JP6786962B2 - 電池パックの端子取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、電池パックの端子取付構造に関する。

電池パックは、複数の電池セルが電気的に接続された電池モジュールを少なくとも一つ有する。電池モジュールは、有底筒状のケースに収容されており、ケースの開口は蓋で塞がれている（特許文献１参照）。このような電池パック内の電池モジュールを、電池パックの外側に配置される外部機器に接続する構成として、例えば、筐体に端子を設ける端子取付構造が採用される場合がある。

特開２０１２−３３３０６号公報

上述のような電池パックの端子取付構造では、端子が取り付けられる筐体の壁部には貫通孔が形成されるため、当該貫通孔から筐体内部に水分が侵入しないように、端子取付構造は封止部材を備えている。しかしながら、封止部材に対して適切な押圧力を付与することができず、十分なシール性を確保できない場合があった。

そこで、本発明は、封止部材に適切な押圧力を付与することでシール性を向上できる電池パックの端子取付構造を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電池パックの端子取付構造は、電池パックの筐体に取り付けられる端子と、筐体を構成する板状部材と、板状部材と端子との間を封止する封止部材と、端子のボルト部に締結されるナットと、を備え、端子は、端子の中心軸線が延びる軸方向において、ボルト部よりも内側に形成された、封止部材の受面と、軸方向において、受面よりも外側に形成された、ナットを受ける座部と、を備え、受面とナットとの間に、板状部材及び封止部材が配置される。

電池パックの端子取付構造において、端子は、端子の中心軸線が延びる軸方向において、ボルト部よりも内側に形成された、封止部材の受面を備えている。また、受面とナットとの間に、板状部材及び封止部材が配置される。従って、ナットを端子のボルト部に締結することにより、ナットは、板状部材を介して受面に対して封止部材を押圧することができる。ここで、端子は、軸方向において、受面よりも外側に形成された、ナットを受ける座部を備えている。従って、ナットはある程度ボルト部に締め付けられると、座部と接触することによって、それ以上の締め付けが規制される。従って、封止部材に適切な押圧力が付与された位置にて、ナットの締め付けを座部によって規制することが可能となる。以上によって、封止部材に適切な押圧力を付与することでシール性を向上できる。

座部には、軸方向から見て、受面に干渉しない形状を有する、回り止め形状部が形成されていてよい。このような構造により、封止部材の受面に対する押圧を阻害せず、シール性に影響を与えることなく、回り止め形状部を用いて、組み付け時における端子の回り止めを行うことができる。

回り止め形状部は、軸方向から見て、端子の中心軸線を挟んで、互いに平行に対向する一対の対向面を有していてよい。このような構成により、一対の対向面を挟み込むように固定することで、容易に組み付け時における端子の回り止めを行うことができる。

本発明によれば、封止部材に適切な押圧力を付与することでシール性を向上できる。

本発明の実施形態に係る端子取付構造が採用された電池パックの斜視図である。 図１に示す電池パックの蓋を開けた状態における平面図である。 図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った拡大断面図である。 端子を軸方向から見た図、及び部分拡大図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。説明中、「上」、「下」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。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。

一実施形態に係る電池パック１０は、図１及び図２に模式的に示されているように、筐体１２と、筐体１２に収容されている複数の電池モジュール１４と、電池モジュール１４を外部接続するための一対の外部接続部１６_Ｐ,１６_Ｎとを備える。

図１及び図２に示すように、筐体１２は、有底筒状のケース１８と、蓋２０とを有し、ケース１８及び蓋２０により電池モジュール１４を収容する収容空間が形成されている。ケース１８は、平板状の底板２２に筒状の側壁２４が立設されることによって構成されており、底板２２と反対側が開放された有底筒の箱体である。ケース１８の材料の例は、鉄（ＳＳ４００）である。ケース１８の平面視形状の例は、図１及び図２に示したような矩形に限定されず、例えば、正方形を含む四角形でもよいし又は他の多角形（例えば、五角形及び六角形等）でもよい。蓋２０は、ケース１８の開口１８ａを塞ぐように、側壁２４の底板２２と反対側の端部２４ａ（ケース１８の開口１８ａ側の端部）に設けられている。蓋２０の材料の例は、ケース１８の材料と同じとし得る。また、蓋２０の材料として、樹脂を採用してもよい。

各電池モジュール１４はケース１８に固定されている。図２に示したように、各電池モジュール１４は、複数の電池セル２６を有する。電池セル２６の例は、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池といった蓄電池である。各電池セル２６は、一対の電極端子２８_Ｐ,２８_Ｎを有しており、電極端子２８_Ｐは正極端子として機能し、電極端子２８_Ｎは負極端子として機能する。

各電池モジュール１４が有する複数の電池セル２６は並設されており、バスバー３０を介して電気的に直列接続されている。図２では、バスバー３０と、電極端子２８_Ｐ，２８_Ｎとの接続構成を模式的に示しているが、バスバー３０と電極端子２８_Ｐ，２８_Ｎとは、例えば、ボルト又は固定ナットのような締結具を利用して接続され得る。複数の電池セル２６は、通常、拘束部材によって拘束され一つの電池モジュール１４を構成している。電池モジュール１４を構成する複数の電池セル２６は電気的に並列接続されていてもよい。

電池セル２６が蓄電池である形態において、電池セル２６の構成の一例を説明する。電池セル２６は、電池セル用筐体を有する。電池セル用筐体内には、電解液が充填されていると共に、負極とセパレータと正極とを積層してなる電極組立体が収容されている。一対の電極端子２８_Ｐ,２８_Ｎは、一端部が電池セル用筐体の内側に配設され、他端部が電池セル用ケースの外側に位置するように、電池セル用筐体と絶縁された状態で電池セル用筐体に設けられている。電極端子２８_Ｐ及び電極端子２８_Ｎの電池セル用筐体の内側に配設された端部のそれぞれには、上記電極組立体の正極及び負極が電気的に接続されている。そのため、電極端子２８_Ｐ,２８_Ｎは、それぞれ正極端子及び負極端子として機能する。

外部接続部１６_Ｐ,１６_Ｎは、筐体１２内に収容された複数の電池モジュール１４を、電池パック１０の外側に位置するモータのような駆動装置Ｄ（図３参照）に電気的に接続するための外部接続機構である。電池パック１０が電気的に接続される外部機器として駆動装置Ｄを例示するが、外部機器は、駆動装置Ｄに限定されない。

外部接続部１６_Ｐは、各電池モジュール１４が有する複数の電池セル２６の電極端子２８_Ｐに対応して設けられた正極用の外部接続部である。外部接続部１６_Ｎは、各電池モジュール１４が有する複数の電池セル２６の電極端子２８_Ｎに対応して設けられた負極用の外部接続部である。

外部接続部１６_Ｐ，１６_Ｎの構成は実質的に同じである。そのため、外部接続部１６_Ｐ,１６_Ｎを外部接続部１６と称して、以降の説明を行う。以下の説明では、電極端子２８_Ｐ，２８_Ｎも電極端子２８と称す。外部接続部１６_Ｐ,１６_Ｎの構成要素及び外部接続部１６_Ｐ,１６_Ｎに対応する構成要素を区別して説明する場合は、外部接続部１６_Ｐの構成要素等については下付きの「Ｐ」を付し、外部接続部１６_Ｎの構成要素等については下付きの「Ｎ」を付して説明する場合もある。

外部接続部１６は、導電性を有するコネクタ端子３２と、コネクタ端子３２に固定されたバスバー３４と、バスバー３４を支持する２つの支持部材３６と、バスバー３４と各電池モジュール１４とを電気的に接続する複数の配線３８とを有する。複数の配線３８は、ワイヤーハーネスを構成し得る。

次に、図３及び図４を参照して、コネクタ端子３２を筐体に取り付けるための端子取付構造１００の構成について、詳細に説明する。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った拡大断面図である。図４（ａ）は、コネクタ端子を上方から見た平面図であり、図４（ｂ）は、コネクタ端子の拡大断面図である。なお、図３では、外部接続部１６_Ｐ側の端子取付構造１００を示しているが、外部接続部１６_Ｎ側の端子取付構造１００も同趣旨の構成を有している。

図３に示すように、端子取付構造１００は、コネクタ端子３２と、座金４０と、蓋（板状部材）２０と、封止部材４１と、第１のナット４２と、バスバー３４と、第２のナット４３と、を備えている。なお、コネクタ端子３２の中心軸線ＣＬが延びる軸方向における中央位置ＳＰを基準として、当該中央位置ＳＰから遠ざかる方向が「軸方向における外側」に該当し、中央位置ＳＰへ近づく方向が「軸方向における内側」に該当する。すなわち、中央位置よりも上側の領域では、上側が「軸方向における外側」に該当し、下側が「軸方向における内側」に該当する。中央位置よりも下側の領域では、下側が「軸方向における外側」に該当し、上側が「軸方向における内側」に該当する。

コネクタ端子３２は、中心軸線ＣＬを中心とした略円柱状の導電性の部材である。コネクタ端子３２は、円柱状の本体部５１と、本体部５１の上端側に形成された第１のボルト部５２と、本体部５１の下端側に形成された第２のボルト部５３と、封止部材４１を受ける受面５６と、第1のボルト部５２に締結された第1のナット４２を受ける座部５７と、を備えている。

第１のボルト部５２は、本体部５１よりも小さい径にて軸方向に沿って上方へ延びている。第１のボルト部５２の外周面には雄ネジ部５２ａが形成されている。第１のボルト部５２の上端面５２ｂには、中心軸線ＣＬに沿って第１のボルト部５２の内部へ向かって延びるボルト穴５４が形成されている。なお、第１のボルト部５２の上端面５２ｂは、座金４０を配置するための受面として機能する。第２のボルト部５３は、本体部５１よりも小さい径にて軸方向に沿って下方へ延びている。第２のボルト部５３の外周面には雄ネジ部５３ａが形成されている。また、本体部５１の下端部には、バスバー３４を受けるための受面５５が形成されている。

受面５６は、軸方向において第１のボルト部５２よりも内側に形成された面である。すなわち、受面５６は、第１のボルト部５２の下側に形成されている。受面５６は、本体部５１の上端面のうち、外周側の縁部付近の領域によって構成されている。受面５６は、中心軸線ＣＬと垂直に広がる円環状の面であり、径方向における幅寸法は、押圧状態における封止部材４１の径方向における幅寸法よりも広く設定されている。軸方向から見て、受面５６は、第１のボルト部５２及び座部５７よりも外周側に形成されている（図４参照）。

座部５７は、軸方向において、受面５６よりも外側に形成されている。すなわち、座部５７は、受面５６よりも上側に形成されている。座部５７は、本体部５１の上端面である受面５６から、当該受面５６よりも内周側の領域を上方へ向かって突出させた円柱部によって構成されている。座部５７の突出量、すなわち軸方向における高さ寸法は、蓋２０の厚みと、封止部材４１の厚み及び押圧量に基づいて設定される。座部５７では、軸方向における外側の面、すなわち上端面が第１のナット４２を受けるための座面５７ａを構成している。座面５７ａは、中心軸線ＣＬと垂直に広がる円環状の面であり、径方向における幅寸法は、第１のナット４２を受けるのに十分な広さに設定されている。軸方向から見て、座面５７ａは、第１のボルト部５２よりも外周側に形成されている（図４参照）。

ここで、図４に示すように、座部５７には、軸方向から見て、受面５６に干渉しない形状を有する、回り止め形状部６０が形成されている。「受面５６に干渉しない形状」とは、座部５７の外周面５７ｂよりも、径方向における外周側へはみ出ない形状である。すなわち、外周面５７ｂよりも径方向における外周側には、受面５６が形成されているため、当該受面５６と重なるような形状が形成されている場合は、封止部材４１と干渉してしまう。従って、回り止め形状部６０が、受面５６に干渉しない形状を有することで、封止部材４１による封止性能が低下することを防止できる。本実施形態では、回り止め形状部６０は、円環状の座部５７の一部を円弧状に切り欠くことによって形成される。特に、ここでは、中心軸線ＣＬを挟んで両側において、座部５７が切り欠かれる。具体的には、回り止め形状部６０は、軸方向から見て、中心軸線ＣＬを挟んで、互いに平行に対向する一対の対向面６１によって構成される。座部５７において切り欠かれた部分を二点鎖線で示す。当該切欠き部は、切削工具によって切り欠かれてよい。対向面６１は、第１のボルト部５２よりも外周側に配置される。すなわち、座部５７が切り欠かれた位置においても、第１のナット４２に対する座面５７ａが確保されている。図４（ｂ）に示すように、座部５７は、受面５６と座面５７ａとの間の全域が切り欠かれている。ただし、受面５６よりも上側の部分の一部が残存してもよい。

図３に示すように、座金４０は、中央位置に貫通孔を有する円環状の板部材である。座金４０は、外部の駆動装置Ｄと配線７０を介して電気的に接続される部材である。このような座金４０を介してコネクタ端子３２及びバスバー３４と駆動装置Ｄとが電気的に接続される。座金４０は、貫通孔をボルト穴５４の位置に合わせた状態で、第１のボルト部５２の上端面５２ｂ上に配置される。当該状態でボルト穴５４にボルト６３が締結されることによって、座金４０は、上端面５２ｂとボルト６３の頭部６３ａとの間に挟み込まれる。

封止部材４１は、中央位置に貫通孔を有する円環状の板部材である。封止部材４１の材料は、シール性を確保することができるシール材料であればどのようなものを採用してもよい。封止部材４１は、座部５７を取り囲むように受面５６上に配置される。このように、受面５６上に配置された封止部材４１上に蓋２０が配置される。蓋２０には貫通孔が形成されており、当該貫通孔で座部５７を取り囲むように配置する。

第１のナット４２は、中央位置に貫通孔を有すると共に、当該貫通孔の内周面に雌ネジ部４２ａが形成されている。また、第１のナット４２の軸方向における内側（ここでは下側）には、径方向に広がるフランジ部４２ｂが形成されている。第１のナット４２が第１のボルト部５２に締結されることで、受面５６と第１のナット４２との間に、蓋２０及び封止部材４１が配置される。第１のナット４２を更に第１のボルト部５２に締め付けることによって、フランジ部４２ｂにて、蓋２０を介して封止部材４１を受面５６に対して押圧することができる。しかし、第１のナット４２を第１のボルト部５２に一定以上締め付けると、フランジ部４２ｂが座部５７の座面５７ａと接触する。これにより、封止部材４１に適切な押圧力が付与された位置にて、第１のナット４２の締め付けが座部５７によって規制される。

第２のナット４３は、中央位置に貫通孔を有すると共に、当該貫通孔の内周面に雌ネジ部４３ａが形成されている。また、第２のナット４３の軸方向における内側（ここでは上側）には、径方向に広がるフランジ部４３ｂが形成されている。バスバー３４の貫通孔に第２のボルト部５３を通した状態で、第２のナット４３が第２のボルト部５３に締結されることで、受面５５と第２のナット４３との間に、バスバー３４が配置される。第２のナット４３を更に第２のボルト部５３に締め付けることによって、フランジ部４３ｂにて、バスバー３４を受面５５に対して押圧することができる。

次に、本実施形態に係る電池パック１０の端子取付構造１００の作用・効果について説明する。

電池パック１０の端子取付構造１００において、コネクタ端子３２は、軸方向において、第１のボルト部５２よりも内側に形成された、封止部材４１の受面５６を備えている。また、受面５６と第１のナット４２との間に、蓋２０及び封止部材４１が配置される。従って、第１のナット４２をコネクタ端子３２の第１のボルト部５２に締結することにより、第１のナット４２は、蓋２０を介して受面５６に対して封止部材４１を押圧することができる。ここで、コネクタ端子３２は、軸方向において、受面５６よりも外側に形成された、第１のナット４２を受ける座部５７を備えている。従って、第１のナット４２はある程度第１のボルト部５２に締め付けられると、座部５７と接触することによって、それ以上の締め付けが規制される。従って、封止部材４１に適切な押圧力が付与された位置にて、第１のナット４２の締め付けを座部５７によって規制することが可能となる。以上によって、封止部材４１に適切な押圧力を付与することでシール性を向上できる。

座部５７には、軸方向から見て、受面５６に干渉しない形状を有する、回り止め形状部６０が形成されている。このような構造により、封止部材４１の受面５６に対する押圧を阻害せず、シール性に影響を与えることなく、回り止め形状部６０を用いて、組み付け時における端子の回り止めを行うことができる。回り止め形状部６０のような特殊な形状が存在する場合は、コネクタ端子３２の組み付け時に、回り止め形状部６０に合わせた治具を用いることで、回り止めを行うことができる。

回り止め形状部６０は、軸方向から見て、中心軸線ＣＬを挟んで、互いに平行に対向する一対の対向面６１を有していている。このような構成により、一対の対向面６１を挟み込むように固定することで、容易に組み付け時におけるコネクタ端子３２の回り止めを行うことができる。勿論、対向面６１に対応した治具を用いて、コネクタ端子３２の回り止めをしてよい。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、図３に示す構成は単なる一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で、各種部品の大きさや形状や位置関係等は適宜変更してもよい。

例えば、第２のボルト及び第２のナット側の構成については、特に限定されず、バスバーを支持する構成を適宜変更してもよい。

また、回り止め形状部が省略されてもよい。

１０…電池パック、２０…蓋（板状部材）、３２…コネクタ端子（端子）、４１…封止部材、４２…第１のナット（ナット）、５２…第１のボルト部（ボルト部）、５６…受面、５７…座部、１００…端子取付構造。

Claims (3)

1. 電池パックの筐体に取り付けられる端子と、
   前記筐体を構成する板状部材と、
   前記板状部材と前記端子との間を封止する封止部材と、
   前記端子のボルト部に締結されるナットと、を備え、
   前記端子は、
   前記端子の中心軸線が延びる軸方向において、前記ボルト部よりも内側に形成された、前記封止部材の受面と、
   前記軸方向において、前記受面よりも外側に形成された、前記ナットを受ける座部と、を備え、
   前記受面と前記ナットとの間に、前記板状部材及び前記封止部材が配置され、
   前記ボルト部に締結される前記ナットと前記板状部材とが接触する、電池パックの端子取付構造。
2. 前記座部には、前記軸方向から見て、前記受面に干渉しない形状を有する、回り止め形状部が形成されている、請求項１に記載の電池パックの端子取付構造。
3. 前記回り止め形状部は、前記軸方向から見て、前記端子の中心軸線を挟んで、互いに平行に対向する一対の対向面を有している、請求項２に記載の電池パックの端子取付構造。

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