WO2013103073A1

WO2013103073A1 - 電池ユニット用のコネクタ、およびそれを備えた電池ユニット

Info

Publication number: WO2013103073A1
Application number: PCT/JP2012/082037
Authority: WO
Inventors: 剛海老澤; 勝彦中澤
Original assignee: 日本航空電子工業株式会社
Priority date: 2012-01-04
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-07-11
Also published as: JP2013140709A; TWI463725B; US20140342213A1; TW201334265A; US9972819B2; EP3093903A1; EP2784841A1; EP2784841B1; EP2784841A4; CN103988334A; JP5308544B2; EP3093903B1; CN103988334B

Abstract

　簡便な構成で、多大な作業負担を要することなく、電源監視を達成する電池ユニット用のコネクタ、およびそれを備えた電池ユニットを提供すること。　ハウジング１２０と、一方がバッテリ１９２の正極に接続され他方が前記バッテリ１９２の負極に接続される一対のコンタクト１３０と、バッテリ１９２の制御回路１９３に接続される信号コネクタ１４０とを備え、一対のコンタクト１３０および信号コネクタ１４０は、ハウジング１２０に取り付けられている電池ユニット１００用のコネクタ１１０。

Description

電池ユニット用のコネクタ、およびそれを備えた電池ユニット

　本発明は、電池ユニット用のコネクタ、およびそれを備えた電池ユニットに関する。

　従来、図１４に示すように、給電ケーブル２１０に接続されたプラグインコネクタ（雄）２２０と、他の給電ケーブル２３０に接続されたプラグインコネクタ（雌）２４０とを備え、プラグインコネクタ２２０、２４０間を嵌合させることによって給電ケーブル２１０、２３０間を接続する給電用中継端子台２００が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

　プラグインコネクタ（雄）２２０は、プラグイン化モジュール（図示しない）に取り付けられ、プラグインコネクタ（雌）２４０は、プラグイン化モジュール（図示しない）を収容する収容構造体（図示しない）に取り付けられている。

特開２００３－３４６９４０号公報

　ここで、電源システムにおいては、電源状態の監視を必要とする場合もあり、この場合、電源監視のための信号ケーブルが用いられる。

　ところが、従来の給電用中継端子台２００のように相互に分離した複数のモジュール（プラグイン化モジュール、収容構造体）から構成されるシステムにおいては、各モジュール間に跨って信号ケーブルを設置する必要がある場合もあり、この場合、信号ケーブルを設置するとシステム構成が複雑になったり、信号ケーブルの取り付け作業などに過度な作業負担を要する場合があるという問題があった。

　そこで、本発明は、従来の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、簡便な構成で、多大な作業負担を要することなく、電源監視を達成する電池ユニット用のコネクタ、およびそれを備えた電池ユニットを提供することである。

　本発明の電池ユニット用のコネクタは、ハウジングと、一方がバッテリの正極に接続され他方が前記バッテリの負極に接続される一対のコンタクトと、前記バッテリの制御回路に接続される信号コネクタとを備え、前記一対のコンタクトおよび前記信号コネクタは、前記ハウジングに取り付けられていることにより、前述した課題を解決したものである。

　前記信号コネクタは、複数設けられていてもよい。

　前記信号コネクタは、前記ハウジングに着脱可能に取り付けられていてもよい。

　前記ハウジングは、前記コンタクトを部分的に覆う被覆部を有し、前記被覆部は、複数のスリット部を有し、前記コンタクトの前記被覆部により覆われていない部分が、前記コンタクトの接触部として機能するように構成してもよい。

　前記コンタクトは、接続対象物に接触する接触部と、前記バッテリに接続される接続部とを有していてもよい。

　前記信号コネクタは、前記一対のコンタクトを並べた方向において、前記一対のコンタクトの外側に配置されていてもよい。

　前記コンタクトは、接続対象物に接触する接触部と、前記ハウジングの外部に延び前記バッテリに接続される接続部とを一体に有していてもよい。

　本発明の電池ユニットは、前記コネクタと、バッテリと、前記バッテリを内蔵させるケーシングとを備え、前記コネクタは、前記ケーシングの外面に取り付けられるとともに、前記バッテリに接続されていることにより、前述した課題を解決したものである。

　本発明では、簡便な構成で、多大な作業負担を要することなく、電源監視を達成できる。

本発明の一実施形態である蓄電装置を前方側から見て示す斜視図である。蓄電装置を後方側から見て示す斜視図である。ラック側コネクタにラック側接続部材を取り付ける状態を示す斜視図である。収容ラックに対してラック側コネクタを取り付けた状態を示す斜視図である。電池ユニットに対して電池側コネクタを取り付けた状態を示す斜視図である。ラック側コネクタと電池側コネクタとを対向させた状態を示す斜視図である。図６とは異なる方向から見て、ラック側コネクタと電池側コネクタとを対向させた状態を示す斜視図である。ラック側コネクタと電池側コネクタとが嵌合した状態を一部断面視して示す説明図である。電池側コネクタを分解して示す斜視図である。図９とは異なる方向から見て、電池側コネクタを分解して示す斜視図である。電池側コネクタから電池側信号コネクタを取り外して示す斜視図である。電池側コネクタを一部断面視して示す説明図である。電池側コネクタの電池側コンタクトの変形例を示す斜視図である。従来の給電用中継端子台を示す説明図である。

　以下、本発明の蓄電装置の実施形態、および、複数の変形例を図面に基づいて説明する。

　なお、以下の説明では、収容ラックに電池ユニットを挿入する方向を第１方向Ｘ、第１方向Ｘに直交する方向を第２方向Ｙ、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに直交する方向を第３方向Ｚとして規定する。

　以下、本発明の一実施形態である蓄電装置１を、図面に基づいて説明する。

　蓄電装置１は、図１および図２に示すように、収容ラック１０と、収容ラック１０内に挿入される複数の電池ユニット１００とを備えている。

　収容ラック１０には、図１や図２に示すように、図３に示されるラック側接続部材（ブスバー）９３によって相互間を接続された複数のラック側コネクタ２０が取り付けられている。また、電池ユニット１００には、図２に示すように、図５に示された電池側接続部材（圧着端子付ケーブル）１６０によってバッテリ１９２に接続された電池側コネクタ１１０が取り付けられている。

　これにより、蓄電装置１では、図１や図２に示すように、複数の電池ユニット１００が収容ラック１０に挿入された際に、ラック側コネクタ２０と電池側コネクタ１１０とが嵌合することで、バッテリ１９２が内蔵された複数の電池ユニット１００間が接続されるようになっている。

　本実施形態における電池ユニット１００の構成を以下に説明する。

　電池ユニット１００は、図５や図６に示すように、バッテリ（２次電池）１９２と、ケーシング１５０の電池側取付パネル１５１に取り付けられた電池側コネクタ１１０と、電池側コネクタ１１０に着脱可能に取り付けられた電池側信号コネクタ１４０と、バッテリ１９２を内蔵させるケーシング１５０と、電池側コネクタ１１０の電池側コンタクト１３０とバッテリ１９２とを接続する電池側接続部材１６０と、電池側信号コネクタ１４０に接続される電池側信号ケーブル１７０と、ケーシング１５０に対して電池側コネクタ１１０を取り付ける電池側取付部材１８０と、電池側ハウジング１２０に嵌め込まれるナット１９０と、電池側コネクタ１１０の電池側ハウジング１２０に対して電池側コンタクト１３０を取り付ける電池側係止部材１９１とを備えている。

　電池側コネクタ１１０は、図１や図２に示すように、電池ユニット１００を収容ラック１０に対して挿入した際に、収容ラック１０に取り付けられたラック側コネクタ２０に嵌合して接続されるものである。

　電池側コネクタ１１０は、図９や図１０に示すように、ケーシング１５０に固定される電池側ハウジング１２０と、電池側ハウジング１２０により保持される電池側コンタクト１３０とを有している。

　電池側ハウジング１２０は、絶縁性樹脂から形成されている。電池側ハウジング１２０は、図５に示すように、ケーシング１５０の電池側取付パネル１５１に形成された取付開口部１５２に嵌め込まれ、その一部をケーシング１５０の内部および外部に突出させた状態で、電池側取付部材１８０によってケーシング１５０の電池側取付パネル１５１に固定されている。

　電池側ハウジング１２０は、図９乃至図１２に示すように、電池側コンタクト１３０を収容する電池側コンタクト収容部１２１と、電池側信号コネクタ１４０を収容する電池側信号コネクタ収容部１２２と、第２方向Ｙおよび第３方向Ｚに張り出すように形成されたフランジ部１２３と、ラック側コネクタ２０と電池側コネクタ１１０との嵌合時にラック側コネクタ２０の第２ハウジング４０に形成された前方側嵌合部４６を挿入させる嵌合用開口部１２４と、電池側コンタクト１３０の接触部１３１付近を部分的に覆う被覆部１２５と、電池側取付部材１８０を挿入させる取付部材用凹部１２６と、ナット１９０を保持するナット保持部１２７と、電池側係止部材１９１を挿入させる係止部材用穴部１２８とを一体に有している。

　電池側コンタクト収容部１２１は、図９に示すように、第１方向Ｘから電池側コンタクト１３０を挿入させて保持する部位である。電池側コンタクト収容部１２１は、２つ形成され、２つの電池側コンタクト収容部１２１は、相互間を中間壁により仕切られた状態で、第２方向Ｙに並べられて配置されている。各電池側コンタクト収容部１２１には、電池側コンタクト１３０が１つ収容されている。

　電池側信号コネクタ収容部１２２は、電池側信号コネクタ１４０を収容する部位である。電池側信号コネクタ収容部１２２は、図９に示すように、２つ形成され、２つの電池側信号コネクタ収容部１２２は、第２方向Ｙにおいて、２つの電池側コンタクト収容部１２１の両外側に形成されている。

　フランジ部１２３は、図９や図１０に示すように、電池側ハウジング１２０から第２方向Ｙおよび第３方向Ｚに張り出すように形成されている。フランジ部１２３は、ケーシング１５０に対して電池側コネクタ１１０を取り付けた状態で、第１方向Ｘにおいて、ケーシング１５０の電池側取付パネル１５１に対向する。

　嵌合用開口部１２４は、図９や図１１に示すように、電池側ハウジング１２０の第１方向Ｘに形成され、ラック側コネクタ２０と電池側コネクタ１１０との嵌合時に、ラック側コネクタ２０の第２ハウジング４０に形成された前方側嵌合部４６を挿入させる開口部である。

　被覆部１２５は、図１２に示すように、電池側コンタクト１３０の接触部１３１付近を部分的に覆う部位である。被覆部１２５は、櫛歯状に形成され、すなわち、第２方向Ｙに所定間隔で形成された複数のスリット部１２５ａを有している。電池側コネクタ１１０は、被覆部１２５により覆われていない部分、すなわち、スリット部１２５ａに対応して外部に露呈する部分で、ラック側コンタクト５０に接触する。

　このように、被覆部１２５によって電池側コンタクト１３０の接触部１３１付近を覆うことにより、嵌合用開口部１２４の大きさを、使用者の指が嵌合用開口部１２４内に入る大きさで設定した場合であっても、使用者が電池側コンタクト１３０に直接的に触れて感電することを防止できる。

　また、本実施形態では、ラック側コネクタ２０の第２ハウジング４０を、第１ハウジング３０に対して第２方向Ｙに相対的に移動可能に設けるとともに、第２ハウジング４０に形成された第２制御部（図示しない）によって、第２ハウジング４０に形成された第２挿入開口部４２とラック側コンタクト５０の第２接触部５１ｅとの第２方向Ｙにおける位置関係を制御していることにより、電池側コンタクト１３０上における第２接触部５１ｅに接触する接触部１３１の位置が限定されるため、電池側コンタクト１３０において第２接触部５１ｅに接触しない位置を被覆部１２５によって覆うことができる。

　なお、本実施形態では、被覆部１２５を、電池側ハウジング１２０の一部分として構成しているが、電池側ハウジング１２０とは別に、被覆部１２５を絶縁性材料から形成してもよい。

　取付部材用凹部１２６は、図９や図１０に示すように、第２方向Ｙにおける電池側ハウジング１２０の両端側において、フランジ部１２３に形成されている。

　ナット保持部１２７は、図１０に示すように、ナット１９０を回り止めした状態で、ナット１９０を保持する部位である。

　係止部材用穴部１２８は、図１０に示すように、電池側係止部材１９１を第３方向Ｚから挿入させる穴である。

　電池側コンタクト１３０は、図９や図１０に示すように、平板状に形成された電源供給用のピンコンタクトである。電池側コンタクト１３０は、その断面（ＹＺ断面）の長辺を第２方向Ｙに向けた状態で、電池側ハウジング１２０に対して配置されている。電池側コンタクト１３０は、図９や図１０に示すように、１つの電池側ハウジング１２０に対して、２つ配置され、電池側ハウジング１２０により保持されている。一対の電池側コンタクト１３０のうち一方の電池側コンタクト１３０の接続部１３４は、電池側接続部材１６０によって、バッテリ１９２の正極に接続され、他方の電池側コンタクト１３０の接続部１３４は、電池側接続部材１６０によって、バッテリ１９２の負極に接続される。

　電池側コンタクト１３０は、図９や図１０に示すように、電池ユニット１００を収容ラック１０に対して挿入した際にラック側コンタクト５０の第２接触部５１ｅに接触する接触部１３１と、電池側係止部材１９１を第３方向Ｚから挿入させる係止部材用穴部１３２と、電池側コンタクト１３０に図５に示した電池側接続部材１６０を接続させるために形成された接続部材用穴部１３３とを有している。

　本実施形態では、図１２に示すように、電池側コンタクト１３０の被覆部１２５によって覆われていない部分、すなわち、スリット部１２５ａに対応して外部に露呈する部分が、接触部１３１として機能する。

　なお、電池側コンタクト１３０の具体的態様は上記に限定されず、例えば、図１３に示すように、接触部１３１を有した電池側コンタクト１３０とバッテリ１９２に接続されるブスバー状部分とを一体に形成した部材を、電池側コンタクト１３０’として用いてもよい。この場合、電池側コンタクト１３０’は、接触部１３１と、電池側ハウジング１２０の外部に延びバッテリ１９２に直接的に接続される接続部１３４’とを有する。この変形例である電池側コンタクト１３０’では、ナット１９０およびナット保持部１２７や電池側接続部材１６０などは不要であり、部品点数を低減でき、また、電池側コンタクト１３０と電池側接続部材１６０との間の取り付け作業が不要である。

　電池側信号コネクタ１４０は、電池側コネクタ１１０の電池側ハウジング１２０に着脱可能に取り付けられ、電池ユニット１００を収容ラック１０に対して挿入した際に、ラック側コネクタ２０に取り付けられたラック側信号コネクタ６０に嵌合し、電源監視などの制御信号を伝達するものである。電池側信号コネクタ１４０は、図１１に示すように、電池側ハウジング１２０に着脱可能に取り付けられた電池側信号ハウジング１４１と、電池側信号ハウジング１４１に保持される電池側信号コンタクト（図示しない）とを有している。本実施形態では、電池側信号コネクタ１４０は、第１方向Ｘから電池側ハウジング１２０の電池側信号コネクタ収容部１２２内に挿入され、電池側信号ハウジング１４１に形成されたバネ部１４２によって、第１方向Ｘとは反対側への電池側ハウジング１２０からの抜けを防止される。電池側信号コンタクト（図示しない）は、電池側信号ケーブル１７０に接続されている。本実施形態では、電池側信号コネクタ１４０は、１つの電池側コネクタ１１０に対して、２つ取り付けられているが、電池側信号コネクタ１４０の数量は如何なるものでもよい。本実施形態では、各電池側信号コネクタ１４０は、異なる信号を伝達するようになっている。なお、本実施形態では、電池側信号コネクタ１４０が、電池側ハウジング１２０に対して着脱可能に取り付けられているが、電池側信号コネクタ１４０を、電池側ハウジング１２０に対して固定してもよく、この場合、電池側信号ハウジング１４１を設けず、電池側信号コンタクト（図示しない）を電池側ハウジング１２０に対して直接的に取り付けてもよい。

　本実施形態では、電池側コンタクト１３０を流れる電流に起因して生じる磁界による電池側信号コネクタ１４０を流れる信号への影響を少なくするために、図１１に示すように、電池側信号コネクタ１４０は、第２方向Ｙにおいて、２つの電池側コンタクト１３０の両外側に配置されている。すなわち、２つの電池側コンタクト１３０を流れる電流により生じる磁界による信号に対する影響は、２つの電池側コンタクト１３０の間が最も強く、２つの電池側コンタクト１３０の両外側が最も弱いため、本実施形態では、電池側信号コネクタ１４０を、２つの電池側コンタクト１３０の外側に配置している。

　ケーシング１５０は、バッテリ１９２などの電池ユニット１００の各構成部材を収容するものである。ケーシング１５０は、図５に示すように、電池側コネクタ１１０が取り付けられる電池側取付パネル（取付対象物）１５１と、電池側取付パネル１５１に形成され電池側コネクタ１１０を嵌合させる取付開口部１５２と、電池側取付パネル１５１に形成され電池側取付部材１８０を挿入させる取付部材用穴部１５３とを有している。

　電池側接続部材１６０は、図５に示すように、電池側コネクタ１１０の電池側コンタクト１３０とバッテリ１９２とを接続するものである。電池側接続部材１６０は、本実施形態では、圧着端子付ケーブルとして構成され、ナット１９０を利用して、電池側コンタクト１３０に接続される。なお、電池側接続部材１６０の具体的態様は、圧着端子付ケーブルに限定されない。

　電池側信号ケーブル１７０は、電池側信号コネクタ１４０の電池側信号コンタクト（図示しない）とバッテリ１９２の制御回路１９３とに接続されている。

　電池側取付部材１８０は、図５に示すように、ケーシング１５０に対して電池側コネクタ１１０を固定するものである。なお、電池側取付部材１８０の具体的態様は、本実施形態では、ボルトとして構成されているが、ケーシング１５０に対して電池側コネクタ１１０を固定するものであれば如何なるものであってもよい。

　ナット１９０は、図９や図１０や図１２に示すように、電池側ハウジング１２０に嵌め込まれ、電池側信号コネクタ１４０に対して電池側接続部材１６０を取り付けるために用いられる。

　電池側係止部材１９１は、図９や図１０や図１２に示すように、電池側コンタクト１３０に形成された係止部材用穴部１３２と電池側ハウジング１２０に形成された係止部材用穴部１２８とに挿入されて、電池側コネクタ１１０の電池側ハウジング１２０に対して電池側コンタクト１３０を固定させるものである。なお、本実施形態では、電池側係止部材１９１は、外周側から力を加えることで縮径するとともに当該力を解除することで拡径するスプリングピンとして構成されているが、その具体的態様はこれに限定されない。

　このようにして得られた本実施形態では、電池側コネクタ１１０に、電源用コンタクトである電池側コンタクト１３０に加えて、電池側信号コネクタ１４０が取り付けられていることにより、収容ラック１０に対して電池ユニット１００を挿入した際には、電源用コンタクトであるラック側コンタクト５０と電池側コンタクト１３０との接続に加えて、バッテリ１９２の制御信号用のラック側信号コネクタ６０と電池側信号コネクタ１４０とが接続されるため、簡便な構成で、多大な作業負担を要することなく、電源監視を達成できる。

　なお、上述した実施形態では、電池側コネクタの電池側ハウジングが取付対象物（電池側取付パネル）に対して固定されているものとして説明したが、電池側ハウジングを、取付対象物（電池側取付パネル）に対して移動可能に取り付けてもよい。

　　１　　・・・　蓄電装置
　１０　　・・・　収容ラック
　２０　　・・・　ラック側コネクタ
　３０　　・・・　第１ハウジング
　４０　　・・・　第２ハウジング
　４２　　・・・　第２挿入開口部
　４６　　・・・　前方側嵌合部
　５０　・・・　ラック側コンタクト（接続対象物）
　５１ｅ　・・・　第２接触部
　６０　　・・・　ラック側信号コネクタ
　９３　　・・・　ラック側接続部材（ブスバー）
　１００　・・・　電池ユニット
　１１０　・・・　電池側コネクタ（コネクタ）
　１２０　・・・　電池側ハウジング（ハウジング）
　１２１　・・・　電池側コンタクト収容部
　１２２　・・・　電池側信号コネクタ収容部
　１２３　・・・　フランジ部
　１２４　・・・　嵌合用開口部
　１２５　・・・　被覆部
　１２５ａ　・・・　スリット部
　１２６　・・・　取付部材用凹部
　１２７　・・・　ナット保持部
　１２８　・・・　係止部材用穴部
　１３０、１３０’　・・・　電池側コンタクト（コンタクト）
　１３１　・・・　接触部
　１３２　・・・　係止部材用穴部
　１３３　・・・　接続部材用穴部
　１３４、１３４’　・・・　接続部
　１４０　・・・　電池側信号コネクタ（信号コネクタ）
　１４１　・・・　電池側信号ハウジング
　１４２　・・・　バネ部
　１５０　・・・　ケーシング
　１５１　・・・　取付対象物（電池側取付パネル）
　１５２　・・・　取付開口部
　１５３　・・・　取付部材用穴部
　１６０　・・・　電池側接続部材（圧着端子付ケーブル）
　１７０　・・・　電池側信号ケーブル
　１８０　・・・　電池側取付部材
　１９０　・・・　ナット
　１９１　・・・　電池側係止部材
　１９２　・・・　バッテリ
　１９３　・・・　制御回路
　　Ｘ　　・・・　第１方向
　　Ｙ　　・・・　第２方向
　　Ｚ　　・・・　第３方向

Claims

　ハウジングと、一方がバッテリの正極に接続され他方が前記バッテリの負極に接続される一対のコンタクトと、前記バッテリの制御回路に接続される信号コネクタとを備え、
　前記一対のコンタクトおよび前記信号コネクタは、前記ハウジングに取り付けられていることを特徴とする電池ユニット用のコネクタ。
　前記信号コネクタは、複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
　前記信号コネクタは、前記ハウジングに着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコネクタ。
　前記ハウジングは、前記コンタクトを部分的に覆う被覆部を有し、
　前記被覆部は、複数のスリット部を有し、
　前記コンタクトの前記被覆部により覆われていない部分が、前記コンタクトの接触部として機能することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のコネクタ。
　前記コンタクトは、接続対象物に接触する接触部と、前記バッテリに接続される接続部とを有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のコネクタ。
　前記信号コネクタは、前記一対のコンタクトを並べた方向において、前記一対のコンタクトの外側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のコネクタ。
　前記コンタクトは、接続対象物に接触する接触部と、前記ハウジングの外部に延び前記バッテリに接続される接続部とを一体に有していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のコネクタ。
　請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のコネクタと、バッテリと、前記バッテリを内蔵させるケーシングとを備え、
　前記コネクタは、前記ケーシングの外面に取り付けられるとともに、前記バッテリに接続されていることを特徴とする電池ユニット。