する保持機構を備えることを特徴とするコネクタ。 - 前記第1のコネクタ部の前記ハウジングおよび前記第2のコネクタ部の前記ハウジングは、互いに嵌め合わされた状態を保持するためのロック機構を有する請求項1に記載のコネクタ。
- 前記第1のコネクタ部の前記ハウジングおよび前記第2のコネクタ部の前記ハウジングは、それぞれ、互いの嵌め合いを案内するための斜面部を有する請求項1または2に記載のコネクタ。
- 前記第1のコネクタ部の前記導電性コンタクトおよび前記第2のコネクタ部の前記導電性コンタクトの一方は、前記嵌め合い方向および前記横方向に延びる板状の端子となっており、他方は前記嵌め合い方向および前記横方向に延びると共に前記嵌め合い方向に前記板状の端子が挿入されるソケット形状の端子を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載のコネクタ。
- 前記第1のコネクタ部および前記第2のコネクタ部の少なくとも一方における前記ハウジングは、前記ハウジングの内部に収容されている前記導電性コンタクトに対して、前記横方向に距離ΔWの範囲内で移動可能であり、
前記第1のコネクタ部の前記ハウジングと前記第2のコネクタ部の前記ハウジングとの間の前記横方向におけるクリアランスは、距離ΔWより小さく、
前記横方向における前記ソケット形状の端子の幅W1と前記板状の端子の幅W2は、W1>W2+ΔWの関係を有する請求項4に記載のコネクタ。 - 前記ソケット形状の端子は、1枚の金属板を折り曲げて形成されたものである請求項4または5に記載のコネクタ。
- 前記複数の第2のコネクタ部の前記導電性コンタクトは、互いに90度の角度をなすように形成されている請求項4〜6のいずれか一項に記載のコネクタ。
- 前記保持機構は、前記第1のコネクタ部および前記第2のコネクタ部の少なくとも一方における前記ハウジングを、前記ハウジングの内部に収容されている前記導電性コンタクトに対して、前記嵌め合い方向の移動を拘束しつつ、前記横方向には移動可能に保持する請求項1〜7のいずれか一項に記載のコネクタ。
- 前記保持機構は、前記第1のコネクタ部および前記第2のコネクタ部の少なくとも一方における前記ハウジングと前記導電性コンタクトの一方に形成されたランスと、他方に形成されると共に前記ランスが引っ掛かるランス受け部とを有する請求項8に記載のコネクタ。
- 前記横方向における前記ランス受け部の幅と前記ランスの幅との差分により、前記第1のコネクタ部および前記第2のコネクタ部の少なくとも一方における前記ハウジングの移動可能な範囲が規定される請求項9に記載のコネクタ。
- 前記接続部材は、前記複数の第2のコネクタ部の前記導電性コンタクトを保持する絶縁体モールドを有し、
前記保持機構は、前記絶縁体モールドに形成された複数のランスと、前記複数の第2のコネクタ部の前記ハウジングに形成され且つ前記複数のランスが引っ掛かる複数のランス受け部とを有する請求項1〜7のいずれか一項に記載のコネクタ。 - 請求項1〜11のいずれか一項に記載のコネクタの前記第1のコネクタ部が取り付けられたことを特徴とする単電池。
- 前記接続対象物として単電池を使用し、請求項1〜11のいずれか一項に記載のコネクタを用いて複数の単電池を互いに導電接続したことを特徴とする組電池。
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JP2014116262A (ja) | コネクタおよび組電池 |
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