JP6387798B2 - 支持部材 - Google Patents

Description

本発明は、支持部材に関する。

バスバーを支持する支持部材が知られている。例えば、特許文献１に記載の電池パックでは、単電池は、単電池本体から突出して設けられる正極端子と負極端子とを有し、隣り合う２つのうち一方の単電池の正極端子と他方の単電池の負極端子とがバスバーを介して接続されると共に、支持部材としてバスバーを電池パック上に支持している。

特開２０１１−１２９４２９号公報

このように２つの端子がバスバーで接続されると共に、バスバーを支持している場合、バスバーが通電により熱膨張すると、バスバーが締結されている２つの端子のそれぞれに互いに離れる方向に応力が加わる。このとき、端子に加わる応力が大きくなると、端子の締結面において、バスバーの滑りがバスバーの長さ方向に発生することがある。これにより、締結の緩み及び締結面の摩耗が生じ、抵抗成分が増加するおそれがある。

本発明は、抵抗成分の増加を抑制することが可能な支持部材を提供する。

本発明の一態様に係る支持部材は、樹脂からなる柱部材と、柱部材の軸線方向の一方の端部に設けられ、一方の端部にバスバーを締結する締結部と、軸線方向の他方の端部に設けられ、柱部材を取付対象に取り付ける取付部と、を備え、柱部材は、第１部分と、軸線方向から見て第１部分よりも面積が小さい第２部分と、を有する。

この支持部材では、柱部材は、樹脂からなり、軸線方向から見て第１部分よりも面積が小さい第２部分を有している。このため、第２部分では、第１部分よりも曲げ剛性が低くなるので、バスバーが熱膨張して支持部材に応力が加わる場合、柱部材が第２部分で反ることにより、応力を吸収する。したがって、締結部の締結面において、バスバーの滑りがバスバーの長さ方向に発生することが抑制される。これにより、締結の緩み及び締結面における摩耗の発生を低減でき、抵抗成分の増加を抑制することが可能となる。

上記第２部分は、他方の端部を含んでもよい。この場合、柱部材において第２部分は締結部から最も離れた部分に位置するので、第２部分の反りに対して締結部の移動量が大きくなる。したがって、締結部に加わる応力をより確実に吸収することができ、抵抗成分の増加を一層抑制することが可能となる。

上記柱部材は、軸線方向から見て第２部分よりも面積が大きい第３部分を更に有し、第１部分は、一方の端部を含み、第３部分は、他方の端部を含んでもよい。この場合、第２部分は、両端部のいずれも含まず、且つ締結部及び取付部がいずれも設けられない。端部近傍且つ樹脂と締結部との界面付近、及び端部近傍且つ樹脂と取付部との界面付近では、せん断方向の応力集中が生じ、樹脂割れが発生し易くなることから、第２部分が端部を含まず、且つ当該界面から離れた構成とすることにより、このような樹脂割れを抑制することができる。

上記第２部分は、円柱であってもよい。この場合、柱部材はどの方向にも均等に反り、曲げ易さに方向依存性がない。したがって、柱部材を取付対象に取り付ける際に、曲げ方向を考慮する必要がないので、取付作業性の向上が可能となる。

上記第１部分の軸線は、上記第２部分の軸線と一致していてもよい。この場合、締結部の軸線と取付部の軸線とが一致するので、柱部材を取付対象に取り付ける際に、軸線方向から見た締結部の位置の変化を考慮する必要がない。したがって、取付作業性の向上を図ることが可能となる。

上記樹脂は、熱硬化性樹脂であってもよい。この場合、支持部材の耐熱性を高めることが可能となる。

本発明によれば、支持部材における抵抗成分の増加を抑制できる。

第１実施形態に係る電池パックの内部構成を示す側面図である。 図１のジャンクションボックス内の端子接続構造を拡大して示す図である。 図２のIII−III線に沿っての断面図である。 （ａ）は図２の支持部材の軸線に沿っての断面図であり、（ｂ）は図２の支持部材の上面図であり、（ｃ）は図２の支持部材の下面図である。 （ａ）は第２実施形態に係る支持部材の軸線に沿っての断面図であり、（ｂ）は第２実施形態に係る支持部材の上面図であり、（ｃ）はＶｃ−Ｖｃ線に沿っての断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。また、説明中、「上」、「下」、「前」、「後」等の方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電池パックの内部構成を示す側面図である。図１に示されるように、電池パック１０は、筐体１１と、ジャンクションボックス１２と、コネクタ１３と、複数の電池モジュール２０と、を備えている。筐体１１は、箱型形状を呈し、ジャンクションボックス１２及び複数の電池モジュール２０を収容するための収容空間Ｓを有する。

筐体１１は、四角板状の底板１１ａと、底板１１ａと対向して設けられる天板１１ｂと、底板１１ａの周縁から立設される四角板状の前板１１ｃ、後板１１ｄ及び一対の側板１１ｅと、を有している。図１には、一方の側板１１ｅを除いた状態が図示されている。

ジャンクションボックス１２は、収容空間Ｓにおいて、天板１１ｂと前板１１ｃとの成す角部に設けられている。ジャンクションボックス１２には、端子接続構造３０（図２参照）及びリレー等が収容されている。

コネクタ１３は、筐体１１の前板１１ｃにおいて、ジャンクションボックス１２が設けられる位置に対応して設けられている。コネクタ１３には、出力用ケーブルＣ２（図２参照）が接続されている。

各電池モジュール２０は、筐体１１の他方の側板１１ｅに固定されている。各電池モジュール２０は、並設された複数の電池セル（不図示）を含んでいる。電池セルは、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素蓄電池等の二次電池である。各電池セルは、並設方向に隣り合う電池セル同士の正極端子と負極端子とが隣り合うように配置されている。各電池セルは、並設方向に隣り合う電池セル同士の正極端子と負極端子とがバスバーによって交互に接続されることで、直列接続されている。

複数の電池セルにおける直列接続の両端部に相当する正極端子と負極端子には、それぞれケーブルＣ１が接続されている。複数のケーブルＣ１は、この両端部に相当する正極端子とジャンクションボックス１２内の端子接続構造３０（図２参照）とを接続している。また、複数のケーブルＣ１は、この両端部に相当する負極端子とジャンクションボックス１２内の端子接続構造３０とを接続している。

図２は、図１のジャンクションボックス内の端子接続構造を拡大して示す図である。図３は、図２のIII−III線に沿っての断面図である。図４（ａ）は図２の支持部材の軸線に沿っての断面図であり、図４（ｂ）は図２の支持部材の上面図であり、図４（ｃ）は図２の支持部材の下面図である。ジャンクションボックス１２内には、複数の端子接続構造３０が設けられている。図２及び図３では、そのうちの一つの端子接続構造３０が示される。

図２及び図３に示されるように、端子接続構造３０は、バスバー３１と、支持部材４０と、を備えている。

バスバー３１は、導電性の金属により構成された板状部材である。バスバー３１は、その厚さ方向から見て、例えば、矩形状を呈している。バスバー３１には、複数の孔部３２がバスバー３１の長さ方向に沿って一列に設けられている。バスバー３１は、２つの支持部材４０間を接続すると共に、２つの支持部材４０で支持されることにより筐体１１から離間して設けられている。バスバー３１の長さ方向の両端に位置する２つの孔部３２には、２つの支持部材４０がそれぞれ締結されている。バスバー３１の残りの複数の孔部３２には、複数のケーブルＣ１及び出力用ケーブルＣ２がそれぞれ締結されている。バスバー３１は、複数のケーブルＣ１に接続される複数の電池モジュール２０（図１参照）と、出力用ケーブルＣ２に接続されるコネクタ１３（図１参照）とを、複数のケーブルＣ１及び出力用ケーブルＣ２を介して電気的に接続している。

図４（ａ）〜図４（ｃ）に示されるように、支持部材４０は、樹脂からなる柱部材４１と、軸線方向Ｄの一方の端部４１ａに設けられた締結部４２と、軸線方向Ｄの他方の端部４１ｂに設けられた取付部４３と、を備えている。締結部４２と取付部４３とは、柱部材４１を介して軸線方向Ｄに離間している。支持部材４０の軸線Ｌは、柱部材４１、締結部４２及び取付部４３のそれぞれの軸線と一致している。

柱部材４１は、例えば、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなる。柱部材４１は絶縁性を有し、締結部４２と取付部４３とを電気的に絶縁している。柱部材４１は、第１部分４４と、第２部分４５と、を有している。第１部分４４及び第２部分４５の軸線のそれぞれは、互いに一致し、且つ支持部材４０の軸線Ｌと一致している。

第１部分４４は、一方の端部４１ａを含んでいる。第１部分４４は、柱部材４１が取付部４３により筐体１１等の取付対象に取り付けられる際に、把持手段により把持される部分である。把持手段は、例えば、レンチ及びスパナ等の工具である。第１部分４４は、レンチ及びスパナ等の工具による把持を容易にするための形状を呈している。第１部分４４は、六角柱であり、軸線方向Ｄから見て六角形を呈している。

第２部分４５は、他方の端部４１ｂを含んでいる。第２部分４５は、円柱であり、軸線方向Ｄから見て円形を呈している。第２部分４５は、軸線方向Ｄから見て第１部分４４よりも面積が小さい。軸線方向Ｄから見たときの第２部分４５の面積は、軸線方向Ｄから見たときの第１部分４４の面積の、例えば６０〜９０％の範囲で設定されることが好ましく、７５〜８５％の範囲で設定されることがより好ましい。当該数値範囲は、第１部分４４及び第２部分４５それぞれの軸線方向Ｄの寸法及び径等に応じ適宜変更可能である。

軸線方向Ｄから見たときに、第１部分４４の呈する六角形における二面幅Ｗ１は、第２部分４５の呈する円の直径Ｗ２よりも大きい。第１部分４４及び第２部分４５の軸線のそれぞれは、互いに一致しているので、軸線方向Ｄから見たときに、第１部分４４の呈する六角形の内部に第２部分４５の呈する円全体が収まる。また、軸線Ｌから第１部分４４の外周面までの最短距離Ｗ３は、軸線Ｌから第２部分４５の外表面までの最長距離Ｗ４よりも大きい。更に言い換えると、軸線方向Ｄに直交する方向の第２部分４５の断面積は、軸線方向Ｄに直交する方向の第１部分４４の断面積よりも小さい。ここでは、第１部分４４が六角柱であり、第２部分４５が円柱であることから、軸線方向Ｄに直交する方向の第１部分４４の断面積は、軸線方向Ｄから見たときの第１部分４４の面積に等しく、軸線方向Ｄに直交する方向の第２部分４５の断面積は、軸線方向Ｄから見たときの第２部分４５の面積に等しい。したがって、軸線方向Ｄに直交する方向の第１部分４４の断面積に対する軸線方向Ｄに直交する方向の第２部分４５の断面積の比率は、軸線方向Ｄから見たときの第１部分４４の面積に対する軸線方向Ｄから見たときの第２部分４５の面積の比率と同様の範囲で設定される。

締結部４２は、例えば金属からなる。締結部４２は、柱部材４１に埋設された円柱状の基部４２ａ（インサートボルト）と、基部４２ａから柱部材４１の外部に突出する円柱状の突出部４２ｂと、を有している。基部４２ａは、一方の端部４１ａにおいて、軸線方向Ｄと直交する方向に張り出す円環状の張出部４２ｃを有している。突出部４２ｂには、外周面にネジ溝が設けられている。突出部４２ｂは、ボルトとして機能し、張出部４２ｃは、ボルトの座面として機能する。

取付部４３は、例えば金属からなる。取付部４３は、柱部材４１に埋設された円柱状の基部４３ａ（インサートボルト）と、基部４３ａから柱部材４１の外部に突出する円柱状の突出部４３ｂと、を有している。基部４３ａは、他方の端部４１ｂにおいて、軸線方向Ｄと直交する方向に張り出す円環状の張出部４３ｃを有している。突出部４３ｂには、外周面にネジ溝が設けられている。突出部４３ｂは、ボルトとして機能し、張出部４３ｃは、ボルトの座面として機能する。

次に、図２及び図３を参照して、端子接続構造３０の組み立て方法について説明する。まず、２つの支持部材４０の突出部４３ｂのそれぞれが、筐体１１の他方の側板１１ｅに設けられた所定のネジ穴１１ｋに螺合される。この取付作業では、第１部分４４がレンチ等の把持手段により把持され、回転されることで、突出部４３ｂのそれぞれがネジ穴１１ｋに螺合される。このように、取付部４３によって支持部材４０が筐体１１に取り付けられる。

続いて、筐体１１に取り付けられた２つの支持部材４０上に、バスバー３１が載置される。このとき、バスバー３１の複数の孔部３２のうち、バスバー３１の長さ方向の両端に位置する２つの孔部３２のそれぞれを、バスバー３１の一方の面３１ａから他方の面３１ｂに向かって突出部４２ｂが挿通するように、バスバー３１が載置される。続いて、バスバー３１の他方の面３１ｂにおいて、突出部４２ｂのそれぞれにナット４７が螺合される。これにより、締結部４２は、一方の端部４１ａにバスバー３１を締結する。このとき、張出部４２ｃは、締結面として機能する。

このようにして組み立てられた端子接続構造３０では、バスバー３１は、支持部材４０で支持されることにより、筐体１１の他方の側板１１ｅから離間して設けられている。バスバー３１の残りの複数の孔部３２には、複数のケーブルＣ１のうち、同一極性の複数のケーブルＣ１の接続端子Ｔ１が締結される。接続端子Ｔ１は、例えば挿通孔を有する丸端子である。接続端子Ｔ１の挿通孔と孔部３２とにバスバー３１の他方の面３１ｂから一方の面３１ａに向かってボルト３３が挿通され、バスバー３１の一方の面３１ａにおいて、そのボルト３３にナット３４が螺合されることによって、接続端子Ｔ１がバスバー３１に締結される。

残りの複数の孔部３２のうちの一つには、出力用ケーブルＣ２の接続端子Ｔ２が締結される。接続端子Ｔ２は、例えば挿通孔を有する丸端子である。接続端子Ｔ２の挿通孔と孔部３２とにバスバー３１の他方の面３１ｂから一方の面３１ａに向かってボルト３３が挿通され、バスバー３１の一方の面３１ａにおいて、そのボルト３３にナット３４が螺合されることによって、接続端子Ｔ２が締結される。

以上のように構成された支持部材４０では、柱部材４１は、樹脂からなり、軸線方向Ｄから見て第１部分４４よりも面積が小さい第２部分４５を有している。このため、第２部分４５では、第１部分４４よりも曲げ剛性が低くなるので、バスバー３１が熱膨張して支持部材４０に応力が加わる場合、柱部材４１が第２部分４５で反ることにより、応力を吸収する。したがって、締結部４２の締結面において、バスバー３１の滑りがバスバー３１の長さ方向に発生することが抑制される。これにより、締結の緩み及び締結面における摩耗の発生を低減でき、抵抗成分の増加を抑制することが可能となる。

柱部材が第２部分を有さず、第１部分のみからなる従来の支持部材と比較して、支持部材４０では、第２部分４５を有することにより、抵抗成分の増加を抑制することできる上、六角柱である第１部分４４も有しているので、レンチ及びスパナ等の工具により把持し易く、筐体１１等の取付対象への取付作業性も維持される。

第２部分４５は、他方の端部４１ｂを含み、柱部材４１において第２部分４５は締結部４２から最も離れた部分に位置する。このため、第２部分４５の反りに対して締結部４２の移動量が大きくなる。したがって、締結部４２に加わる応力をより確実に吸収することができ、抵抗成分の増加を一層抑制することが可能となる。また、この場合、バスバー３１の熱膨張により締結部４２に加わる力が同じであっても、てこの原理により、柱部材４１が反り易くなる。

第１部分４４は、一方の端部４１ａを含んでいる。一方の端部４１ａには、バスバー３１が締結され、応力が集中し易い。したがって、軸線方向Ｄから見て第１部分４４の面積を大きくし、第１部分４４の強度を高めることにより、一方の端部４１ａに損傷が生じるのを抑制することができる。

第２部分４５は、円柱である。このため、柱部材４１はどの方向にも均等に反り、曲げ易さに方向依存性がない。第２部分４５が、例えば、角柱である場合、角柱は角部の方向には曲げ難いため、柱部材４１の曲げ易さに方向依存性が生じる。この場合において、バスバー３１による応力を柱部材４１に十分に吸収させるためには、柱部材４１を筐体１１に取り付ける際に、バスバー３１による応力の方向と、柱部材４１の曲げ易い方向とを一致させる必要がある。これに対して、本実施形態によれば、柱部材４１を筐体１１に取り付ける際に、このような曲げ方向を考慮する必要がないので、取付作業性の向上が可能となる。

第１部分４４の軸線は、第２部分４５の軸線と一致している。これにより、締結部４２の軸線と取付部４３の軸線とが一致し、柱部材４１を筐体１１に取り付ける際に、取付部４３の軸線を回転軸としたときの取付部４３の回転角度によらず、軸線方向Ｄから見た締結部４２の位置が一定に保たれ易くなる。これにより、締結部４２の位置を孔部３２の位置と一致させ、孔部３２を介して支持部材４０をバスバー３１に締結させ易くなる。仮に、第１部分４４の軸線と第２部分４５の軸線とが一致していない場合、当該回転角度によって軸線方向Ｄから見た締結部４２の位置が変化することとなるので、柱部材４１を筐体１１に取り付ける際に、当該回転角度を考慮して、締結部４２の位置を孔部３２の位置と一致させる必要がある。これに対して、本実施形態によれば、柱部材４１を筐体１１に取り付ける際に、軸線方向Ｄから見た締結部４２の位置の変化を考慮する必要がないので、取付作業性の向上を図ることが可能となる。また、第１部分４４の軸線が第２部分４５の軸線と一致していると、柱部材４１の製造を容易化することが可能となる。更に、曲げ易さの方向依存性を低減することができる。

柱部材４１は、熱硬化性樹脂により構成されるので、支持部材４０の強度、難燃性、及び耐熱性を高めることが可能となる。

（第２実施形態）
図５（ａ）は第２実施形態に係る支持部材の軸線に沿っての断面図であり、図５（ｂ）は第２実施形態に係る支持部材の上面図であり、図５（ｃ）はＶｃ−Ｖｃ線に沿っての断面図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）に示されるように、第２実施形態に係る支持部材４０Ａは、第１実施形態に係る支持部材４０（図４参照）と比較して、柱部材４１が第３部分４６を更に備える点、及び第２部分４５が第１部分４４と第３部分４６との間に配置されている点で相違している。

第３部分４６は、他方の端部４１ｂを含んでいる。第３部分４６は、軸線方向Ｄから見て第１部分４４と略同一形状を呈し、第１部分４４と共に、柱部材４１が取付部４３により取付対象に取り付けられる際に、把持手段により把持され得る部分である。第３部分４６は、軸線方向Ｄから見て第２部分４５よりも面積が大きい。即ち、軸線方向Ｄに直交する方向の第３部分４６の断面積が、軸線方向Ｄに直交する方向の第２部分４５の断面積よりも大きい。

基部４２ａの全体は第１部分４４に設けられ、基部４３ａの全体は第３部分４６に設けられている。即ち、第２部分４５には、基部４２ａ及び基部４３ａがいずれも設けられていない。

以上のように構成された支持部材４０Ａでは、第１実施形態に係る支持部材４０と同様の効果が奏される。更に、支持部材４０Ａは、軸線方向Ｄから見て第２部分４５よりも面積が大きい第３部分４６を有し、第１部分４４は、一方の端部４１ａを含み、第３部分４６は、他方の端部４１ｂを含んでいる。この場合、第２部分４５は、端部４１ａ及び端部４１ｂのいずれも含まず、且つ締結部４２及び取付部４３がいずれも設けられない。端部４１ａ及び端部４１ｂの近傍且つ樹脂と締結部４２との界面付近、更に端部４１ａ及び端部４１ｂの近傍且つ樹脂と取付部４３との界面付近では、せん断方向の応力集中が生じ、樹脂割れが発生し易くなることから、第２部分４５が端部４１ａ及び端部４１ｂを含まず、且つ当該界面から離れた構成とすることにより、このような樹脂割れを抑制することができる。第１部分４４及び第３部分４６は、端部４１ａ及び端部４１ｂを含み、且つ締結部４２及び取付部４３が設けられているものの、樹脂が厚いので、樹脂割れが発生し難い。

なお、本発明に係る支持部材は、上記実施形態に限定されない。柱部材は、第１部分及び第２部分を含んでいれば、どのような形状であってもよい。例えば、第１実施形態の支持部材４０では、柱部材４１は、第１部分４４が一方の端部４１ａを含み、第２部分４５が他方の端部４１ｂを含むような形状であるが、第１部分４４が他方の端部４１ａを含み、第２部分４５が一方の端部４１ｂを含むような形状であってもよい。また、第２実施形態の支持部材４０Ａでは、柱部材４１は、第１部分４４が一方の端部４１ａを含み、第３部分４６が他方の端部４１ｂを含むような形状であるが、第１部分４４、第２部分４５及び第３部分４６のいずれが一方の端部４１ａ又は他方の端部４１ｂを含むような形状であってもよい。

取付部４３の突出部４３ｂは、外周にネジ溝が設けられたボルトであるが、外周にネジ溝が設けられていなくてもよい。この場合、突出部４３ｂがピンとして機能し、取付部４３が筐体１１にピン止めされてもよい。

柱部材４１は、例えば、ＰＡ６６−ＧＦ等の繊維強化樹脂からなってもよい。この場合、支持部材４０の強度を向上させることができる。また、この場合、支持部材４０を高剛性とすることに加えて、耐熱性及び難燃性とすることも可能である。

第１部分４４及び第２部分４５は、軸線方向Ｄから見た第１部分４４の面積よりも第２部分４５の面積の方が小さいという関係を満足していればよく、それぞれ六角柱及び円柱に限られず、どのような形状であってもよい。また、第３部分４６は、第１部分４４とは異なる形状を有してもよく、軸線方向Ｄから見て第２部分４５よりも面積が大きければどのような形状であってもよい。

締結部４２は、張出部４２ｃを有しなくてもよい。また、取付部４３は、張出部４３ｃを有しなくてもよい。

１１…筐体（取付対象）、３１…バスバー、４０，４０Ａ…支持部材、４１…柱部材、４１ａ…一方の端部、４１ｂ…他方の端部、４２…締結部、４３…取付部、４４…第１部分、４５…第２部分、４６…第３部分、Ｄ…軸線方向。

Claims (7)

1. 樹脂からなる柱部材と、
   前記柱部材の軸線方向の一方の端部に設けられ、前記一方の端部にバスバーを締結する締結部と、
   前記軸線方向の他方の端部に設けられ、前記柱部材を取付対象に取り付ける取付部と、を備え、
   前記柱部材は、第１部分と、前記軸線方向から見て前記第１部分よりも面積が小さい第２部分と、を有する、支持部材。
2. 前記第２部分は、前記他方の端部を含む、請求項１に記載の支持部材。
3. 前記柱部材は、前記軸線方向から見て前記第２部分よりも面積が大きい第３部分を更に有し、
   前記第１部分は、前記一方の端部を含み、
   前記第３部分は、前記他方の端部を含む、請求項１に記載の支持部材。
4. 前記第２部分は、円柱である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の支持部材。
5. 前記第１部分の軸線は、前記第２部分の軸線と一致している、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の支持部材。
6. 前記樹脂は、熱硬化性樹脂である、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の支持部材。
7. 前記柱部材は、絶縁性を有している、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の支持部材。

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