WO2011122460A1 - 電池システム - Google Patents

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WO2011122460A1
WO2011122460A1 PCT/JP2011/057296 JP2011057296W WO2011122460A1 WO 2011122460 A1 WO2011122460 A1 WO 2011122460A1 JP 2011057296 W JP2011057296 W JP 2011057296W WO 2011122460 A1 WO2011122460 A1 WO 2011122460A1
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terminal
battery system
electrode
protruding piece
insertion hole
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PCT/JP2011/057296
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正隆 内田
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a battery system.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2010-074908 filed in Japan on March 29, 2010, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • an electric measurement line including an annular plate-like contact portion is used to measure a parameter value of a single cell.
  • the contact portion of the electric measurement line is fixed using, for example, an electrode terminal and a screw of the single cell, and the parameter value of the single cell is measured by the electric measurement line through the contact portion fixed to the electrode terminal by the screw.
  • a contact portion of the electric measurement line is inserted between the bolt and the bus bar for fixing the bus bar (conductor) connecting the electrode terminals of a plurality of adjacent unit cells. The contact portion is fixed by tightening with a bolt.
  • JP 2006-136070 A JP-A-11-111358
  • Patent Document 2 when measuring the parameter value of a single cell (battery), the contact portion of the electric measurement line is connected and fixed to the electrode terminal by being tightened with a screw, so that the contact is made by loosening of the screw or the like. Resistance will change.
  • the contact part of the electrical measurement line when the contact part of the electrical measurement line is connected and fixed to the upper part of the bus bar with a bolt, in addition to the change in contact resistance due to loosening of the bolt, the change in contact resistance between the bus bar and the electrode terminal must be considered. Don't be.
  • the contact resistance of the electrical measurement line is connected and fixed using screws or bolts, so the contact resistance changes due to loosening of the screws or bolts. Cannot be avoided, and there has been a problem that a measurement error occurs when the parameter value of the unit cell is measured. Further, the connection / fixing with screws and bolts is complicated, and there is a problem that it is difficult to perform the connection / fixing process in a short time.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to easily connect and fix the electric measurement line and the electrode terminal, and to set parameter values such as the current value and voltage value of the unit cell.
  • An object of the present invention is to provide a battery system capable of accurately measuring the current.
  • the present invention employs the following means. That is, the battery system according to the present invention includes an assembled battery including a plurality of unit cells having electrode terminals, a C-type first terminal inserted through the electrode terminal, and the first terminal and the electric battery. A second terminal connected to the measurement line; and a measurement unit connected to the electric measurement line to measure the parameters of the assembled battery. At least a part of the inner periphery of the first terminal is the electrode terminal.
  • the first terminal is fixed to the electrode terminal by including a hole portion and fitting the insertion hole portion and the protruding piece to reduce the diameter of the first terminal.
  • the inner peripheral portion of the first terminal includes the terminal body that contacts the electrode terminal, the first terminal is attached to the electrode terminal without interposing a bus bar or the like, and without tightening a bolt or a screw.
  • the parameter value of the cell can be measured by fixing. Thereby, contact resistance can be reduced and a measurement error can be suppressed, and the parameter value of a single cell can be measured more correctly.
  • the first terminal is reduced in diameter, and the contact state between the first terminal and the electrode terminal is fixed. Thereby, the first terminal can be easily attached to the electrode terminal.
  • connection terminal unit when measuring the parameter value of the unit cell, the connection terminal unit is not fixed by tightening a bolt or a screw, so that a change in contact resistance can be suppressed.
  • the parameter value of the unit cell can be accurately measured by easily attaching and fixing the connecting terminal unit to the electrode terminal.
  • FIG. 1 is a top cross-sectional view of an assembled battery 1 according to a battery system of a first embodiment of the present invention. It is a perspective view of the principal part of the assembled battery 1 which concerns on the battery system of 1st embodiment of this invention. It is an assembly composition perspective view of electrode terminal 10 and connecting terminal unit 20 concerning a battery system of a first embodiment of the present invention. It is a top view of the 1st terminal 21 concerning the battery system of a first embodiment of the present invention. 5 to 7 are component diagrams of the first terminal 21 and show a state where the second terminal 31 is not fitted.
  • FIG. 1 is a side sectional view of the assembled battery 1 used in the battery system 100 of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 12, and FIG. 2 is a top sectional view of the assembled battery shown in FIG.
  • FIG. 2 is a perspective view of a main part of the assembled battery shown in FIG. 1.
  • the assembled battery 1 is provided with a plurality of unit cells 2 that are chargeable / dischargeable secondary batteries, and includes a power source for the battery system 100, for example, a power source for driving a moving object such as a deep sea exploration device or an electric vehicle Or it is used for the power supply which stationary apparatuses, such as an electric power storage apparatus and an uninterruptible power supply, supply.
  • the battery system 100 includes an electric load 103 such as an electric motor, an assembled battery in which two assembled batteries 1 that supply electric power to the electric load 103 are connected in series, and a plurality of single cells (secondary batteries) constituting the assembled battery 1. ) CMUs (Cell Monitoring Units) 112a and 112b that receive analog signals corresponding to the respective parameters (for example, voltages) 2A to 2F via the corresponding electric measurement lines 19, and information on the parameters from these CMUs. A BMU (Battery Management Unit) 113 to be received and a host control device 104 that controls the power load 103 based on the information from the BMU 113 or displays the information on the operator or driver via the display unit 105. Yes.
  • an electric load 103 such as an electric motor
  • an assembled battery in which two assembled batteries 1 that supply electric power to the electric load 103 are connected in series
  • CMUs Cell Monitoring Units
  • the assembled battery 1 is schematically configured by a plurality of unit cells 2, a control unit 4 that controls the unit cells 2, and a storage container 5 that stores the unit cells 2 and the control unit 4. .
  • the storage container 5 includes a lower housing 6 in which the unit cell 2 and the control unit 4 are stored and is formed in a bottomed rectangular tube shape and has an opening 6 a, and the lower housing 6.
  • the upper housing 7 is a lid that opens and closes the opening 6a. Both the lower housing 6 and the upper housing 7 are made of an insulating material such as synthetic resin.
  • the lower housing 6 has a rectangular shape in plan view of the bottom wall portion 8.
  • the lower housing 6 is provided with a partition wall 6b that divides the inside of the lower housing 6 into two in the longitudinal direction, and the unit cell chamber 9a in which the plurality of unit cells 2 are accommodated, and the control unit 4 A control chamber 9b to be accommodated is formed.
  • the single battery 2 is a secondary battery such as a lithium ion secondary battery formed in a rectangular parallelepiped shape, for example. As shown in FIG. 2, the single battery 2 is spaced at equal intervals in the longitudinal direction. Arranged on the bottom wall 8 in the chamber 9a. 3, illustration of other members of the storage container 5 (portions other than the bottom wall portion 8 of the lower housing 6) is omitted.
  • the upper surface 2c of the unit cell 2 is provided with a pair of electrode terminals 10 that are formed in a columnar shape and project upward. One electrode terminal 10 is a positive electrode and the other electrode terminal 10 is a negative electrode. ing.
  • the plurality of adjacent unit cells 2 are arranged such that the positions of the positive electrode and the negative electrode of the electrode terminal 10 are alternately arranged in the longitudinal direction.
  • the electrode terminals 10 of the adjacent unit cells 2 are electrically connected in series by a plate-like bus bar 11 formed of a conductive material.
  • the electrode terminals 10 not connected to the adjacent unit cells 2 are connected to one end of the bus bar 11.
  • the other end of the bus bar 11 is inserted into an insertion hole 7 a formed in, for example, the upper housing 7 of the storage container 5 and exposed to the outside, and each of them serves as a positive electrode or a negative electrode of the assembled battery 1.
  • a positive electrode and a negative electrode of an assembled battery in which two assembled batteries 1 are connected in series are connected to a power load 103 described later.
  • the bus bar 11 has bolt insertion holes 11a at both ends. And the bolt 13 is each inserted through the insertion hole 11a of this both ends, Thereby, the electrode terminal 10 and the bus-bar 11 are bolted.
  • the control unit 4 is a control circuit formed on, for example, a substrate, and is housed in the control unit chamber 9b.
  • the control unit 4 is, for example, CMUs 112a and 112b, and the voltage value from the unit cell 2 to which the control unit 4 is connected (in FIG. 2, the control unit 4 is connected to four unit cells 2).
  • the acquired parameter value is transmitted to a BMU (Battery Management Unit) 113 (CMU or BMU is also referred to as a measurement unit).
  • a voltage value will be described as an example of the parameter value of the unit cell 2.
  • FIG. 12 the control unit 4 is, for example, CMUs 112a and 112b, and the voltage value from the unit cell 2 to which the control unit 4 is connected (in FIG. 2, the control unit 4 is connected to four unit cells 2).
  • BMU Battery Management Unit
  • a voltage value will be described as an example of the parameter value of the unit cell 2.
  • FIG. 12 the control unit 4 is, for example, CMUs 112a
  • the connecting terminal unit 20 including the first terminal 21 and the second terminal 31 connected to one end of the electric measurement line 19 described later is only the one provided in the unit cell 2 at one end in the longitudinal direction. It is shown. However, in practice, a connecting terminal unit 20 is provided for each unit cell 2, and the other end of each electric measurement line 19 is connected to the CMU 112 a or 112 b. That is, illustration of what was provided in the other cell 2 is abbreviate
  • FIG. 4 is an assembled configuration perspective view of the electrode terminal 10 and the connection terminal unit 20.
  • the connection terminal unit 20 is electrically coupled to the first terminal 21 inserted through the electrode terminal 10 and the electric measurement line 19 connected to the control unit 4 and the first terminal 21. And the second terminal 31 to be fitted.
  • FIG. 5 is a plan view of the first terminal 21 (viewed from the X direction in FIG. 1)
  • FIG. 6 is a front view of the first terminal 21 (viewed from the Y direction in FIG. 1).
  • FIG. 7 is a side view of the first terminal 21 (viewed from the Z direction in FIG. 1).
  • 5 to 7 are component diagrams of the first terminal 21 and show a state where the second terminal 31 is not fitted.
  • the first terminal 21 includes a terminal body 22 and a pair of protruding pieces 23 and 24.
  • the first terminal 21 is made of a highly conductive metal member (for example, copper).
  • the terminal body 22 is formed in a C-shaped annular shape, and one end 22 c and the other end 22 d are opposed to each other with a gap C therebetween.
  • the terminal body 22 includes three protrusions 22e that protrude inward in the radial direction on the inner peripheral surface (inner peripheral portion) 22b.
  • the three protrusions 22e are annularly arranged at equal intervals in the circumferential direction at intervals.
  • the pair of projecting pieces 23, 24 are radially outward of the terminal main body 22 from one end 22 c side and the other end 22 d side of the outer peripheral surface (outer peripheral portion) 22 a of the terminal main body 22. It protrudes toward the side.
  • the protruding pieces 23 and 24 are each formed in a substantially trapezoidal shape that is tapered when viewed from the X direction in FIG.
  • the inner side surface 23a of the protruding piece 23 is formed flush with the end surface of the one end 22c (the end surface of the one end 22c and the inner side surface 23a are on the same plane).
  • the inner surface 24a of the protruding piece 24 is formed flush with the end surface of the other end 22d.
  • the inner side surface 23a and the inner side surface 24a extend outward in the radial direction with substantially the same gap as the gap C.
  • the gap C enables a diameter reduction described later.
  • the outer surface (outer portion) 23b of the projecting piece 23 facing away from each other and the outer surface (outer portion) 24b of the projecting piece 24 are respectively extended from the base ends 23c and 24c to the distal ends 23d and 24d.
  • the dimension D between the outer portions at the distal ends 23d and 24d is D 1 and the base ends 23c and 24c.
  • the projecting pieces 23 and 24 include corrugated portions 23 f and 24 f in which at least a part of the respective back surfaces 23 e and 24 e are formed in a corrugated shape.
  • the wavy portions 23f and 24f can be formed, for example, by making a part of the mold wavy when the terminal body 22 is formed of a mold or the like.
  • the second terminal 31 is of a class generally referred to as a flat crimp terminal (female type), and a crimp part 32 that is crimped to one end of the electric measurement line 19, A fitting portion 33 that fits with the first terminal 21 is provided.
  • the crimping part 32 and the fitting part 33 are electrically connected, and are integrally formed of, for example, the same metal member (for example, copper).
  • the second terminal 31 is also made of a metal member having good conductivity (for example, copper).
  • the fitting portion 33 includes an insertion hole portion 34 into which the protruding pieces 23 and 24 of the first terminal are fitted.
  • the insertion hole portion 34 is centered in the width direction by a partition wall 34 c, and holes 34 a and 34 b into which the protruding pieces 23 and 24 can be inserted are formed. That is, when the opening dimension in the width direction of the insertion hole 34 is L (see FIG. 8), D 1 ⁇ L ⁇ D 2 is satisfied.
  • the plate thickness t of the partition wall 34c is sufficiently smaller than the gap C described above.
  • Protruding portions 35 and 36 protrude from inner peripheral surfaces 34d and 34e in the holes 34a and 34b, respectively (see FIGS. 8 and 10).
  • the cross-sectional shape in opening of hole 34a, 34b is a semicircle shape in this embodiment.
  • the fitting member 33 and the partition wall 34c are formed by bending and deforming the metal member, which was originally substantially flat, from both sides into a semicircular shape. At this time, the semicircular cross-sectional shape is obtained. .
  • the cross-sectional shape is not limited to a semicircular shape, and the metal member may be deformed so as to be similar to the shapes of the tips 23d and 24d of the protruding pieces 23 and 24, respectively. Accordingly, the protruding pieces 23 and 24 can be inserted into the insertion hole 34 while ensuring a contact area between the insertion hole 34 and the protruding pieces 23 and 24.
  • connection method of the connection terminal unit 20 which consists of said structure, and operation
  • the terminal body 22 of the first terminal 21 is inserted along the outer peripheral surface 10 a of the electrode terminal 10, while the insertion holes of the second terminal 31 are inserted into the tips 23 d and 24 d of the protruding pieces 23 and 24.
  • the opening of the part 34 is made to oppose.
  • the second terminal 31 is moved relative to the first terminal 21, and the tips 23 d and 24 d are inserted into the holes 34 a and 34 b of the insertion hole 34, respectively.
  • the second terminal 31 reaches the position of the dimension D between the outer portions that is equal to the dimension L of the insertion hole 34.
  • the projecting pieces 23 and 24 are close to each other so that the outer dimension D is equal to the opening dimension L of the insertion hole 34.
  • the terminal body 22 is reduced in diameter.
  • the second terminal 31 when the second terminal 31 is relatively moved to the terminal body 22 side and the terminal body 22 is further reduced in diameter, the three protrusions 22e are brought into contact with the outer peripheral surface 10a of the electrode terminal 10 at three points and then pressed against the outer peripheral surface 10a. To be crushed. By this crushing, the contact area between the electrode terminal 10 and the terminal body 22 is increased, and the resistance between the electrode terminal 10 and the terminal body 22 can be lowered. Further, since the contact is maintained in a state where the three protrusions 22e are crushed, the contact resistance can be stabilized without changing. In this way, the second terminal 31 is sufficiently pushed into the terminal body 22 side to increase the frictional force between the projecting pieces 23 and 24 and the inner peripheral surfaces 34d and 34e, respectively. To complete the mating. At this time, the partition wall 34c is pressed from both the inner side surfaces 23a and 24a, and a relatively strong frictional force is obtained.
  • the wavy portions 23f and 24f and the protruding portions 35 and 36 are engaged. That is, as shown in FIG. 10, when the second terminal 31 is moved relative to the terminal body 22 side from the state where the tips 23d and 24d are inserted into the holes 34a and 34b, the concave portions on the wavy portions 23f and 24f side are formed. The protrusions 35 and 36 are engaged with each other. Thereafter, by further moving the second terminal 31 toward the terminal body 22 side, as shown in FIG. 11, the protruding portions 35 and 36 are formed on the base ends 23c and 24c side of the wavy portions 23f and 24f. It is shifted and engaged in order to the recessed part.
  • the connection terminal unit 20 is attached to the electrode terminal 10. Since the terminal body 22 contacts the outer peripheral surface 10a of the electrode terminal 10 with sufficient pressure due to the reduced diameter of the terminal body 22, the contact resistance between the terminal body 22 and the electrode terminal 10 can be sufficiently reduced, and the wavy portion 23f, Since the protrusions 35 and 36 are engaged with the recesses on the 24f side, the reduced diameter state is firmly maintained, which is useful when performing precise parameter measurement such as voltage and current measurement.
  • the first terminal 21 includes the terminal body 22 that contacts the outer peripheral surface 10 a of the electrode terminal 10. Therefore, the first terminal 21 directly contacts the electrode terminal 10 without contacting the bus bar 11.
  • the voltage value can be measured. Thereby, it is possible to reduce the contact resistance and suppress measurement errors, and it is possible to accurately measure parameters such as voltage values of the individual cells 2 (2A to 2F) constituting the assembled battery.
  • the BMU 113 Based on the accurate measurement value, the BMU 113 identifies, for example, an abnormal cell 2 and transmits the information to the host control device 104 in the battery system, and the host control device 104 that has received the information transmits an error signal. Transmit to the display unit 105.
  • the display part 105 which received the said abnormality signal notifies an operator or a driver
  • the host control device 104 limits the power of the assembled battery 1 supplied to the load of the battery system. That is, since an accurate parameter can be measured, the safety of the battery system can be further improved.
  • the first terminal 21 includes a pair of projecting pieces 23 and 24 in which the dimension D between the outer portions 23b and 24b facing away from each other gradually increases from the distal ends 23d and 24d toward the base ends 23c and 24c.
  • connection terminal unit 20 can be attached to the electrode terminal 10 relatively easily.
  • the first terminal 21 includes corrugated portions 23f and 24f formed in corrugations on the back surfaces 23e and 24e of the projecting pieces 23 and 24, respectively, and the second terminal 31 projects to engage with the corrugated portions 23f and 24f. Since the portions 35 and 36 are provided, the fitted state between the first terminal 21 and the second terminal 31 is difficult to be released. Thereby, vibration resistance can further be improved and the accurate measurement of the voltage value of the cell 2 can be performed more continuously.
  • the inner peripheral surface 22b of the terminal body 22 has three protrusions 22e, and the electrode terminal 10 and the three crushed protrusions 22e are in contact with each other, so that the contact between the outer peripheral surface 10a of the electrode terminal 10 and the terminal body 22 is reduced. While ensuring, the value of contact resistance can be stabilized. Thereby, it becomes possible to measure the voltage value of the cell 2 without a measurement error.
  • the protrusion 22e When the protrusion 22e is covered with an oxide film or is coated with impurities such as dirt, the film is broken by the crushing of the protrusion 22e, so that the electrical contact between the electrode terminal 10 and the first terminal 21 is prevented. In addition, the stability of contact resistance can be ensured.
  • the plurality of protrusions 22e are provided.
  • the inner peripheral surface 22b may be brought into contact with the electrode terminal 10 without providing the protrusions 22e.
  • the crushing can surely make a good electrical connection, but in the case of a design specification that does not require such a good electrical connection, the terminal is connected to the electrode terminal on the inner peripheral surface 22b due to the reduced diameter. This is because it is possible to reliably make an electrical connection only by contact. According to this, the cost for providing the protrusion 22e on the terminal body 22 can be reduced.
  • the three protrusions 22e are provided. However, one or two protrusions may be provided, or four or more protrusions may be provided.
  • unit cells 2 are provided, and these unit cells 2 are electrically connected in series.
  • the present invention is not limited to this, and the number of unit cells 2 may be more or less than four.
  • the voltage value of the unit cell 2 is measured using the connection terminal unit 20, but the current value may be measured.
  • the current value may be measured using any one of the unit cells 2 using the connection terminal unit 20.
  • the wavy portions 23f and 24f are formed on both the protruding pieces 23 and 24, but may be formed only on one side. Furthermore, the positions where the wavy portions 23f and 24f are formed are not limited to the back surfaces 23e and 24e of the protruding pieces 23 and 24, and may be formed on the upper surfaces or the outer surfaces 23b and 24b of the protruding pieces 23 and 24, for example. You may form a wave-like part in at least one part of these outer peripheral surfaces (the said upper surface, back surface, and outer surface) of the protrusion pieces 23 and 24. FIG. In these cases, the protruding portion of the second terminal 31 is formed at a position where the wavy portion is engaged.
  • the first terminal 21 may be provided with a protruding portion and the second terminal 31 may be provided with a corrugated portion. Further, even if there are no wavy portions and protrusions, the protrusions and the wavy portions are not necessarily provided when the reduced diameter state can be maintained only by the frictional force between the protruding pieces 23 and 24 and the inner peripheral surfaces 34d and 34e. No, you may omit it as appropriate.
  • the partition wall 34c is formed in the insertion hole 34 and the holes 34a and 34b are formed.
  • the partition wall 34c may be omitted.
  • the shape of the terminal body 22 is a C-shaped annular shape.
  • the shape may be a C-shaped polygonal shape and can be in contact with the electrode terminal 10 on the inner peripheral surface of the terminal body 22. That's fine.
  • the protruding pieces 23 and 24 are a pair of protruding pieces, but one or more protruding pieces may be provided in accordance with the shape of the terminal body 22.
  • connection terminal unit when measuring the parameter value of the unit cell, the connection terminal unit is not fixed by tightening a bolt or a screw, so that a change in contact resistance can be suppressed.
  • the parameter value of the unit cell can be accurately measured by easily attaching and fixing the connecting terminal unit to the electrode terminal.

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Abstract

　本発明の電池システムは、組電池と、第１端子と、第２端子と、計測部とを有し、前記第１端子は、少なくとも内周部の一部が電極端子に接触する端子本体と、前記端子本体の外周部から前記端子本体の径方向外方側に向けて突出する２つの突出片とを備え、前記第２端子は、前記突出片が嵌合する挿入孔部を備え、前記挿入孔部と前記突出片とが嵌合して前記第１端子が縮径することで、前記第１端子が前記電極端子に固定される。

Description

電池システム
　本発明は、電池システムに関する。
　本願は、２０１０年３月２９日に日本出願された特願２０１０－０７４９０８に基づいて優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、二次電池の分野における組電池の異常を判定する技術として、組電池を構成する単電池のそれぞれについて、電池の状態を示す電圧値や電流値等のパラメータ値を計測し、このパラメータ値が閾値を超えた場合に異常と判定する技術がある。また、単電池の性能のばらつきによる組電池全体の性能低下を回避する技術として、平均電圧を算出してセル電圧のバラツキを調整する技術がある（例えば、下記特許文献１）。
　上記のような技術においては、単電池のパラメータ値を計測するために、円環板状の接触部を備える電気計測線が用いられている。この電気計測線の接触部は、例えば単電池の電極端子とネジを用いて固定され、このネジにより電極端子に固定された接触部を介して電気計測線により単電池のパラメータ値を計測している（例えば、下記特許文献２）。
　また、電気計測線の他の固定方法としては、隣接する複数の単電池の電極端子同士を連結するバスバー（導電体）を固定するボルトとバスバーとの間に電気計測線の接触部が挿通され、この接触部をボルトで締め付けることにより固定される。
特開２００６－１３６０７０号公報 特開平１１－１１１３５８号公報
　しかしながら、従来の技術においては、以下に示す課題があった。すなわち、例えば特許文献２では、単電池（バッテリ）のパラメータ値を計測するに際し、電気計測線の接触部はネジで締め付けられることにより電極端子に接続・固定されるので、ネジの緩み等によって接触抵抗が変化してしまう。
　さらに、バスバーの上部に電気計測線の接触部がボルトにより接続・固定される場合には、ボルトの緩みによる接触抵抗の変化に加え、バスバーと電極端子との接触抵抗の変化も考慮しなければならない。
　すなわち、上述したいずれの手法により電気計測線を接続・固定したとしても、ネジやボルトを用いて電気計測線の接触部を接続・固定しているため、ネジやボルトの緩みによる接触抵抗の変化は避けることができず、単電池のパラメータ値を計測する場合に計測誤差が生じてしまうという問題があった。また、ネジやボルトでの上記接続・固定は煩雑であり、短時間での当該接続・固定の処理が困難という問題もあった。
　本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、電気計測線と電極端子との接続・固定が容易で、かつ、単電池の電流値や電圧値等のパラメータ値を正確に計測することが可能な電池システムを提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
　すなわち、本発明に係る電池システムは、電極端子を有する複数の単電池を具備する組電池と、前記電極端子に挿通されるＣ型の第１端子と、前記第１端子と嵌合すると共に電気計測線に接続された第２端子と、前記電気計測線に接続され前記組電池のパラメータを計測する計測部とを有し、前記第１端子は、少なくとも内周部の一部が前記電極端子に接触する端子本体と、前記端子本体の外周部から前記端子本体の径方向外方側に向けて突出する２つの突出片とを備え、前記第２端子は、前記突出片が嵌合する挿入孔部を備え、前記挿入孔部と前記突出片とが嵌合して前記第１端子が縮径することで、前記第１端子が前記電極端子に固定される。
　この構成によれば、第１端子の内周部が電極端子に接触する端子本体を備えるので、バスバー等を介在させず、さらにはボルトやネジの締め付けによらずに電極端子に第１端子を固定させて単電池のパラメータ値を計測することができる。これにより、接触抵抗を低減させて計測誤差を抑制することができ、単電池のパラメータ値をより正確に計測することができる。
　また、第２端子と第１端子とが嵌合することに伴って、第１端子が縮径し、第１端子と電極端子との接触状態が固定される。これにより、容易に第１端子を電極端子に装着することができる。
　本発明に係る電池システムによれば、単電池のパラメータ値の計測に際し、ボルトやネジの締め付けによって連結端子ユニットを固定しないので接触抵抗の変化を抑制できる。
　また、容易に連結端子ユニットを電極端子に装着かつ固定して単電池のパラメータ値を正確に計測することが可能となる。
本発明の第一実施形態の電池システムに係る組電池１の側面断面図である。 本発明の第一実施形態の電池システムに係る組電池１の上面断面図である。 本発明の第一実施形態の電池システムに係る組電池１の要部の斜視図である。 本発明の第一実施形態の電池システムに係る電極端子１０及び連結端子ユニット２０の組み立て構成斜視図である。 本発明の第一実施形態の電池システムに係る第１端子２１の平面図である。なお、図５～図７は、第１端子２１の部品図であって、第２端子３１と嵌合していない状態を示している。 本発明の第一実施形態の電池システムに係る第１端子２１の正面図である。 本発明の第一実施形態の電池システムに係る第１端子２１の側面図である。 本発明の第一実施形態の電池システムに係る連結端子ユニット２０の第一の作用説明図であって、平面図である。 本発明の第一実施形態の電池システムに係る連結端子ユニット２０の第二の作用説明図であって、平面図である。 本発明の第一実施形態の電池システムに係る連結端子ユニット２０の第三の作用説明図であって、一部断面図である。 本発明の第一実施形態の電池システムに係る連結端子ユニット２０の第四の作用説明図であって、一部断面図である。 本発明の第一実施形態の電池システムの概略図である。
　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
（第一実施形態）
　図１は、図１２で示す本発明の第一実施形態の電池システム１００で用いる組電池１の側面断面図であり、図２は、図１に示す組電池の上面断面図であり、図３は、図１に示す組電池の要部の斜視図である。
　組電池１は、充放電可能な二次電池である単電池２が複数設けられたものであって、電池システム１００の電源、例えば、深海探査機や電気自動車等の移動体の駆動用電源、或いは電力貯蔵装置や無停電電源装置等の定置用装置が供給する電源に用いられる。
　電池システム１００は、電気モータ等の電力負荷１０３と、電力負荷１０３に電力供給を行う組電池１が２つ直列接続された組電池と、組電池１を構成する複数の単電池（二次電池）２Ａ～２Ｆのそれぞれのパラメータ（例えば電圧）に対応するアナログ信号を各々に対応する電気計測線１９を介して受信するＣＭＵ（Cell Monitoring Unit）１１２ａ、１１２ｂと、これらＣＭＵから上記パラメータに関する情報を受信するＢＭＵ（Battery Management Unit）１１３と、ＢＭＵ１１３からの当該情報に基づき、電力負荷１０３を制御または当該情報をオペレータ又は運転者に表示部１０５を介して表示等させる上位制御装置１０４とを備えている。
　図２に示すように、組電池１は、複数の単電池２と、単電池２を制御する制御部４と、単電池２及び制御部４を収納する収納容器５とで概略構成されている。
　図１および２に示すように、収納容器５は、単電池２及び制御部４が収納されると共に有底角筒状に形成されて開口部６ａを有する下部筐体６と、下部筐体６の開口部６ａを開閉する蓋体である上部筐体７とを備えており、これらの下部筐体６及び上部筐体７は、いずれも例えば合成樹脂等の絶縁体で形成されている。
　図２に示すように、下部筐体６は、その底壁部８の平面視形状が長方形状となっている。
　この下部筐体６には、下部筐体６の内部を長手方向に二つに仕切る仕切壁６ｂが設けられており、複数の単電池２が収容される単電池室９ａと、制御部４が収容される制御部室９ｂとが形成されている。
　図３に示すように、単電池２は、例えば直方体状に形成されたリチウムイオン二次電池等の二次電池であり、図２に示すように、長手方向に互いに等しい間隔をあけて単電池室９ａ内の底壁部８上に配列されている。なお、図３では収納容器５の他の部材（下部筐体６のうち底壁部８以外の部分）の図示は省略している。
　単電池２の上面２ｃには、円柱状に形成されると共に上方に向けて突出する一対の電極端子１０が設けられており、一方の電極端子１０が正極、他方の電極端子１０が負極となっている。
　図２に示すように、隣接する複数の単電池２は、電極端子１０の正極及び負極それぞれの位置が長手方向に１つおきに互い違いになるように配置されている。そして、図２に示す例では、隣接する単電池２の電極端子１０は、導電性材料で形成された板状のバスバー１１により、電気的に直列に接続されている。
　複数の単電池２のうち長手方向の両端に配置された単電池２においては、図２に示すように、隣接する単電池２と接続されていない電極端子１０がバスバー１１の一端に接続され、バスバー１１の他端は収納容器５の例えば上部筐体７に形成された挿通孔７ａにそれぞれ挿通されて外部に露出され、それぞれが組電池１の正極又は負極となっている。組電池１が２つ直列接続された組電池の正極と負極は、後述の電力負荷１０３に接続される。
　また、図２および図４に示すように、バスバー１１は、両端部にボルトの挿入孔１１ａが形成されている。そして、この両端部の挿入孔１１ａを介してそれぞれボルト１３が挿通しており、これにより電極端子１０とバスバー１１はボルト止めされている。
　図２に示すように、制御部４は、例えば基板上に形成された制御回路であり、制御部室９ｂ内に収納されている。図１２で示すように、この制御部４は例えばＣＭＵ１１２ａ、１１２ｂであり、自身が接続された単電池２（図２では制御部４は、４つの単電池２に接続されている）から電圧値等のパラメータ値を計測・取得し、取得したパラメータ値をＢＭＵ（Battery Management Unit）１１３へ送信する（ＣＭＵ又はＢＭＵを計測部ともいう）。なお、以下の説明においては、単電池２のパラメータ値として電圧値を例にして説明する。
　なお、図２においては、後述の第１端子２１及び電気計測線１９の一端に接続された第２端子３１からなる連結端子ユニット２０は、長手方向一端の単電池２に設けられたものだけを図示している。しかしながら、実際には各単電池２毎に連結端子ユニット２０が設けられており、それぞれの電気計測線１９の他端がＣＭＵ１１２ａ又は１１２ｂに接続されている。すなわち、ここでは他の単電池２に設けられたものの図示を省略している。
　図４は、電極端子１０及び連結端子ユニット２０の組み立て構成斜視図である。
　図４に示すように、連結端子ユニット２０は、電極端子１０側に挿通される第１端子２１と、制御部４に接続された電気計測線１９に電気的に結合されると共に第１端子２１と嵌合する第２端子３１とからなっている。
　図５は、第１端子２１の平面図（図１においてＸ方向より見た図）であり、図６は、第１端子２１の正面図（図１においてＹ方向より見た図）であり、図７は、第１端子２１の側面図（図１においてＺ方向より見た図）である。なお、図５～図７は、第１端子２１の部品図であって、第２端子３１と嵌合していない状態を示している。
　図５～図７に示すように、本実施形態では、第１端子２１は、端子本体２２と、一対の突出片２３，２４とを備えている。この第１端子２１は、導電性の良好な金属部材（例えば、銅）からなっている。
　図５に示すように、本実施形態では、端子本体２２はＣ型円環状に形成されており、一端２２ｃと他端２２ｄとが間隙Ｃを介して対向している。
　この端子本体２２は、内周面（内周部）２２ｂにおいてそれぞれ径方向内側に突出する三つの突起２２ｅを備えている。この三つの突起２２ｅは、互いに間隔を空けて周方向に等間隔で環状に配置されている。
　図５に示すように、一対の突出片２３、２４は、端子本体２２の外周面（外周部）２２ａのうち対向する一端２２ｃ側と他端２２ｄ側とのそれぞれから端子本体２２の径方向外方側に向けて突出している。
　突出片２３、２４は、図１におけるＸ方向から見た際にそれぞれ先細りの略台形状に形成され、間隙Ｃを挟んで対称的に配置されている。
　図５及び図６に示すように、突出片２３の内側面２３ａは、一端２２ｃの端面と面一（一端２２ｃの端面と、内側面２３ａとが同一面上にある）に形成されており、同様に、突出片２４の内側面２４ａは、他端２２ｄの端面と面一に形成されている。これら内側面２３ａと内側面２４ａとは、間隙Ｃと略同一の間隔を空けて、径方向外側に延びている。
　なお、この間隙Ｃにより、後述の縮径が可能となる。
　図５に示すように、互いに背向する突出片２３の外側面（外側部）２３ｂと、突出片２４の外側面（外側部）２４ｂとは、それぞれの基端２３ｃ、２４ｃから先端２３ｄ、２４ｄに向かうに従って、徐々に近接する。より具体的には、先端２３ｄ、２４ｄにおける外側部間寸法Ｄ（端子本体２２の中心から見てそれぞれ等距離にある外側面２３ｂと２４ｂの位置間における寸法）をＤ１、基端２３ｃ、２４ｃにおける外側部間寸法ＤをＤ２とした場合、Ｄ２＞Ｄ１となっており、径方向（端子本体２２の中心と外側部間寸法Ｄの中点とを結ぶ方向で、かつ端子本体２２の中心から外側に向かう方向）における任意の箇所における外側部間寸法Ｄが、基端２３ｃ、２４ｃからの距離に反比例して小さくなる。
　図７に示すように、突出片２３、２４は、それぞれの裏面２３ｅ、２４ｅの少なくとも一部が波状に形成された波状部２３ｆ、２４ｆを備えている。この波状部２３ｆ、２４ｆは、例えば端子本体２２を鋳型等で形成する際に、型の一部を波状とすることにより形成できる。
　一方で、図４に示すように、第２端子３１は、一般に平型圧着端子（メス型）と称される部類のものであり、電気計測線１９の一端と圧着された圧着部３２と、第１端子２１と嵌合する嵌合部３３とを備えている。圧着部３２と嵌合部３３は電気的に接続されており、例えば同一の金属部材（例えば、銅）で一体形成されている。第２端子３１も、導電性の良好な金属部材（例えば、銅）からなっている。
　嵌合部３３は、第１端子の突出片２３、２４が嵌合される挿入孔部３４を備えている。
　挿入孔部３４は、それぞれ突出片２３、２４の先端２３ｄ、２４ｄにおける外側部間寸法Ｄ１よりも大きく、基端２３ｃ、２４ｃにおける外側部間寸法Ｄ２よりも小さく開口している（図８参照）。
　この挿入孔部３４は、図４に示すように、中央が仕切壁３４ｃによって幅方向に区画されており、突出片２３、２４をそれぞれ挿入可能な孔３４ａ、３４ｂが形成されている。
　すなわち、この挿入孔部３４の幅方向の開口寸法をＬとすると（図８参照）、Ｄ１＜Ｌ＜Ｄ２となっている。なお、仕切壁３４ｃの板厚ｔは、上述の間隙Ｃよりも十分に小さいものとなっている。
　孔３４ａ、３４ｂのそれぞれにおける内周面３４ｄ、３４ｅからは、突出部３５、３６が突出している（図８，図１０参照）。
　なお、孔３４ａ、３４ｂの開口における断面形状は、本実施形態においては半円状となっている。もともと略平板状であった上記金属部材を両側から半円状に曲げて変形させることで嵌合部３３および仕切壁３４ｃを形成しており、この際に上記半円状の断面形状が得られる。もちろん、この断面形状は半円状に限られず、それぞれ突出片２３、２４の先端２３ｄ、２４ｄの形状と相似形状となるよう上記金属部材を変形させてもよい。これにより、挿入孔部３４と突出片２３、２４との接触面積を確保しながら、突出片２３、２４を挿入孔部３４に挿入することができる。
　次に、上記の構成からなる連結端子ユニット２０の連結方法及び組電池１の動作について説明する。
　図８に示すように、第１端子２１の端子本体２２を電極端子１０の外周面１０ａに沿って挿通させ、一方で、突出片２３、２４の先端２３ｄ、２４ｄに第２端子３１の挿入孔部３４の開口を対向させる。
　次に、図９に示すように、第２端子３１を第１端子２１に対して相対的に移動させて、挿入孔部３４の孔３４ａ、３４ｂに先端２３ｄ、２４ｄをそれぞれ挿入する。この状態から第２端子３１を端子本体２２側に相対移動させていくと、挿入孔部３４の寸法Ｌと等しい大きさである外側部間寸法Ｄの位置に第２端子３１が到達する。
　この位置からさらに第２端子３１を端子本体２２側に相対移動させると、外側部間寸法Ｄが挿入孔部３４の開口寸法Ｌと等しくなるように、突出片２３、２４が相互に近接すると共に、端子本体２２が縮径する。
　さらに、第２端子３１を端子本体２２側に相対移動させて、端子本体２２がさらに縮径すると、三つの突起２２ｅが電極端子１０の外周面１０ａに三点接触した後、外周面１０ａに押圧されて圧潰する。この圧潰により電極端子１０と端子本体２２との接触面積が増大して電極端子１０と端子本体２２間の抵抗を下げることができる。また、三つの突起２２ｅが圧潰した状態で接触が維持されるので、接触抵抗が変化せずに安定したものとすることができる。
　このように、第２端子３１を端子本体２２側に十分に押し込んで、突出片２３、２４と内周面３４ｄ、３４ｅとの摩擦力をそれぞれ大きくして、第２端子３１と第１端子２１との嵌合を完了させる。この際、仕切壁３４ｃが内側面２３ａ、２４ａの双方から押圧され、比較的に強い摩擦力が得られる。
　上記の第２端子３１と第１端子２１との相対移動に伴って、波状部２３ｆ、２４ｆと突出部３５、３６とが係合する。すなわち、図１０に示すように、孔３４ａ、３４ｂに先端２３ｄ、２４ｄをそれぞれ挿入した状態から第２端子３１を端子本体２２側に相対移動させていくと、波状部２３ｆ、２４ｆ側の凹部に突出部３５、３６がそれぞれ係合する。この後、さらに第２端子３１を端子本体２２側に相対移動させることにより、図１１に示すように、突出部３５、３６は、波状部２３ｆ、２４ｆのうち基端２３ｃ、２４ｃ側に形成された凹部へと順にずれて係合していく。
　このようにして第１端子２１と第２端子３１とが連結されて電極端子１０に連結端子ユニット２０が装着される。端子本体２２の縮径により電極端子１０の外周面１０ａに端子本体２２が十分な圧力で接触することで、端子本体２２と電極端子１０との接触抵抗を十分低減でき、さらに、波状部２３ｆ、２４ｆ側の凹部に突出部３５、３６が係合することで強固に上記縮径の状態が維持されるので、精密なパラメータ計測、例えば電圧、電流計測を行う場合に有用である。
　上記電池システム１００によれば、第１端子２１が電極端子１０の外周面１０ａに接触する端子本体２２を備えるので、バスバー１１と接触させずに電極端子１０に直接接触させて各単電池２の電圧値を計測することができる。これにより、接触抵抗を低減させて計測誤差を抑制することができ、組電池を構成する各単電池２（２Ａ～２Ｆ）の電圧値等のパラメータを正確に計測することができる。
　上記ＢＭＵ１１３は、当該正確な計測値に基づき、例えば異常の単電池２を特定して上記電池システム内の上位制御装置１０４にその情報を送信し、これを受信した上位制御装置１０４は異常信号を表示部１０５に送信する。そして、当該異常信号を受信した表示部１０５は、発光または音を発する等してオペレータまたは運転者に異常である旨を通知する。また、上位制御装置１０４は、電池システムの負荷に供給される組電池１の電力を制限などする。すなわち、正確なパラメータを計測することができるので、電池システムの安全性をより向上させることができる。
　また、第１端子２１が、互いに背向する外側面２３ｂ、２４ｂ間の外側部間寸法Ｄが先端２３ｄ、２４ｄから基端２３ｃ、２４ｃに向かうに従って漸次大きくなる一対の突出片２３、２４を備え、第２端子３１が、先端２３ｄ、２４ｄにおける外側部間寸法Ｄ１よりも大きく、かつ、基端２３ｃ、２４ｃにおける外側面寸法Ｄ２よりも小さく開口する挿入孔部３４を備える。これにより、挿入孔部３４に突出片２３、２４を相対的に挿し入れ、第２端子３１を基端２３ｃ、２４ｃ側に相対的に変位させていくと、挿入孔部３４と外側部間寸法Ｄが等しくなり、さらに一対の突出片２３、２４の基端２３ｃ、２４ｃ側に相対的に変位させることで、外側部間寸法Ｄが挿入孔部３４の開口寸法Ｌと等しくなるように突出片２３、２４が相互に近接する。そして、これに伴って端子本体２２が縮径して突起２２ｅと電極端子１０とが接触状態となり、第２端子３１と第１端子２１とが嵌合することで、この接触状態が固定される。
　これにより、比較的容易に、連結端子ユニット２０を電極端子１０に装着することができる。
　また、第１端子２１が、突出片２３、２４の裏面２３ｅ、２４ｅのそれぞれに波状に形成された波状部２３ｆ、２４ｆを備え、第２端子３１がこの波状部２３ｆ、２４ｆと係合する突出部３５、３６を有するので、第１端子２１と第２端子３１との嵌合状態が解除され難い。これにより、耐振動性をさらに向上させることができ、単電池２の電圧値の正確な計測をより継続的に行うことができる。
　さらに、端子本体２２の内周面２２ｂに三つの突起２２ｅを有し、電極端子１０と圧潰した三つの突起２２ｅとが接触するので、電極端子１０の外周面１０ａと端子本体２２との接触を確保しつつ、接触抵抗の値を安定させることができる。これにより、単電池２の電圧値を計測誤差なく計測することが可能となる。
　突起２２ｅが酸化被膜に覆われている場合や汚れなどの不純物が被膜している場合には、この被膜を突起２２ｅの圧潰によって破るので、電極端子１０と第１端子２１との電気的接触を高め、さらに接触抵抗の安定性を確保することができる。
　なお、上述した実施の形態では、複数の突起２２ｅを設けたが、この突起２２ｅを設けずに内周面２２ｂを電極端子１０に接触させてもよい。上記圧潰させることで確実に良好な電気接続をすることができるが、これほど良好な電気接続が求められない設計仕様である場合には、縮径による端子の内周面２２ｂの電極端子への接触だけでも確実に電気接続をすることが可能であるからである。これによれば、端子本体２２に突起２２ｅを設けるためのコストが削減できる。
　また、上述した実施の形態では、三つの突起２２ｅを設ける構成としたが、一つや二つであっても良いし、四つ以上設けてもよい。
　また、上述した実施の形態では、図２に示す例では、単電池２が四つ設けられると共に、これらの単電池２が電気的に直列に接続されている。しかしながら本発明はこれに限定されるものではなく、単電池２の数は四つより多くても少なくても良い。
　また、上述した実施の形態では、連結端子ユニット２０を用いて、単電池２の電圧値を計測したが、電流値を計測してもよい。なお、複数の単電池２が直列に接続される場合には、この電流値はいずれかの単電池２にこの連結端子ユニット２０を用いて計測してもよい。
　また、上述した実施の形態では、波状部２３ｆ、２４ｆを突出片２３、２４の双方に形成する構成としたが、一方のみに形成してもよい。さらに、波状部２３ｆ、２４ｆを形成する位置は、突出片２３、２４の裏面２３ｅ、２４ｅに限られず、例えば、突出片２３、２４の上面や外側面２３ｂ、２４ｂに形成してもよい。突出片２３、２４のこれら外周面（上記上面、裏面、外側面）の少なくとも一部に波状部を形成してもよい。これらの場合には、それら波状部と係合する位置に第２端子３１の突出部が形成される。第１端子２１の波状部と第２端子３１の突出部により互いの端子がしっかり係合し、上記縮径の状態が維持できればよいからである。
　従って、第１端子２１に突出部を、第２端子３１の波状部を適宜設けてもよい。
　また、これら波状部と突出部がなくとも突出片２３、２４と内周面３４ｄ、３４ｅとの摩擦力だけで上記縮径の状態が維持できる場合には、突出部と波状部は必ずしも設ける必要はなく、適宜割愛してもよい。
　また、上述した実施の形態では、挿入孔部３４に仕切壁３４ｃを形成して、孔３４ａ、３４ｂを形成したが、仕切壁３４ｃを省略する構成としても構わない。
　また、上述した実施の形態では、端子本体２２の形状をＣ型円環状としたが、形状としてはＣ型多角形状でもよく、端子本体２２の内周面において電極端子１０と接触できるものであればよい。
　また、上述した実施の形態では、突出片２３、２４を一対の突出片としたが、突出片は端子本体２２の形状に合わせて１つないし複数設けてもよい。
　なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　本発明に係る電池システムによれば、単電池のパラメータ値の計測に際し、ボルトやネジの締め付けによって連結端子ユニットを固定しないので接触抵抗の変化を抑制できる。
　また、容易に連結端子ユニットを電極端子に装着かつ固定して単電池のパラメータ値を正確に計測することが可能となる。
１…組電池
２（２Ａ～２Ｆ）…単電池
１０…電極端子
１０ａ…外周面（外周）
１９…電気計測線
２０…連結端子ユニット
２１…第１端子
２２…端子本体
２２ａ…外周面（外周部）
２２ｂ…内周面（内周部）
２２ｃ…一端
２２ｄ…他端
２２ｅ…突起
２３，２４…突出片
２３ｂ，２４ｂ…外側面（外側部）
２３ｃ，２４ｃ…基端
２３ｄ，２４ｄ…先端
２３ｆ，２４ｆ…波状部
３１…第２端子
３３…嵌合部
３４…挿入孔部
３４ｃ…内周面（内周）
３５，３６…突出部
１００…電池システム
Ｄ（Ｄ１，Ｄ２）…外側面間の寸法

Claims (5)

  1. 　電極端子を有する複数の単電池を具備する組電池と、
    　前記電極端子に挿通されるＣ型の第１端子と、
    　前記第１端子と嵌合すると共に電気計測線に接続された第２端子と、
    　前記電気計測線に接続され前記組電池のパラメータを計測する計測部とを有し、
    　前記第１端子は、
    　少なくとも内周部の一部が前記電極端子に接触する端子本体と、
    　前記端子本体の外周部から前記端子本体の径方向外方側に向けて突出する２つの突出片とを備え、
    　前記第２端子は、
    　前記突出片が嵌合する挿入孔部を備え、
    　前記挿入孔部と前記突出片とが嵌合して前記第１端子が縮径することで、前記第１端子が前記電極端子に固定される電池システム。
  2. 　前記突出片の寸法が、前記突出片の先端から基端に向かうに従って漸次大きくなるよう形成され、
    　前記第２端子の前記挿入孔部の開口寸法は、前記突出片の先端の寸法より大きく、前記突出片の基端における寸法よりも小さい請求項１に記載の電池システム。
  3. 　前記第１端子は、前記突出片の外周面の少なくとも一部に波状に形成された波状部を備え、
    　前記第２端子は、前記挿入孔部の内周面から突出し、前記波状部と係合する突出部を有する請求項２に記載の電池システム。
  4. 　前記第１端子は、その本体の内周部に互いに間隔を空けて設けられると共に、それぞれ前記電極端子の外周面に接触する少なくとも３つの突起を有する請求項３に記載の電池システム。
  5. 　前記計測部の計測した前記パラメータに基づくデータを表示する表示部をさらに有する請求項４に記載の電池システム。
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