電池モジュールの製造方法およびその製造方法

【課題】外部コネクタの挿入姿勢を一義的に決定する電池モジュールを提供する。
【解決手段】電池モジュール１０は、電池３０を収納したモジュールケース１１と、モジュールケース１１を構成する複数のケース体１２、１３の周縁部を相互に巻き締めることによってモジュールケース１１の一の壁面から突出して形成された巻き締め部１４と、モジュールケース１１の一の壁面に挿入口が開口し、電池３０と電気的に接続された第１端子３５を備える第１コネクタ１７と、第１コネクタ１７の挿入口に対して相対的に挿入され、第１端子３５に電気的に接続される第２端子４１を備える第２コネクタ４０と、第２コネクタ４０に設けられ、挿入口に対して相対的に挿入する姿勢が間違っている場合にのみ巻き締め部１４に当接して第１端子１７と第２端子４０との電気的な接続を防止する干渉部４３と、を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールの製造方法およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の装置の駆動用電源として、二次電池が使用されている。例えば、電気自動車やハイブリッド自動車には、駆動用電源として、二次電池を組み合わせた組電池が適用されている。組電池は、複数の電池モジュールが接続されてなる。電池モジュールは、複数の単電池が接続されて、ケース体に収納されてなる。
【０００３】
このような電池モジュールでは、内部の各電池の電圧をモニタリングすることが望まれている。そこで、各電池の電極端子を直接または間接的にコネクタを介して露出して、外部コネクタと接続可能としている。外部コネクタはケーブルを介して、コントローラ等に接続されるので、電池モジュール内の各電池の電圧が検出可能となる。
【０００４】
このような組電池では、外部コネクタを自由な姿勢で挿入してしまうと、電池モジュール中のどの電池をモニタリングしているかわからなくなってしまう。したがって、外部コネクタの挿入姿勢を一定にする必要がある。例えば、デジタルカメラの分野では、プラグの挿入姿勢を一定にするものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４７１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電池の分野においても、特許文献１のように、外部コネクタの挿入姿勢を一義的に決定する電池モジュールが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
電池モジュールは、モジュールケースと、巻き締め部と、第１コネクタと、第２コネクタと、干渉部とを有する。モジュールケースは、電池を収納する。巻き締め部は、モジュールケースを構成する複数のケース体の周縁部を相互に巻き締めることによってモジュールケースの一の壁面から突出して形成される。第１コネクタは、モジュールケースの一の壁面に挿入口が開口し、電池と電気的に接続された第１端子を備える。第２コネクタは、第１コネクタの挿入口に対して相対的に挿入され、第１端子に電気的に接続される第２端子を備える。干渉部は、第２コネクタに設けられ、挿入口に対して相対的に挿入する姿勢が間違っている場合にのみ巻き締め部に当接して第１端子と前記第２端子との電気的な接続を防止する。
【発明の効果】
【０００８】
第１コネクタの挿入口に対して間違った向きで第２コネクタを挿入しようとしても、干渉部がモジュールケースの巻き締め部と干渉するので、誤挿入を防止できる。また、モジュールケースの巻き締め部を利用して誤挿入を防止しているので、コネクタの誤挿入防止のためにモジュールケースに別途の構造を設ける必要がない。したがって、電池の製造コストや製造工数を増加せずに、誤挿入防止を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】組電池の単位ユニットである電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】電池モジュールの分解斜視図、図３は充放電を行うセルユニットを示す斜視図である。
【図３】充放電を行うセルユニットを示す斜視図である。
【図４】セルユニットの構成部品の一部である単電池を示す斜視図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う概略断面図である。
【図６】正しい姿勢で第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す正面図である。
【図７】正しい姿勢で第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す側面図である。
【図８】間違った姿勢で第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す正面図である。
【図９】間違った姿勢で第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す側面図である。
【図１０】第２実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図である。
【図１１】電池モジュールの分解斜視図である。
【図１２】正しい組み合わせで第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す正面図である。
【図１３】正しい組み合わせで第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す側面図である。
【図１４】間違った組み合わせで第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す正面図である。
【図１５】間違った組み合わせで第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す側面図である。
【図１６】組電池の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は組電池の単位ユニットである電池モジュールを示す斜視図、図２は電池モジュールの分解斜視図、図３は充放電を行うセルユニットを示す斜視図、図４はセルユニットの構成部品の一部である単電池を示す斜視図、図５は図２のＶ−Ｖ線に沿う概略断面図である。
【００１２】
電池モジュール１０は、図１、図２に示すように、モジュールケース１１に、充放電を行うセルユニット２０が収納されてなる。
【００１３】
モジュールケース１１は、複数のケース体、すなわち、ケース体１２およびケース体１３からなる。ケース体１２にセルユニット２０を収納して、ケース体１３を覆い被せ、ケース体１２およびケース体１３の周縁部を相互に巻き締める。これによって、セルユニット２０が、モジュールケース１１内に保持される。ケース体１２および１３の周縁部の巻き締めによって、巻き締め部１４が形成される。巻き締め部１４は、モジュールケース１１の壁面から突出し、ケース体１２およびケース体１３を相互に強固に固定する。
【００１４】
モジュールケース１１には、２つの切り欠き１２２と、その間に設けられた切り欠き１２４が形成されている。２つの切り欠き１２２は、セルユニット２０の正極出力端子１５および負極出力端子１６をモジュールケース１１外部に導出するために形成されている。切り欠き１２４は、セルユニット２０に取り付けられた第１コネクタ１７の開口を露出するために形成されている。本実施形態では、巻き締め部１４の一部（切り欠き部）も切り欠き１２４として切り欠かれている。
【００１５】
セルユニット２０は、図３に示すように、電池の最小単位をなす複数の単電池３０を含む。単電池３０は、図４に示すように、例えば長方形状であり、長手方向の対向する端部から、電極端子である正極タブ３１、負極タブ３２が導出されている。正極タブ３１、負極タブ３２は、単電池３０内部に収容され実際に充放電を行う電池要素に接続されている。
【００１６】
複数の単電池３０は、図５に示すように、セルユニット２０において、正極タブ３１と負極タブ３２が相対するように積層される。単電池３０同士は、両面テープまたは接着剤によって、相互に固定されている。
【００１７】
積層方向の最も外側の一方に配置された単電池３０の正極タブ３１は、正極出力端子１５に接続され、積層方向の最も外側のもう一方に配置された単電池３０の負極タブ３２は、負極出力端子１６に接続される。他の正極タブ３１と負極タブ３２は、相対するタブ同士で溶接等により接合され、結果として複数の積層された単電池３０は、直列に接続される。
【００１８】
積層方向の単電池３０の電極タブ３１、３２は、接合された部分以外では接触しないように、絶縁スペーサ２１によって離間されている。接合された電極タブ３１、３２の組、接合されていない最外層の電極タブ３１、３２は、それぞれ、第１コネクタ１７と電気的に接続されている。図５に示すように、第１コネクタ１７は電極タブ３１、３２の一部を直接保持し、該電極タブ３１、３２の一部が第１コネクタ１７の挿入口内部で露出されている。あるいは、第１コネクタ１７は電極タブ３１、３２に接触する電圧検知端子を保持し、該電圧検知端子が第１コネクタ１７の挿入口内部で露出されていてもよい。したがって、電極タブ３１、３２は、直接的または間接的に、第１コネクタ１７の挿入口内部で露出される。電極タブ３１、３２の露出された部分は、図５中、電圧検出用の端子（第１端子）として、第１コネクタ１７に保持される。
【００１９】
第１コネクタ１７には、挿入口が設けられており、第２コネクタ４０が嵌合可能である。第２コネクタ４０は、第１コネクタ１７に完全に挿入されたときに、各第１端子３５と電気的に接続されるように、複数の第２端子４１が設けられている。第２端子４１は、例えば、第１端子３５を挟むクリップ構造や、第１端子３５に向かって付勢されているバネ構造により、第１コネクタ１７と第２コネクタ４０との連結時に、第１端子３５に接続される。第２端子４１はケーブル４２に接続されており、ケーブル４２は図示しないコントローラ等に接続される。これによって、コントローラによる単電池３０の電圧モニタリングが可能となる。
【００２０】
第２コネクタ４０には、側方に突出した干渉部４３が設けられている。
【００２１】
次に、第２コネクタ４０の干渉部４３の作用について、詳細に説明する。
【００２２】
図６は正しい姿勢で第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す正面図、図７は正しい姿勢で第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す側面図、図８は間違った姿勢で第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す正面図、図９は間違った姿勢で第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す側面図である。
【００２３】
図６〜９では、第１コネクタ１７の挿入口および第２コネクタの挿入先が見えるように図示している。
【００２４】
図６および図７の上側に示すように、電池モジュール１０の第１コネクタ１７に対して、干渉部４３が下側にくるように第２コネクタ４０を接続する。この場合、図６および図７の下側に示すように、第２コネクタ４０は、干渉部４３がモジュールケース１１の巻き締め部１４と干渉することなく、第１コネクタ１７に接続される。巻き締め部１４が干渉しないので、適切に第１端子３５と第２端子４１とが電気的に接続される。
【００２５】
一方、図８および図９に示すように、電池モジュール１０の第１コネクタ１７に対して、干渉部４３が上側にくるように第２コネクタ４０を接続しようとする。この場合、図９の下側に示すように、第２コネクタ４０は、干渉部４３がモジュールケース１１の巻き締め部１４と干渉してしまう。巻き締め部１４が干渉するので、適切に第１端子３５と第２端子４１とが電気的に接続できない。
【００２６】
以上のように、第１実施形態では、干渉部４３が第２コネクタに設けられている。したがって、第１コネクタ１７の挿入口に対して間違った向きで第２コネクタ４０を挿入しようとしても、干渉部４３がモジュールケース１１の巻き締め部１４と干渉するので、誤挿入を防止できる。また、モジュールケース１１の巻き締め部１４を利用して誤挿入を防止しているので、コネクタの誤挿入防止のためにモジュールケース１１に別途の構造を設ける必要がない。したがって、電池モジュール１０の製造コストや製造工数を増加せずに、誤挿入防止を達成できる。
【００２７】
また、巻き締め部１４に切り欠き部が設けられているので、第２コネクタ４０の第１コネクタ１７への挿入を容易にできる。
【００２８】
干渉部４３が第２コネクタ４０から対をなして両側に延びるように形成されているので、一側の干渉部４３が破損しても、他側の干渉部４３により、誤挿入を防止できる。誤挿入防止の確実性を向上できる。
【００２９】
上記第１実施形態では、巻き締め部１４に切り欠き部が設けられているが、巻き締め部１４は切り欠かさなくてもよい。巻き締め部１４を切り欠かない場合、モジュールケース１１の切り欠きから巻き締め部１４に向かう方向に突出するように、第２コネクタ４０の干渉部４３を取り付けてもよい。
【００３０】
また、第１実施形態では、第２コネクタ４０から両側に延びるように、干渉部４３を取り付けている。しかし、干渉部４３は、第２コネクタ４０の片側に取り付けられてもよい。
【００３１】
また、第１実施形態では、雌型の第１コネクタ１７に、雄型の第２コネクタ４０を挿入する例について説明しているが、第１コネクタ１７が雄型で、第２コネクタ４０が雌型であってもよい。
【００３２】
（第２実施形態）
第１実施形態では、第１コネクタ１７の挿入口は、点対称に構成されている。第２実施形態では、第１コネクタ１７の挿入口にガイド部を設けて非点対称としている。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の参照番号を付している。
【００３３】
図１０は第２実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図、図１１は電池モジュールの分解斜視図である。
【００３４】
図１０および図１１に示すように、第２実施形態では、第１コネクタ１７の挿入口にガイド部１７１が設けられている。第２コネクタ４０も挿入先の形状が、第１コネクタ１７の挿入口に合致するように形成されている。
【００３５】
図１２は正しい組み合わせで第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す正面図、図１３は正しい組み合わせで第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す側面図、図１４は間違った組み合わせで第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す正面図、図１５は間違った組み合わせで第１コネクタに第２コネクタを接続する様子を示す側面図である。
【００３６】
図１２〜１５では、第１コネクタ１７の挿入口および第２コネクタの挿入先が見えるように図示している。
【００３７】
図１２および図１３の上側に示すように、第１コネクタ１７の挿入口のガイド部１７１に従って挿入できるように第２コネクタ４０の姿勢を決定し、第１コネクタ１７に第２コネクタ４０を挿入する。この姿勢では、干渉部４３は、図中下側にくる。この場合、図１２および図１３の下側に示すように、第２コネクタ４０は、干渉部４３がモジュールケース１１の巻き締め部１４と干渉することなく、第１コネクタ１７に接続される。巻き締め部１４が干渉しないので、適切に第１端子３５と第２端子４１とが電気的に接続される。
【００３８】
一方、図１４および図１５に示すように、第１コネクタ１７の挿入口のガイド部１７１に従って挿入できるように第２コネクタ４０の向きを決定すると、第２コネクタ４０の干渉部４３が上側にくる場合をみる。すると、図１５の下側に示すように、第２コネクタ４０は、干渉部４３がモジュールケース１１の巻き締め部１４と干渉してしまう。巻き締め部１４が干渉するので、適切に第１端子３５と第２端子４１とが電気的に接続できない。
【００３９】
このように、第２実施形態では、ガイド部１７１によって、第２コネクタの姿勢が決められるので、干渉部４３の位置も一義的に決定される。したがって、例えば、干渉部４３の位置だけが異なる複数の第２コネクタを用意すれば、第１コネクタ１７と第２コネクタ４０とを、正しい組み合わせで組み合わせられる。
【００４０】
例えば、複数の電池モジュール１０を組み合わせて、組電池を構成する場合に、第２実施形態の第１コネクタ１７および第２コネクタ４０が有効である。
【００４１】
図１６は、組電池の概略構成を示す図である。
【００４２】
図１６に示すように、複数の電池モジュール１０を並べる場合にも、各電池モジュール１０内の単電池３０の電圧を検出する必要がある。電池モジュール１０は、縦に正極出力端子１５と負極出力端子１６とが交互に並ぶように配置される。正極出力端子１５と負極出力端子１６とは、一つ飛ばしで、電気的に接続される。これによって、電池モジュール１０が直列接続される。用意される電池モジュール１０は、例えば、図１６の下から１段目および３段目は図１１に示すものと同じである。図１６の下から２段目の電池モジュール１０は図１１に示すセルユニット２０の上下を逆さまにしてモジュールケース１１に収納したものである。このため、２段目の電池モジュール１０は、第１コネクタ１７のガイド部１７１の向きが１段目および３段目と反対になっている。
【００４３】
このような組電池５０において、図１６中の右側に示すＯＫの列の第２コネクタ４０であれば、同じ段の第１コネクタ１７に結合する場合、干渉部４３が巻き締め部１４に干渉しない。適切に第２コネクタ４０を第１コネクタ１７に接続できる。一方、ＮＧの列の第２コネクタだと、同じ段の第１コネクタ１７に結合しようとしても、干渉部４３が巻き締め部１４に干渉してしまう。適切に第１コネクタ１７に接続できない。
【００４４】
ここで、点線で囲ったＯＫの列の１段目と３段目、ＮＧの列の２段目の第２コネクタ４０は、同じコネクタである。残りの第２コネクタ４０も相互に同一である。このように、１段飛ばしで、同種の第２コネクタ４０を使用している。
【００４５】
特に、差し違いを防止するためにケーブル４２の長さを第２コネクタ４０ごとに設定して、第２コネクタ４０が対応する第１コネクタ１７にしか届かないようにする場合がある。この場合に、上記のように、交互に同じ第２コネクタ４０を利用することは有効である。なぜなら、ケーブル４２には、制作公差より長さに多少のバラツキがあるからである。長さのバラツキによって、正しい組み合わせの第１コネクタ１７よりも１つ隣の第１コネクタまでは第２コネクタ４０が届いてしまうことがある。しかし、干渉部４３が第２コネクタ４０に取り付けられていることによって、１つ隣の第１コネクタ１７と間違えて第２コネクタ４０を取り付けることはできなくなる。
【００４６】
以上のように、第２コネクタ４０について、干渉部４３の位置を異ならせることによって、隣接する第１コネクタ１７に間違った第２コネクタ４０を挿入することを防止できる。したがって、上記組電池５０のように、２種類の向きの第１コネクタ１７を交互に並べるような場合においても、正しい組み合わせで第２コネクタ４０を確実に第１コネクタ１７に挿入できる。
【符号の説明】
【００４７】
１０電池モジュール、
１１モジュールケース、
１２、１３ケース体、
１４巻き締め部、
１５正極出力端子、
１６負極出力端子、
１７第１コネクタ、
２０セルユニット、
２１絶縁スペーサ、
３０単電池、
３１正極タブ、
３２負極タブ、
３５第１端子、
４０第２コネクタ、
４１第２端子、
４２ケーブル、
４３干渉部、
５０組電池。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池を収納したモジュールケースと、
前記モジュールケースを構成する複数のケース体の周縁部を相互に巻き締めることによって前記モジュールケースの一の壁面から突出して形成された巻き締め部と、
前記モジュールケースの前記一の壁面に挿入口が開口し、前記電池と電気的に接続された第１端子を備える第１コネクタと、
前記第１コネクタの前記挿入口に対して相対的に挿入され、前記第１端子に電気的に接続される第２端子を備える第２コネクタと、
前記第２コネクタに設けられ、前記挿入口に対して相対的に挿入する姿勢が間違っている場合にのみ前記巻き締め部に当接して前記第１端子と前記第２端子との電気的な接続を防止する干渉部と、を有する電池モジュール。
【請求項２】
前記モジュールケースの前記巻き締め部は、前記挿入口に連続する部位を切り欠いた切り欠き部を有し、
前記干渉部は、前記第２コネクタを前記挿入口に対して相対的に挿入する向きが間違っている場合にのみ前記切り欠き部の一方の側の前記巻き締め部に当接するように、前記第２コネクタから延長されて形成されている請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記モジュールケースの前記巻き締め部は、前記挿入口に連続する部位を切り欠いた切り欠き部を有し、
前記干渉部は、前記第２コネクタを前記挿入口に対して相対的に挿入する向きが間違っている場合にのみ前記切り欠き部の両側の前記巻き締め部に当接するように、前記第２コネクタから延長されて対をなして形成されている請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記第１コネクタには、前記第２コネクタの挿入姿勢を決定するためのガイド部が設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項５】
電池を収納したモジュールケースと、
前記モジュールケースを構成する複数のケース体の周縁部を相互に巻き締めることによって前記モジュールケースの一の壁面から突出して形成された巻き締め部と、
前記モジュールケースの前記一の壁面に挿入口が開口し、前記電池と電気的に接続された第１端子を備える第１コネクタと、
前記第１コネクタの前記挿入口に対して相対的に挿入され、前記第１端子に電気的に接続される第２端子を備える第２コネクタと、を有する電池モジュールを製造する方法であって、
前記第２コネクタを前記挿入口に対して相対的に挿入する向きが間違っている場合にのみ、前記第２コネクタに設けた干渉部を前記巻き締め部に当接させ、前記第１端子と前記第２端子との電気的な接続を防止する工程、を有する電池モジュールの製造方法。

【図１】