接続ユニット
【課題】精度の高い電圧測定が可能な単電池の接続ユニットを提供する。
【解決手段】接続ユニット20は、正極及び負極の電極端子13A,13Bを有する複数個の単電池11が横並びに配置された電池モジュール10における隣り合う単電池11の電極端子13A,13B間を電気的に接続する複数の接続部材21と、単電池11の電圧を測定するための電圧検知線40と、を備え、各接続部材21は、電圧検知線40を保持可能な保持部23を有し、この保持部23に電圧検知線40が溶接される。
【解決手段】接続ユニット20は、正極及び負極の電極端子13A,13Bを有する複数個の単電池11が横並びに配置された電池モジュール10における隣り合う単電池11の電極端子13A,13B間を電気的に接続する複数の接続部材21と、単電池11の電圧を測定するための電圧検知線40と、を備え、各接続部材21は、電圧検知線40を保持可能な保持部23を有し、この保持部23に電圧検知線40が溶接される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接続ユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
電気自動車やハイブリッド車用の電池モジュールは、正極及び負極の電極端子を有する複数の単電池が横並びに配置されている。そして、隣り合う単電池の電極端子間をバスバーで接続することにより複数の単電池が直列や並列に接続されるようになっている。
ここで、複数の単電池を直列や並列に接続する場合、単電池間において電池電圧などの電池特性が不均一であると、電池の劣化を招くという問題がある。
【0003】
そこで、車両用の電池モジュールにおいては、各単電池間の電圧に異常が生じる前に充電、放電を中止するため、各バスバーには、単電池の電圧を検知するための電圧検知線が端子金具を介して取り付けられている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−333343号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、電池モジュールの高い品質を維持するためには、電圧検知線を介して行われる単電池の電圧測定に高い精度が要求される。しかし、電圧検知線は、端子金具を介してバスバーに取り付けられるために端子金具の部分で生じる電圧降下や、端子金具とバスバーとの間の接触部分に生じる電圧降下により高い精度で電圧を検知できないという問題が懸念されていた。
【0006】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、精度の高い電圧測定が可能な単電池の接続ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る接続ユニットは、正極及び負極の電極端子を有する複数個の単電池が横並びに配置された電池モジュールにおける隣り合う前記単電池の電極端子間を電気的に接続する複数の接続部材と、前記単電池の電圧を測定するための電圧検知線と、を備え、前記接続部材は、前記電圧検知線を保持可能な保持部を有し、この保持部に前記電圧検知線が溶接されるところに特徴を有する(手段1)。
手段1の構成によれば、電圧検知線が保持部に溶接されることで、接続部材と電圧検知線との間の電気抵抗を低下させることができ、精度の高い電圧測定を行うことができる。また、電圧検知線を保持部に保持可能とすることで、溶接作業が容易になる。さらに、接続部材と電圧検知線との間に端子金具が必要なくなるから、部品点数を減らして接続ユニットの軽量化を図ることができる。
【0008】
手段1の構成に加えて、前記保持部は、前記電圧検知線を挟持することにより保持するようにしてもよい(手段2)。
手段2の構成のようにすれば、電圧検知線を確実に保持部に保持することができる。
【0009】
手段1又は手段2の構成に加えて、前記各接続部材ごとに、前記単電池と前記接続部材との間に挟まれる基部を備え、前記基部には、隣接する基部と連結可能な連結部が設けられているようにしてもよい(手段3)。
手段3の構成によれば、隣り合う基部と基部との間を位置決めすることができる。
【0010】
手段1ないし手段3のいずれかの構成に加えて、前記基部は、前記接続部材を超えて前記保持部側に延出される延出部を有し、この延出部には前記電圧検知線が配される溝部が形成されているようにしてもよい(手段4)。
手段4の構成によれば、溝部に電圧検知線を配することで、電圧検知線の配索が容易になる。
【0011】
手段4の構成に加えて、前記溝部を覆うカバーが一端側を軸に開閉可能に構成されているようにしてもよい(手段5)。
手段5の構成によれば、カバーにより電圧検知線を保護することができる。また、電圧検知線の配索の際にはカバーを開放すればよいから、電圧検知線の配索が容易になる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、精度の高い電圧測定が可能な単電池の接続ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施形態1に係る接続ユニットが取り付けられた電池モジュールを表す斜視図
【図2】電池モジュールに単位ユニットが取り付けられた状態を表す斜視図
【図3】単位ユニットを分解した状態を表す斜視図
【図4】接続部材を表す斜視図
【図5】同側面図
【図6】同前面図
【図7】カバーの係止爪部が支持壁に係止された状態を拡大して表す図
【図8】基部を連結した状態を表すの図
【図9】電圧検知線を保持部に溶接した状態を表すの図
【図10】図9のカバーを閉じた状態を表す図
【図11】接続ユニットの端子挿通孔に電極端子を通した状態を表す図
【図12】図11のナット締めを行って接続ユニットが電池モジュールに取り付けられた状態を表す図
【図13】実施形態2に係る接続部材を表す斜視図
【発明を実施するための形態】
【0014】
<実施形態1>
以下、本発明の実施形態1を図1〜図12を参照しつつ説明する。
本実施形態の電池モジュール10は、図1に示すように、横並びに配置された複数の単電池11と、複数の単電池11を(直列に)接続する接続ユニット20と、を備え、例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車等の駆動源として使用されるものである。以下では、左右方向については図12を基準とし、図12の上方を前方、下方を後方として説明する。
【0015】
図1に示すように、単電池11は、内部に図示しない発電要素が収容された本体部12と、本体部12の上下方向の一方の端部と他方の端部にそれぞれ設けられる電極端子13A,13B(正極を13A,負極を13Bとして図示)と、を有する。各電極端子13A,13Bは、ボルト状の端子が本体部12の端面から垂直に突出している。各単電池11の正負の向きは、互いに隣り合う単電池11が逆向きになっており、これにより、互いに異極の電極端子13A,13Bが隣り合うように構成されている。これら複数の単電池11は図示しない保持板によって固定されている。なお、電極端子13A,13Bは接続ユニット20を挟んでナット14で締付けられる。
【0016】
接続ユニット20は、単位ユニット20Aが複数連結されて構成されており(図2参照)、各単位ユニット20Aは、隣り合う電極端子13A,13Bを(電気的に)接続する接続部材21と、単電池11と接続部材21との間に配される基部30と、単電池11の電圧を測定するための電圧検知線40と、を備えている。
【0017】
接続部材21は、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、ステンレス鋼(SUS)等の金属からなり、図4に示すように、概ね長方形状の金属板材からなる導電接続部22と、電圧検知線40が保持される保持部23と、が一体に形成(成形)されている。
導電接続部22は、幅方向に長い長方形状であって、幅方向の両側は角部が取れて丸みを帯びた曲面となっている。導電接続部22の幅方向の端部(各曲面の前後方向の中間部)には、直線状の位置決め端部26が設けられている。
また、導電接続部22には、電極端子13A,13Bが挿通される端子挿通孔24,24が左右一対形成されている。
【0018】
保持部23は、導電接続部22の前端部(前縁部)における幅方向の中間部に設けられており、電圧検知線40を挟持可能な一対の挟持片25,25からなる。
【0019】
一対の挟持片25,25は、共に、その基端部から上方側に向けて円弧状に湾曲した形状となっている。この一対の挟持片25,25の間には、挟持片25の基端部から先端に至るまで一定の寸法の隙間が形成されており、その寸法は、電圧検知線40の芯線41の直径よりもわずかに狭くなっている。具体的には、挟持片25,25の間の寸法を、例えば、電圧検知線40の直径の90%(又は90%以下)の寸法とすることができる。これにより一対の挟持片25,25の間に電圧検知線40の芯線41が通されると、電圧検知線40の芯線41が一対の挟持片25,25の間に所定の接触圧で挟持された状態に保持され、この後、後述する溶接が行われて固定される。
【0020】
接続部材21の成形方法は、金属板材に打ち抜き加工を施した後に、保持部23の部分に曲げ加工を施すことにより成形することができる。この接続部材21には溶接性を向上させるために、メッキ処理(Sn,Ni,Ag,Au)を行っても良い。
【0021】
なお、接続部材21の厚みについては、電気自動車等において比較的大きな電流を通すため、ある程度の厚みが必要であり、この厚みであるために一般に用いられている周知のメス型の端子金具のように箱型等の形状に成形することは困難であるが、上記した保持部23の形状であれば比較的容易に成形することができる。
【0022】
基部30は、図3に示すように、合成樹脂製で厚みの薄い部材であって、その上面は概ね正方形状をなす。そして、この基部30の略後半分が接続部材21が収容される接続部材収容部31とされ、略前半分が接続部材21を超えて保持部23側に延出される延出部34とされている。
【0023】
接続部材収容部31は、基部30の上面のうち、接続部材21が入る大きさ(四隅の隙間を残して位置決め端部26が壁部33に当接するように入る大きさ)の壁部33で囲まれた長方形状をなす部分であり、この接続部材収容部31には、一対の端子挿通孔32,32が形成されている。なお、延出部34側の壁部33は、幅方向の中間部が所定の間隔を空けるように分断されており、この部分に接続部材21の保持部23が位置するようになっている。
【0024】
延出部34は、そのほぼ全体に幅方向に延びる溝部35が形成されている。具体的には、溝部35は、前後方向については、保持部23に近接する位置から溝部35が形成されており(図12参照)、幅方向には、基部30の全幅に亘って形成されている。これにより、単位ユニット20Aが連結された場合には、隣り合う単位ユニット20Aの溝部35同士が連なり、溝部35内に電池ECU等に延びる電圧検知線40を収容することができる。
【0025】
延出部34の前端部は、図3に示すように、垂直に起立する前壁36とされている。前壁36は、接続部材収容部31の壁部33よりもわずかに高い。この前壁36のうち、幅方向の一方の側(電圧検知線40が導かれる側)には、溝部35を覆うカバー37が取り付けられている。カバー37は、コ字状であって、前壁36に連なる前端側がヒンジ37Aにより前壁36と回動可能に接続され、後端側が先細のテーパ面37Cを有する係止爪部37Bとなっている(図7参照)。
【0026】
接続部材収容部31の前端側における左右一方の壁部33の手前には、カバー37を支持する支持壁38が形成されている。この支持壁38には、係止爪部37Bに係止する長方形状の係止孔38Aが形成されている。カバー37を閉じる際には、カバー37のテーパ面37Cと支持壁38との当接により支持壁38(又は係止爪部37B)が撓み変形して係止爪部37Bが係止孔38Aの孔縁に係止される。
【0027】
図3に示すように、基部30の左右の両端部における壁部33には、隣接する基部30と連結可能とするために、連結凸部39A及び連結凹部39B(連結凸部39A及び連結凹部39Bが本発明の「連結部」の一例)が設けられている。具体的には、基部30の左側の端部からは扁平な板状の連結凸部39Aが突出しており、基部30の右側の端部からは連結凹部39Bが窪み形成されている。単位ユニット20Aの連結凸部39Aが隣り合う単位ユニット20Aの連結凹部39Bに挿入されると連結凸部39Aと連結凹部39Bとの間に生じる摩擦力により容易に離間しないように係止される。
【0028】
電圧検知線40は、芯線41(導体)が絶縁層42で覆われた被覆電線であり、その端末では、絶縁層42が剥ぎ取られて芯線41が露出している。芯線41としては、単芯線や撚り線等を用いることが可能である。そして、露出した芯線41の先端部が一対の挟持片25,25の間に挿されて挟持される。
【0029】
この電圧検知線40は、図示しない電池ECUに接続されている。この電池ECUは、マイクロコンピュータ、素子等が搭載されたものであって、単電池11の電圧・電流・温度等の検知、各単電池11の充放電コントロール等を行うための機能を備えた周知の構成のものである。
【0030】
ここで、芯線41と、芯線41を挟持(保持)する一対の挟持片25,25との間は、図示しないレーザー溶接機を用いてレーザー溶接される。なお、他の公知の溶接法を用いることも可能である。例えば、一対の挟持片25,25の両側(外側)から治具等で挟み込み、抵抗溶接、超音波溶接、Tig溶接などを施しても良い。
【0031】
なお、電池モジュール10は、単電池11を直列に接続してなるものであるため、図1に示すように、電池モジュール10の下面側には、隣り合う異極の電極端子13A,13Bを接続する接続部材29(電圧検知線40を有さないもの)が取り付けられているが、これと異なる構成として、上記した電圧検知線40が溶接された接続ユニット(単位ユニット20Aが2個からなるもの)を取り付けて、電池モジュール10の下面側の単電池11間(電極端子13A,13B間)についても電圧測定ができるようにしてもよい。
【0032】
次に、接続ユニット20の組立及び取り付け方法について説明する。
本実施形態では、6個の単電池11を直列接続する場合について説明する。
6個の単電池11の一方の面(図1の上面側)には、3個の単位ユニット20Aが取り付けられるため、3個の単位ユニット20Aを構成する3個の接続部材21と、3個の基部30とを用意する。
【0033】
そして、図8に示すように、3個の基部30をそれぞれ隣り合う基部30の連結凸部39Aを連結凹部39Bに挿入して連結するとともに、全ての基部30について接続部材収容部31に接続部材21を配置する。なお、このときカバー37は開放されている。
【0034】
次に、3本の電圧検知線40の端末部の被覆を剥がし、芯線41の先端部をそれぞれ露出させ、図9に示すように、3本の露出した芯線41の先端部を接続部材21の保持部23である一対の挟持片25,25の間にそれぞれ挟持させていく。
【0035】
次に、3箇所の保持部23とそこに挟持された各芯線41についてレーザー溶接機等によりそれぞれ溶接していく。
そして、図10に示すように、3箇所のカバー37を全て閉じると係止爪部37Bが支持壁38に係止されてカバー37の開放が規制される。
これにより接続ユニット20が完成する。
【0036】
次に、図11に示すように、横並びに配置された複数の単電池11の全ての電極端子13A,13Bを接続ユニット20の全ての端子挿通孔24,32に挿通させる。
【0037】
次に、図12に示すように、端子挿通孔24,32から突き出た電極端子13A,13Bにナット14を螺合させて締付けていく。そして、全ての電極端子13A,13Bにナット14を締付けると、接続ユニット20が取り付けられた電池モジュール10が完成する。
【0038】
上記実施形態の構成によれば、以下の効果を奏する。
電圧検知線40が保持部23に溶接されることで、接続部材21と電圧検知線40との間の電気抵抗を低下させることができ、精度の高い電圧測定を行うことができる。また、電圧検知線40は、保持部23に保持された状態で溶接されるから溶接作業が容易になる。さらに、接続部材21と電圧検知線40との間に端子金具が必要なくなるから、部品点数を減らして接続ユニット20の軽量化を図ることができる。
【0039】
また、保持部23は、一対の挟持片25,25で電圧検知線40を挟持するから、電圧検知線40を確実に保持部23に保持することができる。
【0040】
さらに、基部30には、隣接する基部30と連結可能な連結部39A,39Bが設けられているから、基部30と隣り合う基部30との間を位置決めすることができ、接続ユニット20の取り付け作業を簡素化することができる。
【0041】
また、基部30の延出部34には電圧検知線40が配される溝部35が形成されているから、溝部35に電圧検知線40を配することで、電圧検知線40の配索が容易になる。
【0042】
さらに、溝部35を覆うカバー37が一端側を軸に開閉可能に構成されているから、カバー37により電圧検知線40を保護することができる。また、電圧検知線40の配索の際にはカバー37を開放すればよいから、電圧検知線40の配索が容易になる。
【0043】
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を図13を参照して説明する。以下、実施形態1と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態1の接続部材21は、保持部23としての一対の挟持片25,25の間に電圧検知線40が挟持される構成であったが、実施形態2の接続部材56は、図13に示すように、保持部23としての一対の保持片55,55のうちの一方の保持片55に電圧検知線50が巻きつけられて溶接されるものである。
【0044】
一対の保持片55,55は、実施形態1の一対の挟持片25,25と同一の構成が用いられている。一方、電圧検知線50は、電圧検知線40よりもわずかに細いものが用いられている。そのため、一方の保持片55,55に電圧検知線50の芯線51を巻きつける際に電圧検知線50を容易に保持片55,55の間に通すことができる。
このように、電圧検知線40を保持片55に巻きつけることで、電圧検知線40を保持できるだけでなく、電圧検知線40と保持片55との接触面積が増え、保持片55と電圧検知線50とが確実に溶着されるため、接続部分の電気抵抗を低下させることができ、精度の高い電圧測定を行うことができる。
【0045】
なお、他の構成として、一対の保持片55,55の間の寸法を、実施形態1の芯線41が挟持される寸法よりも広くした一対の保持片としたり、芯線51を巻きつける一本の保持片のみで保持部を構成してもよいが、本実施形態のように、実施形態1の挟持片25,25と同一構成の保持片55,55とすれば、電圧検知線50を一対の保持片55,55の間に挟持させる場合と、保持片55に巻き付ける場合とで接続部材を共通化することができる。
【0046】
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、接続部材21は、異極の電極端子13A,13Bを接続(単電池11を直列接続)するものとしたが、これに限られず、同極の電極端子を接続(単電池11を並列接続)するものでもよい。例えば、上記実施形態の電池モジュール10に更に別の単電池11を並列接続し、この並列接続における同極の電極端子を接続部材21で接続するようにしたものでもよい。
【0047】
(2)電圧検知線40としてエナメル線を用いてもよい。この場合、保持部23への溶接は、絶縁層42を剥離せず溶接するヒュージングを行ってもよい。
【0048】
(3)上記実施形態では、単位ユニット20Aを連結してから、電池モジュール10に取り付けることとしたが、各単位ユニット20Aを電極端子13A,13Bに取り付ける作業を順番に繰り返し行うことで、接続ユニット20が電池モジュール10に取り付けられるようにしてもよい。
【0049】
(4)接続ユニット20として、基部30を有さないものでもよい。例えば、複数の接続部材21のそれぞれに電圧検知線40が溶接されたものを直接電極端子31A,31Bを通して電池モジュールに取り付けてもよい。
【0050】
(5)接続ユニット20は、電圧検知線40が溶接されたものを電池モジュール10に取り付けたが、各接続部材21を順番に電池モジュール10に取り付けてから、電圧検知線40を溶接する構成でもよい。
【0051】
(6)単電池11の数(接続する個数)については、上記実施形態の個数(6個)に限られず、これにより、接続ユニットについても、単位ユニット20Aを2個又は4個以上備えて構成されるものでもよい。
(7)実施形態1のように電圧検知線50を挟持する挟持片25,25を有するものに限らず、電圧検知線50を所定の位置(所定の範囲)に保持可能な保持部を有するものであればよい。例えば、一対の保持片の間に電圧検知線50が保持されて幅方向に所定の範囲で位置決めされることにより保持されるものでもよい。
【符号の説明】
【0052】
10…電池モジュール
11…単電池
13A…正極端子(電極端子)
13B…負極端子(電極端子)
20…接続ユニット
20A…単位ユニット
21,56…接続部材
22…導電接続部
23…保持部
25,25…挟持片
30…基部
35…溝部
37…カバー
39A…連結凸部
39B…連結凹部
40,50…電圧検知線
41,51…芯線
55,55…保持片
【技術分野】
【0001】
本発明は、接続ユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
電気自動車やハイブリッド車用の電池モジュールは、正極及び負極の電極端子を有する複数の単電池が横並びに配置されている。そして、隣り合う単電池の電極端子間をバスバーで接続することにより複数の単電池が直列や並列に接続されるようになっている。
ここで、複数の単電池を直列や並列に接続する場合、単電池間において電池電圧などの電池特性が不均一であると、電池の劣化を招くという問題がある。
【0003】
そこで、車両用の電池モジュールにおいては、各単電池間の電圧に異常が生じる前に充電、放電を中止するため、各バスバーには、単電池の電圧を検知するための電圧検知線が端子金具を介して取り付けられている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−333343号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、電池モジュールの高い品質を維持するためには、電圧検知線を介して行われる単電池の電圧測定に高い精度が要求される。しかし、電圧検知線は、端子金具を介してバスバーに取り付けられるために端子金具の部分で生じる電圧降下や、端子金具とバスバーとの間の接触部分に生じる電圧降下により高い精度で電圧を検知できないという問題が懸念されていた。
【0006】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、精度の高い電圧測定が可能な単電池の接続ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る接続ユニットは、正極及び負極の電極端子を有する複数個の単電池が横並びに配置された電池モジュールにおける隣り合う前記単電池の電極端子間を電気的に接続する複数の接続部材と、前記単電池の電圧を測定するための電圧検知線と、を備え、前記接続部材は、前記電圧検知線を保持可能な保持部を有し、この保持部に前記電圧検知線が溶接されるところに特徴を有する(手段1)。
手段1の構成によれば、電圧検知線が保持部に溶接されることで、接続部材と電圧検知線との間の電気抵抗を低下させることができ、精度の高い電圧測定を行うことができる。また、電圧検知線を保持部に保持可能とすることで、溶接作業が容易になる。さらに、接続部材と電圧検知線との間に端子金具が必要なくなるから、部品点数を減らして接続ユニットの軽量化を図ることができる。
【0008】
手段1の構成に加えて、前記保持部は、前記電圧検知線を挟持することにより保持するようにしてもよい(手段2)。
手段2の構成のようにすれば、電圧検知線を確実に保持部に保持することができる。
【0009】
手段1又は手段2の構成に加えて、前記各接続部材ごとに、前記単電池と前記接続部材との間に挟まれる基部を備え、前記基部には、隣接する基部と連結可能な連結部が設けられているようにしてもよい(手段3)。
手段3の構成によれば、隣り合う基部と基部との間を位置決めすることができる。
【0010】
手段1ないし手段3のいずれかの構成に加えて、前記基部は、前記接続部材を超えて前記保持部側に延出される延出部を有し、この延出部には前記電圧検知線が配される溝部が形成されているようにしてもよい(手段4)。
手段4の構成によれば、溝部に電圧検知線を配することで、電圧検知線の配索が容易になる。
【0011】
手段4の構成に加えて、前記溝部を覆うカバーが一端側を軸に開閉可能に構成されているようにしてもよい(手段5)。
手段5の構成によれば、カバーにより電圧検知線を保護することができる。また、電圧検知線の配索の際にはカバーを開放すればよいから、電圧検知線の配索が容易になる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、精度の高い電圧測定が可能な単電池の接続ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施形態1に係る接続ユニットが取り付けられた電池モジュールを表す斜視図
【図2】電池モジュールに単位ユニットが取り付けられた状態を表す斜視図
【図3】単位ユニットを分解した状態を表す斜視図
【図4】接続部材を表す斜視図
【図5】同側面図
【図6】同前面図
【図7】カバーの係止爪部が支持壁に係止された状態を拡大して表す図
【図8】基部を連結した状態を表すの図
【図9】電圧検知線を保持部に溶接した状態を表すの図
【図10】図9のカバーを閉じた状態を表す図
【図11】接続ユニットの端子挿通孔に電極端子を通した状態を表す図
【図12】図11のナット締めを行って接続ユニットが電池モジュールに取り付けられた状態を表す図
【図13】実施形態2に係る接続部材を表す斜視図
【発明を実施するための形態】
【0014】
<実施形態1>
以下、本発明の実施形態1を図1〜図12を参照しつつ説明する。
本実施形態の電池モジュール10は、図1に示すように、横並びに配置された複数の単電池11と、複数の単電池11を(直列に)接続する接続ユニット20と、を備え、例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車等の駆動源として使用されるものである。以下では、左右方向については図12を基準とし、図12の上方を前方、下方を後方として説明する。
【0015】
図1に示すように、単電池11は、内部に図示しない発電要素が収容された本体部12と、本体部12の上下方向の一方の端部と他方の端部にそれぞれ設けられる電極端子13A,13B(正極を13A,負極を13Bとして図示)と、を有する。各電極端子13A,13Bは、ボルト状の端子が本体部12の端面から垂直に突出している。各単電池11の正負の向きは、互いに隣り合う単電池11が逆向きになっており、これにより、互いに異極の電極端子13A,13Bが隣り合うように構成されている。これら複数の単電池11は図示しない保持板によって固定されている。なお、電極端子13A,13Bは接続ユニット20を挟んでナット14で締付けられる。
【0016】
接続ユニット20は、単位ユニット20Aが複数連結されて構成されており(図2参照)、各単位ユニット20Aは、隣り合う電極端子13A,13Bを(電気的に)接続する接続部材21と、単電池11と接続部材21との間に配される基部30と、単電池11の電圧を測定するための電圧検知線40と、を備えている。
【0017】
接続部材21は、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、ステンレス鋼(SUS)等の金属からなり、図4に示すように、概ね長方形状の金属板材からなる導電接続部22と、電圧検知線40が保持される保持部23と、が一体に形成(成形)されている。
導電接続部22は、幅方向に長い長方形状であって、幅方向の両側は角部が取れて丸みを帯びた曲面となっている。導電接続部22の幅方向の端部(各曲面の前後方向の中間部)には、直線状の位置決め端部26が設けられている。
また、導電接続部22には、電極端子13A,13Bが挿通される端子挿通孔24,24が左右一対形成されている。
【0018】
保持部23は、導電接続部22の前端部(前縁部)における幅方向の中間部に設けられており、電圧検知線40を挟持可能な一対の挟持片25,25からなる。
【0019】
一対の挟持片25,25は、共に、その基端部から上方側に向けて円弧状に湾曲した形状となっている。この一対の挟持片25,25の間には、挟持片25の基端部から先端に至るまで一定の寸法の隙間が形成されており、その寸法は、電圧検知線40の芯線41の直径よりもわずかに狭くなっている。具体的には、挟持片25,25の間の寸法を、例えば、電圧検知線40の直径の90%(又は90%以下)の寸法とすることができる。これにより一対の挟持片25,25の間に電圧検知線40の芯線41が通されると、電圧検知線40の芯線41が一対の挟持片25,25の間に所定の接触圧で挟持された状態に保持され、この後、後述する溶接が行われて固定される。
【0020】
接続部材21の成形方法は、金属板材に打ち抜き加工を施した後に、保持部23の部分に曲げ加工を施すことにより成形することができる。この接続部材21には溶接性を向上させるために、メッキ処理(Sn,Ni,Ag,Au)を行っても良い。
【0021】
なお、接続部材21の厚みについては、電気自動車等において比較的大きな電流を通すため、ある程度の厚みが必要であり、この厚みであるために一般に用いられている周知のメス型の端子金具のように箱型等の形状に成形することは困難であるが、上記した保持部23の形状であれば比較的容易に成形することができる。
【0022】
基部30は、図3に示すように、合成樹脂製で厚みの薄い部材であって、その上面は概ね正方形状をなす。そして、この基部30の略後半分が接続部材21が収容される接続部材収容部31とされ、略前半分が接続部材21を超えて保持部23側に延出される延出部34とされている。
【0023】
接続部材収容部31は、基部30の上面のうち、接続部材21が入る大きさ(四隅の隙間を残して位置決め端部26が壁部33に当接するように入る大きさ)の壁部33で囲まれた長方形状をなす部分であり、この接続部材収容部31には、一対の端子挿通孔32,32が形成されている。なお、延出部34側の壁部33は、幅方向の中間部が所定の間隔を空けるように分断されており、この部分に接続部材21の保持部23が位置するようになっている。
【0024】
延出部34は、そのほぼ全体に幅方向に延びる溝部35が形成されている。具体的には、溝部35は、前後方向については、保持部23に近接する位置から溝部35が形成されており(図12参照)、幅方向には、基部30の全幅に亘って形成されている。これにより、単位ユニット20Aが連結された場合には、隣り合う単位ユニット20Aの溝部35同士が連なり、溝部35内に電池ECU等に延びる電圧検知線40を収容することができる。
【0025】
延出部34の前端部は、図3に示すように、垂直に起立する前壁36とされている。前壁36は、接続部材収容部31の壁部33よりもわずかに高い。この前壁36のうち、幅方向の一方の側(電圧検知線40が導かれる側)には、溝部35を覆うカバー37が取り付けられている。カバー37は、コ字状であって、前壁36に連なる前端側がヒンジ37Aにより前壁36と回動可能に接続され、後端側が先細のテーパ面37Cを有する係止爪部37Bとなっている(図7参照)。
【0026】
接続部材収容部31の前端側における左右一方の壁部33の手前には、カバー37を支持する支持壁38が形成されている。この支持壁38には、係止爪部37Bに係止する長方形状の係止孔38Aが形成されている。カバー37を閉じる際には、カバー37のテーパ面37Cと支持壁38との当接により支持壁38(又は係止爪部37B)が撓み変形して係止爪部37Bが係止孔38Aの孔縁に係止される。
【0027】
図3に示すように、基部30の左右の両端部における壁部33には、隣接する基部30と連結可能とするために、連結凸部39A及び連結凹部39B(連結凸部39A及び連結凹部39Bが本発明の「連結部」の一例)が設けられている。具体的には、基部30の左側の端部からは扁平な板状の連結凸部39Aが突出しており、基部30の右側の端部からは連結凹部39Bが窪み形成されている。単位ユニット20Aの連結凸部39Aが隣り合う単位ユニット20Aの連結凹部39Bに挿入されると連結凸部39Aと連結凹部39Bとの間に生じる摩擦力により容易に離間しないように係止される。
【0028】
電圧検知線40は、芯線41(導体)が絶縁層42で覆われた被覆電線であり、その端末では、絶縁層42が剥ぎ取られて芯線41が露出している。芯線41としては、単芯線や撚り線等を用いることが可能である。そして、露出した芯線41の先端部が一対の挟持片25,25の間に挿されて挟持される。
【0029】
この電圧検知線40は、図示しない電池ECUに接続されている。この電池ECUは、マイクロコンピュータ、素子等が搭載されたものであって、単電池11の電圧・電流・温度等の検知、各単電池11の充放電コントロール等を行うための機能を備えた周知の構成のものである。
【0030】
ここで、芯線41と、芯線41を挟持(保持)する一対の挟持片25,25との間は、図示しないレーザー溶接機を用いてレーザー溶接される。なお、他の公知の溶接法を用いることも可能である。例えば、一対の挟持片25,25の両側(外側)から治具等で挟み込み、抵抗溶接、超音波溶接、Tig溶接などを施しても良い。
【0031】
なお、電池モジュール10は、単電池11を直列に接続してなるものであるため、図1に示すように、電池モジュール10の下面側には、隣り合う異極の電極端子13A,13Bを接続する接続部材29(電圧検知線40を有さないもの)が取り付けられているが、これと異なる構成として、上記した電圧検知線40が溶接された接続ユニット(単位ユニット20Aが2個からなるもの)を取り付けて、電池モジュール10の下面側の単電池11間(電極端子13A,13B間)についても電圧測定ができるようにしてもよい。
【0032】
次に、接続ユニット20の組立及び取り付け方法について説明する。
本実施形態では、6個の単電池11を直列接続する場合について説明する。
6個の単電池11の一方の面(図1の上面側)には、3個の単位ユニット20Aが取り付けられるため、3個の単位ユニット20Aを構成する3個の接続部材21と、3個の基部30とを用意する。
【0033】
そして、図8に示すように、3個の基部30をそれぞれ隣り合う基部30の連結凸部39Aを連結凹部39Bに挿入して連結するとともに、全ての基部30について接続部材収容部31に接続部材21を配置する。なお、このときカバー37は開放されている。
【0034】
次に、3本の電圧検知線40の端末部の被覆を剥がし、芯線41の先端部をそれぞれ露出させ、図9に示すように、3本の露出した芯線41の先端部を接続部材21の保持部23である一対の挟持片25,25の間にそれぞれ挟持させていく。
【0035】
次に、3箇所の保持部23とそこに挟持された各芯線41についてレーザー溶接機等によりそれぞれ溶接していく。
そして、図10に示すように、3箇所のカバー37を全て閉じると係止爪部37Bが支持壁38に係止されてカバー37の開放が規制される。
これにより接続ユニット20が完成する。
【0036】
次に、図11に示すように、横並びに配置された複数の単電池11の全ての電極端子13A,13Bを接続ユニット20の全ての端子挿通孔24,32に挿通させる。
【0037】
次に、図12に示すように、端子挿通孔24,32から突き出た電極端子13A,13Bにナット14を螺合させて締付けていく。そして、全ての電極端子13A,13Bにナット14を締付けると、接続ユニット20が取り付けられた電池モジュール10が完成する。
【0038】
上記実施形態の構成によれば、以下の効果を奏する。
電圧検知線40が保持部23に溶接されることで、接続部材21と電圧検知線40との間の電気抵抗を低下させることができ、精度の高い電圧測定を行うことができる。また、電圧検知線40は、保持部23に保持された状態で溶接されるから溶接作業が容易になる。さらに、接続部材21と電圧検知線40との間に端子金具が必要なくなるから、部品点数を減らして接続ユニット20の軽量化を図ることができる。
【0039】
また、保持部23は、一対の挟持片25,25で電圧検知線40を挟持するから、電圧検知線40を確実に保持部23に保持することができる。
【0040】
さらに、基部30には、隣接する基部30と連結可能な連結部39A,39Bが設けられているから、基部30と隣り合う基部30との間を位置決めすることができ、接続ユニット20の取り付け作業を簡素化することができる。
【0041】
また、基部30の延出部34には電圧検知線40が配される溝部35が形成されているから、溝部35に電圧検知線40を配することで、電圧検知線40の配索が容易になる。
【0042】
さらに、溝部35を覆うカバー37が一端側を軸に開閉可能に構成されているから、カバー37により電圧検知線40を保護することができる。また、電圧検知線40の配索の際にはカバー37を開放すればよいから、電圧検知線40の配索が容易になる。
【0043】
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を図13を参照して説明する。以下、実施形態1と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態1の接続部材21は、保持部23としての一対の挟持片25,25の間に電圧検知線40が挟持される構成であったが、実施形態2の接続部材56は、図13に示すように、保持部23としての一対の保持片55,55のうちの一方の保持片55に電圧検知線50が巻きつけられて溶接されるものである。
【0044】
一対の保持片55,55は、実施形態1の一対の挟持片25,25と同一の構成が用いられている。一方、電圧検知線50は、電圧検知線40よりもわずかに細いものが用いられている。そのため、一方の保持片55,55に電圧検知線50の芯線51を巻きつける際に電圧検知線50を容易に保持片55,55の間に通すことができる。
このように、電圧検知線40を保持片55に巻きつけることで、電圧検知線40を保持できるだけでなく、電圧検知線40と保持片55との接触面積が増え、保持片55と電圧検知線50とが確実に溶着されるため、接続部分の電気抵抗を低下させることができ、精度の高い電圧測定を行うことができる。
【0045】
なお、他の構成として、一対の保持片55,55の間の寸法を、実施形態1の芯線41が挟持される寸法よりも広くした一対の保持片としたり、芯線51を巻きつける一本の保持片のみで保持部を構成してもよいが、本実施形態のように、実施形態1の挟持片25,25と同一構成の保持片55,55とすれば、電圧検知線50を一対の保持片55,55の間に挟持させる場合と、保持片55に巻き付ける場合とで接続部材を共通化することができる。
【0046】
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、接続部材21は、異極の電極端子13A,13Bを接続(単電池11を直列接続)するものとしたが、これに限られず、同極の電極端子を接続(単電池11を並列接続)するものでもよい。例えば、上記実施形態の電池モジュール10に更に別の単電池11を並列接続し、この並列接続における同極の電極端子を接続部材21で接続するようにしたものでもよい。
【0047】
(2)電圧検知線40としてエナメル線を用いてもよい。この場合、保持部23への溶接は、絶縁層42を剥離せず溶接するヒュージングを行ってもよい。
【0048】
(3)上記実施形態では、単位ユニット20Aを連結してから、電池モジュール10に取り付けることとしたが、各単位ユニット20Aを電極端子13A,13Bに取り付ける作業を順番に繰り返し行うことで、接続ユニット20が電池モジュール10に取り付けられるようにしてもよい。
【0049】
(4)接続ユニット20として、基部30を有さないものでもよい。例えば、複数の接続部材21のそれぞれに電圧検知線40が溶接されたものを直接電極端子31A,31Bを通して電池モジュールに取り付けてもよい。
【0050】
(5)接続ユニット20は、電圧検知線40が溶接されたものを電池モジュール10に取り付けたが、各接続部材21を順番に電池モジュール10に取り付けてから、電圧検知線40を溶接する構成でもよい。
【0051】
(6)単電池11の数(接続する個数)については、上記実施形態の個数(6個)に限られず、これにより、接続ユニットについても、単位ユニット20Aを2個又は4個以上備えて構成されるものでもよい。
(7)実施形態1のように電圧検知線50を挟持する挟持片25,25を有するものに限らず、電圧検知線50を所定の位置(所定の範囲)に保持可能な保持部を有するものであればよい。例えば、一対の保持片の間に電圧検知線50が保持されて幅方向に所定の範囲で位置決めされることにより保持されるものでもよい。
【符号の説明】
【0052】
10…電池モジュール
11…単電池
13A…正極端子(電極端子)
13B…負極端子(電極端子)
20…接続ユニット
20A…単位ユニット
21,56…接続部材
22…導電接続部
23…保持部
25,25…挟持片
30…基部
35…溝部
37…カバー
39A…連結凸部
39B…連結凹部
40,50…電圧検知線
41,51…芯線
55,55…保持片
【特許請求の範囲】
【請求項1】
正極及び負極の電極端子を有する複数個の単電池が横並びに配置された電池モジュールにおける隣り合う前記単電池の電極端子間を電気的に接続する複数の接続部材と、
前記単電池の電圧を測定するための電圧検知線と、を備え、
前記接続部材は、前記電圧検知線を保持可能な保持部を有し、この保持部に前記電圧検知線が溶接されることを特徴とする接続ユニット。
【請求項2】
前記保持部は、前記電圧検知線を挟持することにより保持することを特徴とする請求項1記載の接続ユニット。
【請求項3】
前記各接続部材ごとに、前記単電池と前記接続部材との間に挟まれる基部を備え、
前記基部には、隣接する基部と連結可能な連結部が設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の接続ユニット。
【請求項4】
前記基部は、前記接続部材を超えて前記保持部側に延出される延出部を有し、この延出部には前記電圧検知線が配される溝部が形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の接続ユニット。
【請求項5】
前記溝部を覆うカバーが一端側を軸に開閉可能に構成されていることを特徴とする請求項4に記載の接続ユニット。
【請求項1】
正極及び負極の電極端子を有する複数個の単電池が横並びに配置された電池モジュールにおける隣り合う前記単電池の電極端子間を電気的に接続する複数の接続部材と、
前記単電池の電圧を測定するための電圧検知線と、を備え、
前記接続部材は、前記電圧検知線を保持可能な保持部を有し、この保持部に前記電圧検知線が溶接されることを特徴とする接続ユニット。
【請求項2】
前記保持部は、前記電圧検知線を挟持することにより保持することを特徴とする請求項1記載の接続ユニット。
【請求項3】
前記各接続部材ごとに、前記単電池と前記接続部材との間に挟まれる基部を備え、
前記基部には、隣接する基部と連結可能な連結部が設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の接続ユニット。
【請求項4】
前記基部は、前記接続部材を超えて前記保持部側に延出される延出部を有し、この延出部には前記電圧検知線が配される溝部が形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の接続ユニット。
【請求項5】
前記溝部を覆うカバーが一端側を軸に開閉可能に構成されていることを特徴とする請求項4に記載の接続ユニット。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2010−225449(P2010−225449A)
【公開日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−72284(P2009−72284)
【出願日】平成21年3月24日(2009.3.24)
【出願人】(395011665)株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】(000183406)住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】(000002130)住友電気工業株式会社 (12,747)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年3月24日(2009.3.24)
【出願人】(395011665)株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】(000183406)住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】(000002130)住友電気工業株式会社 (12,747)
【Fターム(参考)】
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