電源装置
【課題】接続端子を安価に多量生産する。バスバーと接続端子とをしっかりと強靭な構造で連結する。バスバーと接続端子とを安定して低抵抗な状態で接続する。
【解決手段】電源装置は、端部に接続端子３０を固定している電池モジュール２０と、電池モジュール２０の接続端子３０に接続されるバスバー４０とを備える。接続端子３０は、素電池２１の端部に固定される固定プレート部３１と、固定プレート部３１から筒状に突出している外筒部３２と、外筒部３２の先端面を閉塞している端面プレート部３３と、端面プレート部３３から固定プレート部３１に向かって突出している内筒部３４とを備えている。接続端子３０は、内筒部３４の内面に雌ネジ３４Ａを設けており、この雌ネジ３４Ａに向かってバスバー４０を貫通する止ネジ４５がねじ込まれて、止ネジ４５を介してバスバー４０を接続端子３０に固定している。
【解決手段】電源装置は、端部に接続端子３０を固定している電池モジュール２０と、電池モジュール２０の接続端子３０に接続されるバスバー４０とを備える。接続端子３０は、素電池２１の端部に固定される固定プレート部３１と、固定プレート部３１から筒状に突出している外筒部３２と、外筒部３２の先端面を閉塞している端面プレート部３３と、端面プレート部３３から固定プレート部３１に向かって突出している内筒部３４とを備えている。接続端子３０は、内筒部３４の内面に雌ネジ３４Ａを設けており、この雌ネジ３４Ａに向かってバスバー４０を貫通する止ネジ４５がねじ込まれて、止ネジ４５を介してバスバー４０を接続端子３０に固定している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、ハイブリッドカー、燃料電池自動車、電気自動車等の電動車両に搭載される電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池である複数の素電池を直線状に連結して電池モジュールとし、さらに複数の電池モジュールを接続している電源装置は、電動車両のように大きな出力が要求される用途に使用される。この種の電源装置は、図１に示すように、ケース７０に電池モジュール７１を収納している。ケース７０に収納する電池モジュール７１は、両端にネジとナットからなる接続端子７２を固定している。電池モジュール７１は、接続端子７２にバスバー７３を固定し、バスバー７３で直列に接続される。ケース７０は、バスバー７３を内蔵するエンドプレート７４を側部に設けている。エンドプレート７４はプラスチックの成形品で、バスバー７３をインサートして絶縁状態で固定している。この構造の電源装置は、エンドプレート７４のバスバー７３に止ネジ７５とナット７６をねじ込んで、バスバー７３を電池モジュール７１の接続端子７２に接続している。
【０００３】
この構造の接続端子は、製造コストが高くなるにもかかわらず、接続部分の電気抵抗が大きい欠点がある。多数の電池モジュールを直列に接続し、しかも大電流で充放電する電源装置は、接続端子の電気抵抗を極力小さくすることが大切である。電気抵抗がジュール熱として消費する電力による損失が極めて大きくなるからである。接続端子の電気抵抗が大きくなるのは、金属プレートにナットやネジ等を溶接しているからである。金属プレートとナット等は、スポット溶接して接続される。スポット溶接は、接触面積が小さいので、金属プレートやナット等に比較すると接続部分の電気抵抗が大きくなる。
【０００４】
ナットやネジを溶接することなく、１枚の金属板を折曲加工して製作された接続端子は開発されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２８７８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この公報に記載される接続端子を図２の分解斜視図に示す。この接続端子８２は、四角形の端面プレート部８２Ａの四方に４つの折曲片８２Ｂを連結する形状に金属板を切断している。折曲片８２Ｂは、端面プレート部８２Ａに対して垂直に折曲され、さらに下端部を電池８１の端面８１Ａと平行に折曲して、端面８１Ａに溶接して固定している。
【０００６】
この構造の接続端子８２は、１枚の金属板を切断し、折曲加工して安価に多量生産できる。しかしながら、バスバー８３を電池８１に連結する連結強度が弱くなる欠点がある。それは、この接続端子８２が、金属板の貫通孔８２Ｃに設けた雌ネジ８４に止ネジ８５をねじこんでバスバー８３を連結しており、この貫通孔８２Ｃに設ける雌ネジ８４は、金属板の板厚の範囲内でしかネジ山を切ることができず、止ネジ８５を大きなトルクで締め付けできる十分な長さとすることができないからである。このため、止ネジ８５をしっかりと強く接続端子８２に締め付けして固定できず、バスバー８３と接続端子８２との連結強度が低下する。また、四角形の端面プレート部の周囲の折曲片を電池の端面に連結する接続端子は、図１に示すように、全体をひとつのブロックとするナットに匹敵する強度にできず、このことも、バスバーと電池との連結強度を低下させる原因となる。さらにまた、止ネジを充分に強いトルクで締め付けできないために、バスバーと接続端子との電気的な接触状態を理想的な状態にできない欠点もある。多数の電池モジュールをバスバーで直列に接続する電源装置は、極めて大きな電流で充放電される。このため、バスバーと接続端子との電気抵抗をできるかぎり小さくする必要がある。バスバーと接続端子との電気抵抗に起因する損失が、電気抵抗と電流の自乗の積に比例して大きくなるからである。バスバーと接続端子との間の電気抵抗を小さくして、これを安定して低抵抗な状態で接続するためには、止ネジを充分な締め付けトルクで接続端子にねじ込んで、バスバーを接続端子に広い面積で強く押圧し、また、止ネジと雌ネジとの間も接触面積を大きくして、互いに強く押圧する必要がある。
【０００７】
本発明は、接続端子を安価に多量生産できる構造としながら、バスバーと接続端子とをしっかりと強靭な構造で連結でき、さらにバスバーと接続端子との間の電気抵抗を小さくして、大電流の充放電においても低損失な状態とし、さらにまた、バスバーと接続端子とを安定して低抵抗な状態で接続できる電源装置を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１の電源装置は、複数の素電池２１を直線状に連結して端部に接続端子３０を固定している電池モジュール２０と、この電池モジュール２０の接続端子３０に接続されて電池モジュール２０を電気接続するバスバー４０とを備える。接続端子３０は、素電池２１の端部に溶接して固定される固定プレート部３１と、この固定プレート部３１から素電池２１の軸方向に筒状に突出している外筒部３２と、この外筒部３２の先端面を閉塞している端面プレート部３３と、この端面プレート部３３の中央部にあって、外筒部３２の内側に位置して、端面プレート部３３から固定プレート部３１に向かって突出している内筒部３４とを備えている。接続端子３０は、内筒部３４の内面に雌ネジ３４Ａを設けており、この雌ネジ３４Ａに向かってバスバー４０を貫通する止ネジ４５がねじ込まれて、止ネジ４５を介してバスバー４０を接続端子３０に固定している。
【０００９】
本発明の請求項２の電源装置は、複数の素電池２１を直線状に連結して端部に接続端子３０を固定している電池モジュール２０と、この電池モジュール２０の接続端子３０に接続されて電池モジュール２０を電気接続するバスバー４０とを備える。接続端子３０は、素電池２１の端部に溶接して固定される固定プレート部３１と、この固定プレート部３１から素電池２１の軸方向に筒状に突出している外筒部３２と、この外筒部３２の先端面を閉塞すると共に、中心に貫通孔３３Ａを開口している端面プレート部３３と、外筒部３２の内側に位置して、端面プレート部３３の内面側に非回転状態で配設しているナット４７とを備えている。接続端子３０は、バスバー４０と端面プレート部３３とを貫通する止ネジ４５をナット４７にねじ込んで、止ネジ４５を介してバスバー４０を接続端子３０に固定している。
【００１０】
本発明の請求項３の電源装置は、複数の素電池２１を直線状に連結して端部に接続端子３０を固定している電池モジュール２０と、この電池モジュール２０の接続端子３０に接続されて電池モジュール２０を電気接続するバスバー４０とを備える。接続端子３０は、素電池２１の端部に溶接して固定される固定プレート部３１と、この固定プレート部３１から素電池２１の軸方向に突出する筒状のネジ筒部３５を備えている。接続端子３０は、ネジ筒部３５の外側面に雄ネジ３５Ａを設けており、ネジ筒部３５をバスバー４０の貫通孔４１に貫通させて、バスバー４０から突出する先端部にナット４６をねじ込んで、ナット４６を介してバスバー４０を接続端子３０に固定している。
【００１１】
接続端子３０の固定プレート部３１は、素電池２１の電極端面、又は素電池端部の外周面に溶接して固定することができる。さらに、接続端子３０の固定プレート部３１は、素電池２１との接触面との反対面に凹部３７を有し、この凹部３７でもって、素電池２１との溶接部を薄くすることができる。さらに、接続端子３０の固定プレート部３１は、素電池２１との接続部に素電池２１に向かって突出する凸部３６を有し、この凸部３６の反対面には凹部３７があって、凹部３７と凸部３６でもって、素電池２１との溶接部を薄くすることができる。
【００１２】
接続端子３０の外筒部３２は、全体の形状を円筒状として、対向する外周の一部に平面３２Ａを設けることができる。さらに、接続端子３０は、外筒部３２の全体の形状を円筒状として、円筒状の外筒部３２と同心に内筒部３４を設けることができる。
【００１３】
接続端子３０は、内筒部３４の突出高さを、外筒部３２の突出高さの１／２よりも高く、かつ先端を素電池２１の端面との間に隙間ができる高さとすることができる。ナット４７は、プレスナットとすることができる。
【００１４】
さらに、本発明の電源装置は、電池モジュール２０を平行に並べてケース１０に収納すると共に、ケース１０は、電池モジュール２０の表面に接触して、電池モジュール２０を保持する保持部１３を有し、かつ、電池モジュール２０に固定している接続端子３０の外筒部３２を挿通する周壁１６を有することができる。この電源装置は、電池モジュール２０をケース１０の保持部１３で保持し、電池モジュール２０に固定している接続端子３０の外筒部３２を周壁１６に挿通する状態で、接続端子３０にバスバー４０を止ネジ４５で固定し、周壁１６をバスバー４０と電池モジュールの端面との間に配置することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電源装置は、接続端子を安価に多量生産できる構造としながら、バスバーと接続端子とをしっかりと強靭な構造で連結できる特徴がある。それは、本発明の電源装置は、バスバーを電池に接続する接続端子が、素電池の端部に溶接して固定される固定プレート部に、外筒部と端面プレート部と内筒部とを設けて、内筒部の内面に雌ネジを設けて、ここに止ネジをねじ込んでバスバーを連結し、あるいは、素電池の端部に溶接して固定される固定プレート部に、外筒部と端面プレート部を設けて、端面プレート部の内側に配設したナットに止ネジをねじ込んでバスバーを連結し、あるいはまた、素電池の端部に溶接して固定される固定プレート部にネジ筒部を設け、このネジ筒部の外側面に雄ネジを設け、このネジ筒部をバスバーの貫通孔に挿通して、先端部にナットをねじ込んでバスバーを接続端子に固定しており、これらの構造によって、内筒部に設けた雌ネジ、または、端面プレート部の内側に配設したナットの雌ネジにネジ山を多く設けて、止ネジを強いトルクで締め付けすることができ、また、ネジ筒部に設けた雄ネジにネジ山を多く設けて、ナットを強いトルクで締め付けできるからである。以上の構造の接続端子は、内筒部あるいはナットの雌ネジに強いトルクで止ネジをねじ込み、あるいはネジ筒部に強いトルクでナットをねじ込んで、バスバーをしっかりと接続端子に固定できる。このため、止ネジやナットを強いトルクで締め付けして、バスバーを接続端子に広い面積で強く押圧して、しっかりと連結できる。
【００１６】
また、本発明の請求項１の電源装置は、固定プレート部に、外筒部と端面プレート部と内筒部とを設けて内筒部の内面に雌ネジを設け、この雌ネジにバスバーを貫通する止ネジをねじ込んでバスバーを接続端子に連結する。この電源装置は、止ネジと内筒部を介してバスバーを連結する端面プレート部を外筒部で固定プレート部に連結する。外筒部は筒状で端面プレート部の全周を固定プレート部に連結する。このため、端面プレート部はしっかりと強靭な構造で固定プレート部に連結される。したがって、バスバーは止ネジで端面プレート部にしっかりと連結され、さらに端面プレート部は外筒部でしっかりと固定プレート部に連結される。したがって、バスバーは接続端子でもって電池の端面に強靭な構造で連結される。
【００１７】
また、本発明の請求項２の電源装置は、固定プレート部に、外筒部と端面プレート部とを設けて、端面プレート部の内側にナットを配設し、このナットにバスバーと固定プレート部とを貫通する止ネジをねじ込んでバスバーを接続端子に連結する。この電源装置は、止ネジとナットを介してバスバーを連結する端面プレート部を外筒部で固定プレート部に連結する。このため、止ネジを強いトルクでナットに締め付けして、バスバーを接続端子にしっかりと連結できる。さらに、外筒部は筒状で端面プレート部の全周を固定プレート部に連結する。このため、端面プレート部はしっかりと強靭な構造で固定プレート部に連結される。したがって、バスバーは止ネジとナットで端面プレート部にしっかりと連結され、さらに端面プレート部は外筒部でしっかりと固定プレート部に連結され、バスバーを接続端子でもって電池の端面に強靭な構造で連結できる。
【００１８】
また、本発明の請求項３の電源装置は、固定プレート部に雄ネジを設けているネジ筒部を連結しており、このネジ筒部をバスバーに貫通させて、雄ネジにナットをねじ込んでバスバーを接続端子に連結する。この電源装置は、雄ネジのあるネジ筒部を固定プレート部に連結している。この構造は、ネジ筒部をしっかりと強靭な構造で固定プレート部に連結できる。したがって、バスバーはナットで接続端子にしっかりと連結され、さらにネジ筒部はしっかりと固定プレート部に連結されるので、バスバーを接続端子を介して電池の端面に強靭な構造で連結できる。
【００１９】
また、本発明の電源装置は、バスバーと接続端子との間の電気抵抗を小さくできる。それは、止ネジやナットを強いトルクで締め付けて、バスバーを接続端子に連結するからである。強いトルクで締め付けられて接続端子に連結されるバスバーは、広い面積で強い圧力で押圧して接続できる。このため、接触部分の電気抵抗を小さくできる。このため、大きな電流で充放電して、接続部の電気抵抗に起因する損失を小さくできる。また、強いトルクで締め付けして連結されるバスバーは、長期間にわたって安定して低抵抗な状態で接続端子に接続できる特徴も実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。
【００２１】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２２】
図３ないし図６の電源装置は、複数の電池２１を直線状に連結している複数の電池モジュール２０をケース１０に収納して、隣接する電池モジュール２０をバスバー４０で直列に接続している。ケース１０は、上ケース１１と下ケース１２を備える。図３は上ケースを除いた平面図、図４はバスバー４０と止ネジ４５の分解斜視図、図５は電池モジュール２０をケース１０に装着する分解斜視図、図６は縦断面図をそれぞれ示している。これらの図の電源装置は、主としてハイブリッドカー、電気自動車、燃料電池自動車等の電動車両に使用される。ただ、本発明の電源装置は、電動車両以外の用途であって、大出力が要求される用途にも使用できる。図の電池モジュール２０は、円筒型電池である二次電池２１を直線状に連結して直列に接続している。ただし、電池モジュールは、角型電池も使用できる。
【００２３】
二次電池２１は、ニッケル−水素電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電できる全ての電池を使用することができる。ただ、電動車両用の組電池に使用される二次電池には、ニッケル−水素電池やリチウムイオン二次電池が適している。体積と重量に対する出力が大きくて、優れた大電流特性を有するからである。
【００２４】
二次電池２１は、図７の断面図に示すように、外装缶２５の開口部を封口板２３で気密に密閉している。外装缶２５と封口板２３は金属板である。外装缶２５は、金属板を底のある筒状にプレス成形して製作される。封口板２３は、中央に凸部電極２２を溶接している。外装缶２５の内部には、電極（図示せず）を内蔵している。さらに、電解液も充填される。外装缶２５は、開口部の端部をかしめ加工して封口板２３を気密に固定している。封口板２３は、ガスケット１９を介して外装缶２５のカシメ部に挟着されて気密に固定される。ガスケット１９は絶縁材のゴム状弾性体で、封口板２３と外装缶２５とを絶縁すると共に、封口板２３と外装缶２５との隙間を気密に閉塞する。封口板２３の周縁にはカシメ凸条２４が設けられる。この二次電池２１は、封口板２３を第１の電極として、外装缶２５を第２の電極としている。ニッケル−水素電池は、第１の電極を正極として第２の電極を負極としている。二次電池は、第１の電極を負極として第２の電極を正極とすることもできる。
【００２５】
電池モジュール２０は、図７に示すように、二次電池２１の間に接続体２６を配設しており、接続体２６を介して直列に接続している。図の電池モジュール２０は、一方の二次電池２１の封口板２３と他方の二次電池２１の外装缶２５とを接続体２６で接続している。接続体２６は、金属板をプレス成形したもので、対向して配設される二次電池２１の電池端面に溶接して接続されて、二次電池２１を直列に電気接続する。図８と図９は接続体２６を示しており、図８は平面図、図９は断面図である。これ等の接続体２６は、金属板を穴のあるリング状に成形して、両面に突出して電池端面に溶接される複数の溶接凸部２７を設けている。両面に突出している溶接凸部２７は、対向する電池端面に溶接されて、隣接して配設している二次電池２１を直列に接続する。図の接続体２６は、中心孔２８を設けて、ここに凸部電極２２を配設している。接続体２６は、保持キャップ２９で定位置に保持している。保持キャップ２９は、全体をプラスチック等の絶縁材で成形している。保持キャップ２９は、隣接する二次電池１０の間に配設されて、接続体２０を抜け難いように定位置に保持する。
【００２６】
電池モジュール２０は、その両端に、バスバー４０を連結する接続端子３０を固定している。隣接する電池モジュール２０の接続端子３０は、金属板のバスバー４０に連結される。バスバー４０は、電池モジュール２０を直列に接続する。電池モジュール２０は、ケース１０に収納される状態でバスバー４０に連結される。ケース１０は、接続端子３０の一部を挿通させる周壁１６を有し、この周壁１６の外側でバスバー４０は接続端子３０に接続される。
【００２７】
図１０ないし図２４は、電池モジュール２０の両端に接続される接続端子３０を示す。図１０、図１１、図１６、図１８、図１９、図２１及び図２２は、第１の電極に接続される接続端子３０を示し、図１２ないし図１５、図１７、図２３及び図２４は、第２の電極に接続される接続端子３０を示す。第１の電極に接続される接続端子３０と、第２の電極に接続される接続端子３０は形状が異なる。形状が異なる接続端子３０は、電池モジュール２０の正負の電池端面に固定される。この電池モジュール２０は、正負の両端に形状が異なる接続端子３０を固定しているので、正負を間違いなくケース１０に収納できる。
【００２８】
図１０ないし図１５に示す接続端子３０は、素電池２１の端部に溶接して固定される固定プレート部３１と、この固定プレート部３１から素電池２１の軸方向に筒状に突出している外筒部３２と、この外筒部３２の先端面を閉塞している端面プレート部３３と、この端面プレート部３３の中央部にあって、外筒部３２の内側に位置して、端面プレート部３３から固定プレート部３１に向かって突出している内筒部３４とを備えている。この接続端子３０は、内筒部３４の内面に雌ネジ３４Ａを設けている。内周面の雌ネジ３４Ａに向かって、バスバー４０を貫通する止ネジ４５をねじ込み、止ネジ４５を介してバスバー４０を接続端子３０に固定する。
【００２９】
図１６ないし図２０に示す接続端子３０は、素電池２１の端部に溶接して固定される固定プレート部３１と、この固定プレート部３１から素電池２１の軸方向に筒状に突出している外筒部３２と、この外筒部３２の先端面を閉塞している端面プレート部３３と、外筒部３２の内側に位置して、端面プレート部３３の内面に非回転状態で配設しているナット４７とを備えている。端面プレート部３３は、その中心に、止ネジ４７を挿通する貫通孔３３Ａを開口しており、この貫通孔３３Ａに止ネジ４５を通過させてナット４７の雌ネジにねじ込みできるようにしている。この接続端子３０は、バスバー４０と端面プレート部３３とを貫通する止ネジ４５をナット４７にねじ込み、止ネジ４５とナット４７を介してバスバー４０を接続端子３０に固定する。
【００３０】
図２１ないし図２４に示す接続端子３０は、素電池２１の端部に溶接して固定される固定プレート部３１と、この固定プレート部３１から素電池２１の軸方向に突出する筒状のネジ筒部３５を備えている。ネジ筒部３５は、外側面に雄ネジ３５Ａを設けている。ネジ筒部３５は、バスバー４０の貫通孔４１に貫通され、バスバー４０から突出する先端部にナット４６がねじ込まれ、ナット４６を介してバスバー４０が接続端子３０に固定される。
【００３１】
以上の図に示す接続端子３０の固定プレート部３１は、第１の電極に固定されるものと、第２の電極に固定されるもので外形が異なり、第１の電極に固定される固定プレート部３１は、第２の電極に固定される固定プレート部３１よりも外形を小さくしている。固定プレート部３１が第１の電極に固定される状態を、図１０、図１６及び図２１の断面図に示す。これらの図の固定プレート部３１は、カシメ凸条２４の内形よりも外形を小さくしている。この固定プレート部３１は、カシメ凸条２４の内側で封口板２３に溶接して固定される。第２の電極に接続される固定プレート部３１は、図１２、図１７及び図２３に示すように、外形を電池モジュール端面の外形、すなわち素電池端面の外形にほぼ等しくして、外装缶２５の底面に、外周面から突出しないように固定している。
【００３２】
図の接続端子３０の固定プレート部３１は、中央のリングプレート３１Ａの外周に、均等に複数の突出片３１Ｂを設けている。図の固定プレート部３１は、４方向に突出片３１Ｂを設けているが、３方向に、あるいは５方向以上に突出片を設けることもできる。また、固定プレート部は、突出片を設けることなく、全体の外形を円形や多角形とすることもできる。図の固定プレート部３１は、各々の突出片３１Ｂを封口板２３や外装缶２５の底面に抵抗スポット溶接して固定している。ただし、固定プレート部は、レーザー溶接して素電池に固定することもできる。また、第２の電極に溶接して固定される固定プレート部は、図示しないが、外周に筒部を設けて、この筒部に外装缶の底部を挿入し、筒部を外装缶の底部に溶接して固定することもできる。
【００３３】
固定プレート部３１は、素電池２１に溶接される部分に、素電池２１に向かって突出する凸部３６を設け、さらに凸部３６の反対面には凹部３７を設けて、凹部３７と凸部３６で、素電池２１との溶接部を薄くしている。この構造の接続端子３０は、凹部３７の深さと凸部３６の突出高さとを調整して、溶接部を溶接に最適な厚さまで薄くできる。たとえば、凸部３６の突出高さよりも凹部３７を深くして、溶接部を薄くできる。このため、固定プレート部３１を厚い金属板で製作しながら、固定プレート部３１の溶接部を溶接に最適な厚さとして、確実に安定して素電池１の封口板２３や外装缶２５に確実に外れないように溶接できる。
【００３４】
たとえば、接続端子３０は、固定プレート部３１を１ｍｍの厚さの金属板で製作し、凹部３７と凸部３６とで素電池２１との溶接部を０．５ｍｍと薄くして、固定プレート部３１を強靭な構造としながら、素電池２１にしっかりと確実に溶接できる。とくに、接続端子３０の金属板を、鉄や鉄合金等として、接続端子３０の強度を強くできる。ただし、金属板で製作される接続端子３０は、固定プレート部３１の厚さを、０．６〜１．５ｍｍとすることができる。また、凹部３７と凸部３６を設けている溶接部の厚さを、０．３〜０．８ｍｍとすることもできる。
【００３５】
図１０ないし図１５の接続端子３０は、固定プレート部３１に連結して、外筒部３２と端面プレート部３３と内筒部３４とを設けている。外筒部３２は、固定プレート部３１のリングプレート３１Ａの内周から垂直方向に突出する。図の外筒部３２は、全体の形状を円筒状として、対向する外周の一部に平面３２Ａを設けている。この形状の外筒部３２は、充分な強度を有しながら、バスバー４０を連結するときに、対向面の平面３２Ａを保持して、外筒部３２を回転しないように支持できる。ただし、外筒部は、円筒状に限らず、多角筒状とすることもできる。
【００３６】
接続端子３０は、第１の電極に接続されるものと、第２の電極に接続されるもので、外筒部３２の外形を変化させている。第１の電極に接続する接続端子３０は、第２の電極に接続する接続端子３０よりも、外筒部３２の外形を小さくしている。図の外筒部３２は円筒状であるから、第１の電極と第２の電極に接続するもので、外筒部３２の外径を異なるようにしている。この構造の接続端子３０を端部に固定している電池モジュール２０は、正極側と負極側で、接続端子３０の形状が異なるので、正負を間違いなくケース１０にセットできる。
【００３７】
外筒部３２の外径は、端面プレート部３３の外形を特定し、かつ端面プレート部３３に設ける内筒部３４の外形を制限する。外筒部３２の外形は、端面プレート部３３を充分な面積でバスバー４０に接触でき、かつ、内筒部３４に充分に太い止ネジ４５をねじ込みできるように、たとえば、円筒状の場合は直径を、多角筒の場合は対角線の長さを、１０ｍｍ〜２３ｍｍとする。さらに、好ましくは、第１の電極に固定される接続端子３０は、外筒部３２の外径を１３ｍｍ、第２の電極に固定される接続端子３０は、外筒部３２の外径を１６ｍｍとする。
【００３８】
外筒部３２が固定プレート部３１から突出する高さは、内筒部３４に充分な数のネジ山を設けて、止ネジ４５をしっかりと固定できる高さとする。また、図の電源装置は、外筒部３２をケース１０の周壁１６に挿通し、外筒部３２の先端に設けている端面プレート部３３にバスバー４０を固定する。したがって、外筒部３２は、端面プレート部３３を周壁１６の外側面と同一平面に位置させ、あるいは端面プレート部３３を周壁１６の外側面から多少は外側に突出できる高さとしている。このため、外筒部３２の突出高さは、ケース１０の周壁１６の厚さに等しく、あるいは周壁１６の厚さよりも高くしている。以上のことから、外筒部３２の突出高さは、たとえば５ｍｍ〜１５ｍｍとする。
【００３９】
第１の電極に固定される接続端子３０は、カシメ凸条２４の内側に固定されるので、第２の電極に固定される接続端子３０よりも外筒部３２の突出高さを高くする。カシメ凸条２４を越えて突出させるためである。たとえば、第１の電極に固定される接続端子３０の外筒部３２の突出高さを１１ｍｍ、第２の電極に固定される接続端子３０の外筒部３２の突出高さを９．５ｍｍとする。
【００４０】
端面プレート部３３は、固定プレート部３１と平行な平面に形成されて、バスバー４０を面接触状態で連結する。
【００４１】
内筒部３４は、端面プレート部３３から固定プレート部３１に向かって突出する。内筒部３４は内面に雌ネジ３４Ａを設けている。雌ネジ３４Ａは、金属板をプレス加工して内筒部３４を設けた後、内面を渦巻状に切削して設けられる。ただし、止ネジにタップネジを使用し、止ネジを内筒部にねじ込んで、止ネジで雌ネジを設けることもできる。内筒部３４は、中心軸を、端面プレート部３３の表面に直交する姿勢として、端面プレート部３３に連結している。内筒部３４にねじ込む止ネジ４５で、バスバー４０を端面プレート部３３に固定するためである。内筒部３４は、止ネジ４５をしっかりと固定できるネジ山の雌ネジ３４Ａを設けている。内筒部３４は、たとえばＭ５〜Ｍ６の雌ネジ３４Ａを設けて、ネジ山を設ける有効ネジ部の長さを３ｍｍ以上、好ましくは４ｍｍ以上とする。金属板をプレス成形して製作される接続端子３０は、内筒部３４の有効ネジ部の長さを、プレス加工する金属板の厚さの３倍以上、好ましくは４倍以上とする。たとえば、接続端子３０は、１ｍｍの金属板をプレス成形して製作して、内筒部３４の有効ネジ部の長さを３ｍｍ又は４ｍｍ以上とする。
【００４２】
さらに、図１６ないし図２０に示す接続端子３０は、外筒部３２の内側に位置して、端面プレート部３３の内面にナット４７を配設している。このナット４７は、外筒部３２の内側に非回転状態で配設される。ナット４７は、外筒部３２の内側に嵌合状態で挿入されて、あるいは端面プレート部３３に固定されて、外筒部３２の内側に非回転状態で配設される。
【００４３】
外筒部３２の内側に嵌合状態で挿入されるナット４７は、たとえば、図１８に示すように、外筒部３２の平面３２Ａに外周面を面接触させる状態で配設して非回転状態とすることができる。さらに、ナット４７は、図１９に示すように、外筒部３２の内形とほぼ等しい形状の外形とすることもできる。これらの構造は、外筒部３２の内面でナット４７を位置決めしながら挿入して、ナット４７を端面プレート部３３の正確な位置に配置できる特長がある。さらに、ナット４７は、その外形の大きさを外筒部３２の内形の大きさとほぼ等しくし、あるいは多少大きくして、外筒部３２の内側に圧入して固定することもできる。以上のように、非回転状態で外筒部３２に挿入されるナット４７は、必ずしも端面プレート部３３に固定する必要はない。止ネジ４５をナット４７にねじ込んで止ネジ４５のネジ頭とナット４７とでバスバー４０と端面プレート部３３とを挟着して接続端子３０をバスバー４０に接続できるからである。ただ、非回転状態で外筒部に挿入されるナットを端面プレート部に固定することもできる。
【００４４】
端面プレート部３３に固定されるナット４７は、たとえば、溶着して、あるいは接着して、あるいはまた圧着して固定される。ナット４７は、中心に設けた雌ネジ穴が端面プレート部３３の貫通孔３３Ａに対向する姿勢で端面プレート部３３に固定される。ナット４７は、たとえば、抵抗スポット溶接して端面プレート部３３に溶着することができる。この構造は、極めて簡単にナット４７を端面プレート部３３に固定できる。さらに、図２０は、ナット４７をプレスナットとして、端面プレート部３３に圧着する状態を示している。このナット４７は、一端面の中心部に、軸方向に突出する圧入突出部４７Ａを設けている。圧入突出部４７Ａは、外周面をローレット状あるいは逆テーパー状に加工している。このナット４７は、圧入突出部４７Ａをプレスにより端面プレート部３３に開口した貫通孔３３Ａに圧入し、圧入突出部４７Ａを端面プレート部３３の一部に変形させ、あるいは絞り締めを生じさせて端面プレート部３３に固着している。以上のように、端面プレート部３３にナット４７を固定する構造は、製造工程において、ナット４７が外筒部３２から抜け落ちるのを有効に防止できる特長がある。
【００４５】
素電池２１の第１の電極は、図１０と図１６に示すように、封口板２３の表面から凸部電極２２が突出している。第１の電極に固定される接続端子３０は、外筒部３２の内部に凸部電極２２を配置する。したがって、この接続端子３０は、外筒部３２の内形を凸部電極２２の外形よりも大きくして、外筒部３２の内側に凸部電極２２を配置できる形状としている。さらに、この接続端子３０は、固定プレート部３１を封口板２３に固定する状態で、内筒部３４が凸部電極２２に当接しない長さとしている。いいかえると、内筒部３４の先端を凸部電極２２に接触させないで、固定プレート部３１を封口板２３の表面に固定できる形状としている。さらに、外筒部３２の内側にナット４７を配設する接続端子３０においては、固定プレート部３１を封口板２３に固定する状態で、ナット４７が凸部電極２２と端面プレート部３３とに同時に当接しない長さとしている。いいかえると、凸部電極２２の先端と端面プレート部３３の内面との距離をナット４７の厚さよりも大きくしている。
【００４６】
以上の構造の接続端子３０は、電池モジュール２０の第１の電極と第２の電極に固定される。第１の電極には、カシメ凸条２４に接触しないように、接続端子３０を封口板２３に固定する。図の電池モジュール２０は、第１の電極に固定される接続端子３０がカシメ凸条２４に接触するのを防止するために、第１の電極側の端部に絶縁キャップ５０を装着している。
【００４７】
絶縁キャップ５０は、プラスチックや合成ゴム等の絶縁材をリング状に成形したものである。素電池２１は、封口板２３を第１の電極、外装缶２５を第２の電極としているので、封口板２３に固定する接続端子３０が外装缶２５の一部であるカシメ凸条２４に接触するとショートする。接続端子３０とカシメ凸部２４とを絶縁するために、封口板２３に固定する接続端子３０と、カシメ凸条２４との間に絶縁キャップ５０を配設して絶縁している。図１０に示す絶縁キャップ５０は、カシメ凸条２４の表面を被覆して絶縁する絶縁リング部５２と、この絶縁リング部５２の外周に連結するように成形している筒部５１とを備える。プラスチック製の絶縁キャップ５０は、筒部５１と絶縁リング部５２からなる全体を一体的に成形できるので、絶縁リング部５２と筒部５１を別々に製作して連結する必要がない。絶縁キャップ５０は、接続端子３０を第１の電極に溶接するために貫通孔５３を設けている。貫通孔５３は、絶縁リング部５２に開口される。さらに、図１０の絶縁キャップ５０は、カシメ凸条２４の内面を被覆するリング凸条５４を絶縁リング部５２の内周縁に一体成形して設けている。リング凸条５４は、カシメ凸条２４の内側に嵌入される形状である。この絶縁キャップ５０は、リング凸条５４をカシメ凸条２４の内側に嵌入して定位置に配設されて、接続端子３０とカシメ凸条２４とを絶縁する。
【００４８】
両端に接続端子３０を固定している電池モジュール２０は、図５と図６に示すように、ケース１０の保持部１３に入れられて、平行な姿勢で定位置に配列される。この状態で、接続端子３０の外筒部３２は、ケース１０の周壁１６を貫通する。したがって、ケース１０の周壁１６は、接続端子３０の外筒部３２を案内する嵌着部１７を設けている。図のケース１０は、上ケース１１と下ケース１２の周壁１６に、外筒部３２を嵌着する略半円形の凹部を設けて嵌着部１７としている。さらに、嵌着部１７は、図５に示すように、両側の内面を平面状として、接続端子３０の外筒部３２の対向する外周に設けた平面３２Ａを嵌入できる形状としている。この形状の嵌着部は１７、接続端子３０の外筒部３２を所定の姿勢に保持して、外筒部３２を回転しないように支持できる。ケース１０は、最初に電池モジュール２０を下ケース１２に入れて、下ケース１２に上ケース１１を連結する。
【００４９】
以上の状態で、ケース１０の周壁１６から外部に表出された接続端子３０にバスバー４０を止ネジ４５で固定する。バスバー４０は、接続端子３０の端面プレート部３３に接触する状態で固定される。止ネジ４５は、バスバー４０を貫通して、接続端子３０の内筒部３４の雌ネジ３４Ａにねじ込んで接続端子３０に固定される。バスバー４０は金属板で、外筒部３２を貫通させる貫通孔４１を設けている。
【００５０】
さらに、図２１ないし図２４に示す接続端子３０は、固定プレート部３１にネジ筒部３５を設けている。この接続端子３０も金属板をプレス加工して製作される。第１の電極に固定される固定プレート部３１は、図２１に示すように、凸部電極２２を案内するセンター凹部３８を封口板２３との対向面の中央部分に設けている。固定プレート部３１は、センター凹部３８を設けている部分が外側に突出して、センター凸部３９となる。バスバー４０は、センター凸部３９の表面に固定される。センター凸部３９に固定されるバスバー４０がカシメ凸条２４に接触するとショートする。したがって、センター凸部３９は、ここに固定するバスバー４０をカシメ凸条２４に接触しない高さに突出している。さらに、第１の電極に固定される接続端子３０は、カシメ凸条２４の内形よりも外形を小さくして、カシメ凸条２４に接触しない状態で、封口板２３に固定されるようにしている。
【００５１】
第２の電極に固定される固定プレート部３１は、凸部電極のない外装缶２５の底面に固定される。したがって、第１の電極に固定する接続端子３０のように、必ずしもセンター凸部３９を設ける必要がない。ただ、センター凸部を設けることもできる。第２の電極に固定される接続端子３０は、平面状の固定プレート部３１の外側面にバスバー４０を当接して固定する。センター凸部３９のある接続端子３０は、センター凸部３９の表面にバスバー４０を当接して固定する。さらに、図示しないが、センター凸部を有する接続端子は、このセンター凸部の突出量を大きくして、図１０と図１２に示すように、ケースの周壁にセンター凸部を貫通させて配設することもできる。
【００５２】
ネジ筒部３５は、外側面に雄ネジ３５Ａを設けている。ネジ筒部３５は、バスバー４０を貫通する。バスバー４０から突出するネジ筒部３５にナット４６がねじ込まれて、バスバー４０は接続端子３０に固定される。ネジ筒部３５は、バスバー４０を貫通し、さらにバスバー４０から突出する部分にナット４６をねじ込んでしっかりと固定できる長さを有する。ネジ筒部３５が固定プレート部３１から突出する高さ、すなわち長さは、バスバー４０とナット４６の厚さの和に等しく、あるいはこれよりも長い。このネジ筒部３５は、ナット４６をしっかりとねじ込むことができる。
【００５３】
以上の構造の接続端子３０は、電池モジュール２０の第１の電極と第２の電極に固定される。第１の電極には、カシメ凸条２４に接触しない、センター凹部３８のある接続端子３０を、カシメ凸条２４に接触しないように封口板２３に固定する。図２１と図２２の電池モジュール２０は、第１の電極に固定される接続端子３０がカシメ凸条２４に接触するのを防止するために、第１の電極側の端部に絶縁キャップ５０を装着している。この絶縁キャップ５０には、前述のものが使用できる。第２の電極には、センター凸部のない接続端子３０を固定する。両端に接続端子３０を固定している電池モジュール２０は、図示しないが、ケースの保持部に入れられて、平行な姿勢で定位置に配列される。この状態で、図２１と図２３に示すように、接続端子３０にバスバー４０をナット４６で固定する。バスバー４０は、貫通孔４１にネジ筒部３５を挿通し、バスバー４０から突出する部分にナット４６をねじ込んで接続端子３０に固定される。バスバー４０は、固定プレート部３１とナット４６に挟着されて、接続端子３０に固定される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来の電源装置の一例を示す分解斜視図である。
【図２】従来の接続端子の他の一例を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる電源装置の内部構造を示す平面図である。
【図４】図３に示す電源装置のバスバーと止ネジを分解した斜視図である。
【図５】図４に示す電源装置の拡大分解斜視図である。
【図６】本発明の一実施例にかかる電源装置の縦断面図である。
【図７】電池モジュールの電池の連結構造を示す拡大断面図である。
【図８】図７に示す電池モジュールの接続体を示す平面図である。
【図９】図８に示す接続体のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】電池モジュールの第１の電極の連結構造を示す断面図である。
【図１１】電池モジュールの第１の電極に接続端子を固定した状態を示す正面図である。
【図１２】電池モジュールの第２の電極の連結構造を示す断面図である。
【図１３】電池モジュールの第２の電極に接続端子を固定した状態を示す正面図である。
【図１４】電池モジュールの第２の電極に接続する接続端子の斜視図である。
【図１５】図１４に示す接続端子の底面斜視図である。
【図１６】本発明の他の実施例にかかる電源装置の電池モジュールの第１の電極の連結構造を示す断面図である。
【図１７】本発明の他の実施例にかかる電源装置の電池モジュールの第２の電極の連結構造を示す断面図である。
【図１８】図１６に示す接続端子の分解斜視図である。
【図１９】接続端子の他の一例を示す分解斜視図である。
【図２０】接続端子の他の一例を示す断面図である。
【図２１】本発明の他の実施例にかかる電源装置の電池モジュールの第１の電極の連結構造を示す断面図である。
【図２２】図２１に示す電池モジュールの第１の電極に接続端子を固定した状態を示す正面図である。
【図２３】本発明の他の実施例にかかる電源装置の電池モジュールの第２の電極の連結構造を示す断面図である。
【図２４】図２３に示す電池モジュールの第２の電極に接続端子を固定した状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ケース
１１…上ケース
１２…下ケース
１３…保持部
１６…周壁
１７…嵌着部
１９…ガスケット
２０…電池モジュール
２１…電池
２２…凸部電極
２３…封口板
２４…カシメ凸条
２５…外装缶
２６…接続体
２７…溶接凸部
２８…中心孔
２９…保持キャップ
３０…接続端子
３１…固定プレート部 ３１Ａ…リングプレート ３１Ｂ…突出片
３２…外筒部 ３２Ａ…平面
３３…端面プレート部 ３３Ａ…貫通孔
３４…内筒部 ３４Ａ…雌ネジ
３５…ネジ筒部 ３５Ａ…雄ネジ
３６…凸部
３７…凹部
３８…センター凹部
３９…センター凸部
４０…バスバー
４１…貫通孔
４５…止ネジ
４６…ナット
４７…ナット ４７Ａ…圧入突出部
５０…絶縁キャップ
５１…筒部
５２…絶縁リング
５３…貫通孔
５４…リング凸条
７０…ケース
７１…電池モジュール
７２…接続端子
７３…バスバー
７４…エンドプレート
７５…止ネジ
７６…ナット
８１…電池 ８１Ａ…端面
８２…接続端子 ８２Ａ…端面プレート部 ８２Ｂ…折曲片
８２Ｃ…貫通孔
８３…バスバー
８４…雌ネジ
８５…止ネジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、ハイブリッドカー、燃料電池自動車、電気自動車等の電動車両に搭載される電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池である複数の素電池を直線状に連結して電池モジュールとし、さらに複数の電池モジュールを接続している電源装置は、電動車両のように大きな出力が要求される用途に使用される。この種の電源装置は、図１に示すように、ケース７０に電池モジュール７１を収納している。ケース７０に収納する電池モジュール７１は、両端にネジとナットからなる接続端子７２を固定している。電池モジュール７１は、接続端子７２にバスバー７３を固定し、バスバー７３で直列に接続される。ケース７０は、バスバー７３を内蔵するエンドプレート７４を側部に設けている。エンドプレート７４はプラスチックの成形品で、バスバー７３をインサートして絶縁状態で固定している。この構造の電源装置は、エンドプレート７４のバスバー７３に止ネジ７５とナット７６をねじ込んで、バスバー７３を電池モジュール７１の接続端子７２に接続している。
【０００３】
この構造の接続端子は、製造コストが高くなるにもかかわらず、接続部分の電気抵抗が大きい欠点がある。多数の電池モジュールを直列に接続し、しかも大電流で充放電する電源装置は、接続端子の電気抵抗を極力小さくすることが大切である。電気抵抗がジュール熱として消費する電力による損失が極めて大きくなるからである。接続端子の電気抵抗が大きくなるのは、金属プレートにナットやネジ等を溶接しているからである。金属プレートとナット等は、スポット溶接して接続される。スポット溶接は、接触面積が小さいので、金属プレートやナット等に比較すると接続部分の電気抵抗が大きくなる。
【０００４】
ナットやネジを溶接することなく、１枚の金属板を折曲加工して製作された接続端子は開発されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２８７８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この公報に記載される接続端子を図２の分解斜視図に示す。この接続端子８２は、四角形の端面プレート部８２Ａの四方に４つの折曲片８２Ｂを連結する形状に金属板を切断している。折曲片８２Ｂは、端面プレート部８２Ａに対して垂直に折曲され、さらに下端部を電池８１の端面８１Ａと平行に折曲して、端面８１Ａに溶接して固定している。
【０００６】
この構造の接続端子８２は、１枚の金属板を切断し、折曲加工して安価に多量生産できる。しかしながら、バスバー８３を電池８１に連結する連結強度が弱くなる欠点がある。それは、この接続端子８２が、金属板の貫通孔８２Ｃに設けた雌ネジ８４に止ネジ８５をねじこんでバスバー８３を連結しており、この貫通孔８２Ｃに設ける雌ネジ８４は、金属板の板厚の範囲内でしかネジ山を切ることができず、止ネジ８５を大きなトルクで締め付けできる十分な長さとすることができないからである。このため、止ネジ８５をしっかりと強く接続端子８２に締め付けして固定できず、バスバー８３と接続端子８２との連結強度が低下する。また、四角形の端面プレート部の周囲の折曲片を電池の端面に連結する接続端子は、図１に示すように、全体をひとつのブロックとするナットに匹敵する強度にできず、このことも、バスバーと電池との連結強度を低下させる原因となる。さらにまた、止ネジを充分に強いトルクで締め付けできないために、バスバーと接続端子との電気的な接触状態を理想的な状態にできない欠点もある。多数の電池モジュールをバスバーで直列に接続する電源装置は、極めて大きな電流で充放電される。このため、バスバーと接続端子との電気抵抗をできるかぎり小さくする必要がある。バスバーと接続端子との電気抵抗に起因する損失が、電気抵抗と電流の自乗の積に比例して大きくなるからである。バスバーと接続端子との間の電気抵抗を小さくして、これを安定して低抵抗な状態で接続するためには、止ネジを充分な締め付けトルクで接続端子にねじ込んで、バスバーを接続端子に広い面積で強く押圧し、また、止ネジと雌ネジとの間も接触面積を大きくして、互いに強く押圧する必要がある。
【０００７】
本発明は、接続端子を安価に多量生産できる構造としながら、バスバーと接続端子とをしっかりと強靭な構造で連結でき、さらにバスバーと接続端子との間の電気抵抗を小さくして、大電流の充放電においても低損失な状態とし、さらにまた、バスバーと接続端子とを安定して低抵抗な状態で接続できる電源装置を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１の電源装置は、複数の素電池２１を直線状に連結して端部に接続端子３０を固定している電池モジュール２０と、この電池モジュール２０の接続端子３０に接続されて電池モジュール２０を電気接続するバスバー４０とを備える。接続端子３０は、素電池２１の端部に溶接して固定される固定プレート部３１と、この固定プレート部３１から素電池２１の軸方向に筒状に突出している外筒部３２と、この外筒部３２の先端面を閉塞している端面プレート部３３と、この端面プレート部３３の中央部にあって、外筒部３２の内側に位置して、端面プレート部３３から固定プレート部３１に向かって突出している内筒部３４とを備えている。接続端子３０は、内筒部３４の内面に雌ネジ３４Ａを設けており、この雌ネジ３４Ａに向かってバスバー４０を貫通する止ネジ４５がねじ込まれて、止ネジ４５を介してバスバー４０を接続端子３０に固定している。
【０００９】
本発明の請求項２の電源装置は、複数の素電池２１を直線状に連結して端部に接続端子３０を固定している電池モジュール２０と、この電池モジュール２０の接続端子３０に接続されて電池モジュール２０を電気接続するバスバー４０とを備える。接続端子３０は、素電池２１の端部に溶接して固定される固定プレート部３１と、この固定プレート部３１から素電池２１の軸方向に筒状に突出している外筒部３２と、この外筒部３２の先端面を閉塞すると共に、中心に貫通孔３３Ａを開口している端面プレート部３３と、外筒部３２の内側に位置して、端面プレート部３３の内面側に非回転状態で配設しているナット４７とを備えている。接続端子３０は、バスバー４０と端面プレート部３３とを貫通する止ネジ４５をナット４７にねじ込んで、止ネジ４５を介してバスバー４０を接続端子３０に固定している。
【００１０】
本発明の請求項３の電源装置は、複数の素電池２１を直線状に連結して端部に接続端子３０を固定している電池モジュール２０と、この電池モジュール２０の接続端子３０に接続されて電池モジュール２０を電気接続するバスバー４０とを備える。接続端子３０は、素電池２１の端部に溶接して固定される固定プレート部３１と、この固定プレート部３１から素電池２１の軸方向に突出する筒状のネジ筒部３５を備えている。接続端子３０は、ネジ筒部３５の外側面に雄ネジ３５Ａを設けており、ネジ筒部３５をバスバー４０の貫通孔４１に貫通させて、バスバー４０から突出する先端部にナット４６をねじ込んで、ナット４６を介してバスバー４０を接続端子３０に固定している。
【００１１】
接続端子３０の固定プレート部３１は、素電池２１の電極端面、又は素電池端部の外周面に溶接して固定することができる。さらに、接続端子３０の固定プレート部３１は、素電池２１との接触面との反対面に凹部３７を有し、この凹部３７でもって、素電池２１との溶接部を薄くすることができる。さらに、接続端子３０の固定プレート部３１は、素電池２１との接続部に素電池２１に向かって突出する凸部３６を有し、この凸部３６の反対面には凹部３７があって、凹部３７と凸部３６でもって、素電池２１との溶接部を薄くすることができる。
【００１２】
接続端子３０の外筒部３２は、全体の形状を円筒状として、対向する外周の一部に平面３２Ａを設けることができる。さらに、接続端子３０は、外筒部３２の全体の形状を円筒状として、円筒状の外筒部３２と同心に内筒部３４を設けることができる。
【００１３】
接続端子３０は、内筒部３４の突出高さを、外筒部３２の突出高さの１／２よりも高く、かつ先端を素電池２１の端面との間に隙間ができる高さとすることができる。ナット４７は、プレスナットとすることができる。
【００１４】
さらに、本発明の電源装置は、電池モジュール２０を平行に並べてケース１０に収納すると共に、ケース１０は、電池モジュール２０の表面に接触して、電池モジュール２０を保持する保持部１３を有し、かつ、電池モジュール２０に固定している接続端子３０の外筒部３２を挿通する周壁１６を有することができる。この電源装置は、電池モジュール２０をケース１０の保持部１３で保持し、電池モジュール２０に固定している接続端子３０の外筒部３２を周壁１６に挿通する状態で、接続端子３０にバスバー４０を止ネジ４５で固定し、周壁１６をバスバー４０と電池モジュールの端面との間に配置することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電源装置は、接続端子を安価に多量生産できる構造としながら、バスバーと接続端子とをしっかりと強靭な構造で連結できる特徴がある。それは、本発明の電源装置は、バスバーを電池に接続する接続端子が、素電池の端部に溶接して固定される固定プレート部に、外筒部と端面プレート部と内筒部とを設けて、内筒部の内面に雌ネジを設けて、ここに止ネジをねじ込んでバスバーを連結し、あるいは、素電池の端部に溶接して固定される固定プレート部に、外筒部と端面プレート部を設けて、端面プレート部の内側に配設したナットに止ネジをねじ込んでバスバーを連結し、あるいはまた、素電池の端部に溶接して固定される固定プレート部にネジ筒部を設け、このネジ筒部の外側面に雄ネジを設け、このネジ筒部をバスバーの貫通孔に挿通して、先端部にナットをねじ込んでバスバーを接続端子に固定しており、これらの構造によって、内筒部に設けた雌ネジ、または、端面プレート部の内側に配設したナットの雌ネジにネジ山を多く設けて、止ネジを強いトルクで締め付けすることができ、また、ネジ筒部に設けた雄ネジにネジ山を多く設けて、ナットを強いトルクで締め付けできるからである。以上の構造の接続端子は、内筒部あるいはナットの雌ネジに強いトルクで止ネジをねじ込み、あるいはネジ筒部に強いトルクでナットをねじ込んで、バスバーをしっかりと接続端子に固定できる。このため、止ネジやナットを強いトルクで締め付けして、バスバーを接続端子に広い面積で強く押圧して、しっかりと連結できる。
【００１６】
また、本発明の請求項１の電源装置は、固定プレート部に、外筒部と端面プレート部と内筒部とを設けて内筒部の内面に雌ネジを設け、この雌ネジにバスバーを貫通する止ネジをねじ込んでバスバーを接続端子に連結する。この電源装置は、止ネジと内筒部を介してバスバーを連結する端面プレート部を外筒部で固定プレート部に連結する。外筒部は筒状で端面プレート部の全周を固定プレート部に連結する。このため、端面プレート部はしっかりと強靭な構造で固定プレート部に連結される。したがって、バスバーは止ネジで端面プレート部にしっかりと連結され、さらに端面プレート部は外筒部でしっかりと固定プレート部に連結される。したがって、バスバーは接続端子でもって電池の端面に強靭な構造で連結される。
【００１７】
また、本発明の請求項２の電源装置は、固定プレート部に、外筒部と端面プレート部とを設けて、端面プレート部の内側にナットを配設し、このナットにバスバーと固定プレート部とを貫通する止ネジをねじ込んでバスバーを接続端子に連結する。この電源装置は、止ネジとナットを介してバスバーを連結する端面プレート部を外筒部で固定プレート部に連結する。このため、止ネジを強いトルクでナットに締め付けして、バスバーを接続端子にしっかりと連結できる。さらに、外筒部は筒状で端面プレート部の全周を固定プレート部に連結する。このため、端面プレート部はしっかりと強靭な構造で固定プレート部に連結される。したがって、バスバーは止ネジとナットで端面プレート部にしっかりと連結され、さらに端面プレート部は外筒部でしっかりと固定プレート部に連結され、バスバーを接続端子でもって電池の端面に強靭な構造で連結できる。
【００１８】
また、本発明の請求項３の電源装置は、固定プレート部に雄ネジを設けているネジ筒部を連結しており、このネジ筒部をバスバーに貫通させて、雄ネジにナットをねじ込んでバスバーを接続端子に連結する。この電源装置は、雄ネジのあるネジ筒部を固定プレート部に連結している。この構造は、ネジ筒部をしっかりと強靭な構造で固定プレート部に連結できる。したがって、バスバーはナットで接続端子にしっかりと連結され、さらにネジ筒部はしっかりと固定プレート部に連結されるので、バスバーを接続端子を介して電池の端面に強靭な構造で連結できる。
【００１９】
また、本発明の電源装置は、バスバーと接続端子との間の電気抵抗を小さくできる。それは、止ネジやナットを強いトルクで締め付けて、バスバーを接続端子に連結するからである。強いトルクで締め付けられて接続端子に連結されるバスバーは、広い面積で強い圧力で押圧して接続できる。このため、接触部分の電気抵抗を小さくできる。このため、大きな電流で充放電して、接続部の電気抵抗に起因する損失を小さくできる。また、強いトルクで締め付けして連結されるバスバーは、長期間にわたって安定して低抵抗な状態で接続端子に接続できる特徴も実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。
【００２１】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２２】
図３ないし図６の電源装置は、複数の電池２１を直線状に連結している複数の電池モジュール２０をケース１０に収納して、隣接する電池モジュール２０をバスバー４０で直列に接続している。ケース１０は、上ケース１１と下ケース１２を備える。図３は上ケースを除いた平面図、図４はバスバー４０と止ネジ４５の分解斜視図、図５は電池モジュール２０をケース１０に装着する分解斜視図、図６は縦断面図をそれぞれ示している。これらの図の電源装置は、主としてハイブリッドカー、電気自動車、燃料電池自動車等の電動車両に使用される。ただ、本発明の電源装置は、電動車両以外の用途であって、大出力が要求される用途にも使用できる。図の電池モジュール２０は、円筒型電池である二次電池２１を直線状に連結して直列に接続している。ただし、電池モジュールは、角型電池も使用できる。
【００２３】
二次電池２１は、ニッケル−水素電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電できる全ての電池を使用することができる。ただ、電動車両用の組電池に使用される二次電池には、ニッケル−水素電池やリチウムイオン二次電池が適している。体積と重量に対する出力が大きくて、優れた大電流特性を有するからである。
【００２４】
二次電池２１は、図７の断面図に示すように、外装缶２５の開口部を封口板２３で気密に密閉している。外装缶２５と封口板２３は金属板である。外装缶２５は、金属板を底のある筒状にプレス成形して製作される。封口板２３は、中央に凸部電極２２を溶接している。外装缶２５の内部には、電極（図示せず）を内蔵している。さらに、電解液も充填される。外装缶２５は、開口部の端部をかしめ加工して封口板２３を気密に固定している。封口板２３は、ガスケット１９を介して外装缶２５のカシメ部に挟着されて気密に固定される。ガスケット１９は絶縁材のゴム状弾性体で、封口板２３と外装缶２５とを絶縁すると共に、封口板２３と外装缶２５との隙間を気密に閉塞する。封口板２３の周縁にはカシメ凸条２４が設けられる。この二次電池２１は、封口板２３を第１の電極として、外装缶２５を第２の電極としている。ニッケル−水素電池は、第１の電極を正極として第２の電極を負極としている。二次電池は、第１の電極を負極として第２の電極を正極とすることもできる。
【００２５】
電池モジュール２０は、図７に示すように、二次電池２１の間に接続体２６を配設しており、接続体２６を介して直列に接続している。図の電池モジュール２０は、一方の二次電池２１の封口板２３と他方の二次電池２１の外装缶２５とを接続体２６で接続している。接続体２６は、金属板をプレス成形したもので、対向して配設される二次電池２１の電池端面に溶接して接続されて、二次電池２１を直列に電気接続する。図８と図９は接続体２６を示しており、図８は平面図、図９は断面図である。これ等の接続体２６は、金属板を穴のあるリング状に成形して、両面に突出して電池端面に溶接される複数の溶接凸部２７を設けている。両面に突出している溶接凸部２７は、対向する電池端面に溶接されて、隣接して配設している二次電池２１を直列に接続する。図の接続体２６は、中心孔２８を設けて、ここに凸部電極２２を配設している。接続体２６は、保持キャップ２９で定位置に保持している。保持キャップ２９は、全体をプラスチック等の絶縁材で成形している。保持キャップ２９は、隣接する二次電池１０の間に配設されて、接続体２０を抜け難いように定位置に保持する。
【００２６】
電池モジュール２０は、その両端に、バスバー４０を連結する接続端子３０を固定している。隣接する電池モジュール２０の接続端子３０は、金属板のバスバー４０に連結される。バスバー４０は、電池モジュール２０を直列に接続する。電池モジュール２０は、ケース１０に収納される状態でバスバー４０に連結される。ケース１０は、接続端子３０の一部を挿通させる周壁１６を有し、この周壁１６の外側でバスバー４０は接続端子３０に接続される。
【００２７】
図１０ないし図２４は、電池モジュール２０の両端に接続される接続端子３０を示す。図１０、図１１、図１６、図１８、図１９、図２１及び図２２は、第１の電極に接続される接続端子３０を示し、図１２ないし図１５、図１７、図２３及び図２４は、第２の電極に接続される接続端子３０を示す。第１の電極に接続される接続端子３０と、第２の電極に接続される接続端子３０は形状が異なる。形状が異なる接続端子３０は、電池モジュール２０の正負の電池端面に固定される。この電池モジュール２０は、正負の両端に形状が異なる接続端子３０を固定しているので、正負を間違いなくケース１０に収納できる。
【００２８】
図１０ないし図１５に示す接続端子３０は、素電池２１の端部に溶接して固定される固定プレート部３１と、この固定プレート部３１から素電池２１の軸方向に筒状に突出している外筒部３２と、この外筒部３２の先端面を閉塞している端面プレート部３３と、この端面プレート部３３の中央部にあって、外筒部３２の内側に位置して、端面プレート部３３から固定プレート部３１に向かって突出している内筒部３４とを備えている。この接続端子３０は、内筒部３４の内面に雌ネジ３４Ａを設けている。内周面の雌ネジ３４Ａに向かって、バスバー４０を貫通する止ネジ４５をねじ込み、止ネジ４５を介してバスバー４０を接続端子３０に固定する。
【００２９】
図１６ないし図２０に示す接続端子３０は、素電池２１の端部に溶接して固定される固定プレート部３１と、この固定プレート部３１から素電池２１の軸方向に筒状に突出している外筒部３２と、この外筒部３２の先端面を閉塞している端面プレート部３３と、外筒部３２の内側に位置して、端面プレート部３３の内面に非回転状態で配設しているナット４７とを備えている。端面プレート部３３は、その中心に、止ネジ４７を挿通する貫通孔３３Ａを開口しており、この貫通孔３３Ａに止ネジ４５を通過させてナット４７の雌ネジにねじ込みできるようにしている。この接続端子３０は、バスバー４０と端面プレート部３３とを貫通する止ネジ４５をナット４７にねじ込み、止ネジ４５とナット４７を介してバスバー４０を接続端子３０に固定する。
【００３０】
図２１ないし図２４に示す接続端子３０は、素電池２１の端部に溶接して固定される固定プレート部３１と、この固定プレート部３１から素電池２１の軸方向に突出する筒状のネジ筒部３５を備えている。ネジ筒部３５は、外側面に雄ネジ３５Ａを設けている。ネジ筒部３５は、バスバー４０の貫通孔４１に貫通され、バスバー４０から突出する先端部にナット４６がねじ込まれ、ナット４６を介してバスバー４０が接続端子３０に固定される。
【００３１】
以上の図に示す接続端子３０の固定プレート部３１は、第１の電極に固定されるものと、第２の電極に固定されるもので外形が異なり、第１の電極に固定される固定プレート部３１は、第２の電極に固定される固定プレート部３１よりも外形を小さくしている。固定プレート部３１が第１の電極に固定される状態を、図１０、図１６及び図２１の断面図に示す。これらの図の固定プレート部３１は、カシメ凸条２４の内形よりも外形を小さくしている。この固定プレート部３１は、カシメ凸条２４の内側で封口板２３に溶接して固定される。第２の電極に接続される固定プレート部３１は、図１２、図１７及び図２３に示すように、外形を電池モジュール端面の外形、すなわち素電池端面の外形にほぼ等しくして、外装缶２５の底面に、外周面から突出しないように固定している。
【００３２】
図の接続端子３０の固定プレート部３１は、中央のリングプレート３１Ａの外周に、均等に複数の突出片３１Ｂを設けている。図の固定プレート部３１は、４方向に突出片３１Ｂを設けているが、３方向に、あるいは５方向以上に突出片を設けることもできる。また、固定プレート部は、突出片を設けることなく、全体の外形を円形や多角形とすることもできる。図の固定プレート部３１は、各々の突出片３１Ｂを封口板２３や外装缶２５の底面に抵抗スポット溶接して固定している。ただし、固定プレート部は、レーザー溶接して素電池に固定することもできる。また、第２の電極に溶接して固定される固定プレート部は、図示しないが、外周に筒部を設けて、この筒部に外装缶の底部を挿入し、筒部を外装缶の底部に溶接して固定することもできる。
【００３３】
固定プレート部３１は、素電池２１に溶接される部分に、素電池２１に向かって突出する凸部３６を設け、さらに凸部３６の反対面には凹部３７を設けて、凹部３７と凸部３６で、素電池２１との溶接部を薄くしている。この構造の接続端子３０は、凹部３７の深さと凸部３６の突出高さとを調整して、溶接部を溶接に最適な厚さまで薄くできる。たとえば、凸部３６の突出高さよりも凹部３７を深くして、溶接部を薄くできる。このため、固定プレート部３１を厚い金属板で製作しながら、固定プレート部３１の溶接部を溶接に最適な厚さとして、確実に安定して素電池１の封口板２３や外装缶２５に確実に外れないように溶接できる。
【００３４】
たとえば、接続端子３０は、固定プレート部３１を１ｍｍの厚さの金属板で製作し、凹部３７と凸部３６とで素電池２１との溶接部を０．５ｍｍと薄くして、固定プレート部３１を強靭な構造としながら、素電池２１にしっかりと確実に溶接できる。とくに、接続端子３０の金属板を、鉄や鉄合金等として、接続端子３０の強度を強くできる。ただし、金属板で製作される接続端子３０は、固定プレート部３１の厚さを、０．６〜１．５ｍｍとすることができる。また、凹部３７と凸部３６を設けている溶接部の厚さを、０．３〜０．８ｍｍとすることもできる。
【００３５】
図１０ないし図１５の接続端子３０は、固定プレート部３１に連結して、外筒部３２と端面プレート部３３と内筒部３４とを設けている。外筒部３２は、固定プレート部３１のリングプレート３１Ａの内周から垂直方向に突出する。図の外筒部３２は、全体の形状を円筒状として、対向する外周の一部に平面３２Ａを設けている。この形状の外筒部３２は、充分な強度を有しながら、バスバー４０を連結するときに、対向面の平面３２Ａを保持して、外筒部３２を回転しないように支持できる。ただし、外筒部は、円筒状に限らず、多角筒状とすることもできる。
【００３６】
接続端子３０は、第１の電極に接続されるものと、第２の電極に接続されるもので、外筒部３２の外形を変化させている。第１の電極に接続する接続端子３０は、第２の電極に接続する接続端子３０よりも、外筒部３２の外形を小さくしている。図の外筒部３２は円筒状であるから、第１の電極と第２の電極に接続するもので、外筒部３２の外径を異なるようにしている。この構造の接続端子３０を端部に固定している電池モジュール２０は、正極側と負極側で、接続端子３０の形状が異なるので、正負を間違いなくケース１０にセットできる。
【００３７】
外筒部３２の外径は、端面プレート部３３の外形を特定し、かつ端面プレート部３３に設ける内筒部３４の外形を制限する。外筒部３２の外形は、端面プレート部３３を充分な面積でバスバー４０に接触でき、かつ、内筒部３４に充分に太い止ネジ４５をねじ込みできるように、たとえば、円筒状の場合は直径を、多角筒の場合は対角線の長さを、１０ｍｍ〜２３ｍｍとする。さらに、好ましくは、第１の電極に固定される接続端子３０は、外筒部３２の外径を１３ｍｍ、第２の電極に固定される接続端子３０は、外筒部３２の外径を１６ｍｍとする。
【００３８】
外筒部３２が固定プレート部３１から突出する高さは、内筒部３４に充分な数のネジ山を設けて、止ネジ４５をしっかりと固定できる高さとする。また、図の電源装置は、外筒部３２をケース１０の周壁１６に挿通し、外筒部３２の先端に設けている端面プレート部３３にバスバー４０を固定する。したがって、外筒部３２は、端面プレート部３３を周壁１６の外側面と同一平面に位置させ、あるいは端面プレート部３３を周壁１６の外側面から多少は外側に突出できる高さとしている。このため、外筒部３２の突出高さは、ケース１０の周壁１６の厚さに等しく、あるいは周壁１６の厚さよりも高くしている。以上のことから、外筒部３２の突出高さは、たとえば５ｍｍ〜１５ｍｍとする。
【００３９】
第１の電極に固定される接続端子３０は、カシメ凸条２４の内側に固定されるので、第２の電極に固定される接続端子３０よりも外筒部３２の突出高さを高くする。カシメ凸条２４を越えて突出させるためである。たとえば、第１の電極に固定される接続端子３０の外筒部３２の突出高さを１１ｍｍ、第２の電極に固定される接続端子３０の外筒部３２の突出高さを９．５ｍｍとする。
【００４０】
端面プレート部３３は、固定プレート部３１と平行な平面に形成されて、バスバー４０を面接触状態で連結する。
【００４１】
内筒部３４は、端面プレート部３３から固定プレート部３１に向かって突出する。内筒部３４は内面に雌ネジ３４Ａを設けている。雌ネジ３４Ａは、金属板をプレス加工して内筒部３４を設けた後、内面を渦巻状に切削して設けられる。ただし、止ネジにタップネジを使用し、止ネジを内筒部にねじ込んで、止ネジで雌ネジを設けることもできる。内筒部３４は、中心軸を、端面プレート部３３の表面に直交する姿勢として、端面プレート部３３に連結している。内筒部３４にねじ込む止ネジ４５で、バスバー４０を端面プレート部３３に固定するためである。内筒部３４は、止ネジ４５をしっかりと固定できるネジ山の雌ネジ３４Ａを設けている。内筒部３４は、たとえばＭ５〜Ｍ６の雌ネジ３４Ａを設けて、ネジ山を設ける有効ネジ部の長さを３ｍｍ以上、好ましくは４ｍｍ以上とする。金属板をプレス成形して製作される接続端子３０は、内筒部３４の有効ネジ部の長さを、プレス加工する金属板の厚さの３倍以上、好ましくは４倍以上とする。たとえば、接続端子３０は、１ｍｍの金属板をプレス成形して製作して、内筒部３４の有効ネジ部の長さを３ｍｍ又は４ｍｍ以上とする。
【００４２】
さらに、図１６ないし図２０に示す接続端子３０は、外筒部３２の内側に位置して、端面プレート部３３の内面にナット４７を配設している。このナット４７は、外筒部３２の内側に非回転状態で配設される。ナット４７は、外筒部３２の内側に嵌合状態で挿入されて、あるいは端面プレート部３３に固定されて、外筒部３２の内側に非回転状態で配設される。
【００４３】
外筒部３２の内側に嵌合状態で挿入されるナット４７は、たとえば、図１８に示すように、外筒部３２の平面３２Ａに外周面を面接触させる状態で配設して非回転状態とすることができる。さらに、ナット４７は、図１９に示すように、外筒部３２の内形とほぼ等しい形状の外形とすることもできる。これらの構造は、外筒部３２の内面でナット４７を位置決めしながら挿入して、ナット４７を端面プレート部３３の正確な位置に配置できる特長がある。さらに、ナット４７は、その外形の大きさを外筒部３２の内形の大きさとほぼ等しくし、あるいは多少大きくして、外筒部３２の内側に圧入して固定することもできる。以上のように、非回転状態で外筒部３２に挿入されるナット４７は、必ずしも端面プレート部３３に固定する必要はない。止ネジ４５をナット４７にねじ込んで止ネジ４５のネジ頭とナット４７とでバスバー４０と端面プレート部３３とを挟着して接続端子３０をバスバー４０に接続できるからである。ただ、非回転状態で外筒部に挿入されるナットを端面プレート部に固定することもできる。
【００４４】
端面プレート部３３に固定されるナット４７は、たとえば、溶着して、あるいは接着して、あるいはまた圧着して固定される。ナット４７は、中心に設けた雌ネジ穴が端面プレート部３３の貫通孔３３Ａに対向する姿勢で端面プレート部３３に固定される。ナット４７は、たとえば、抵抗スポット溶接して端面プレート部３３に溶着することができる。この構造は、極めて簡単にナット４７を端面プレート部３３に固定できる。さらに、図２０は、ナット４７をプレスナットとして、端面プレート部３３に圧着する状態を示している。このナット４７は、一端面の中心部に、軸方向に突出する圧入突出部４７Ａを設けている。圧入突出部４７Ａは、外周面をローレット状あるいは逆テーパー状に加工している。このナット４７は、圧入突出部４７Ａをプレスにより端面プレート部３３に開口した貫通孔３３Ａに圧入し、圧入突出部４７Ａを端面プレート部３３の一部に変形させ、あるいは絞り締めを生じさせて端面プレート部３３に固着している。以上のように、端面プレート部３３にナット４７を固定する構造は、製造工程において、ナット４７が外筒部３２から抜け落ちるのを有効に防止できる特長がある。
【００４５】
素電池２１の第１の電極は、図１０と図１６に示すように、封口板２３の表面から凸部電極２２が突出している。第１の電極に固定される接続端子３０は、外筒部３２の内部に凸部電極２２を配置する。したがって、この接続端子３０は、外筒部３２の内形を凸部電極２２の外形よりも大きくして、外筒部３２の内側に凸部電極２２を配置できる形状としている。さらに、この接続端子３０は、固定プレート部３１を封口板２３に固定する状態で、内筒部３４が凸部電極２２に当接しない長さとしている。いいかえると、内筒部３４の先端を凸部電極２２に接触させないで、固定プレート部３１を封口板２３の表面に固定できる形状としている。さらに、外筒部３２の内側にナット４７を配設する接続端子３０においては、固定プレート部３１を封口板２３に固定する状態で、ナット４７が凸部電極２２と端面プレート部３３とに同時に当接しない長さとしている。いいかえると、凸部電極２２の先端と端面プレート部３３の内面との距離をナット４７の厚さよりも大きくしている。
【００４６】
以上の構造の接続端子３０は、電池モジュール２０の第１の電極と第２の電極に固定される。第１の電極には、カシメ凸条２４に接触しないように、接続端子３０を封口板２３に固定する。図の電池モジュール２０は、第１の電極に固定される接続端子３０がカシメ凸条２４に接触するのを防止するために、第１の電極側の端部に絶縁キャップ５０を装着している。
【００４７】
絶縁キャップ５０は、プラスチックや合成ゴム等の絶縁材をリング状に成形したものである。素電池２１は、封口板２３を第１の電極、外装缶２５を第２の電極としているので、封口板２３に固定する接続端子３０が外装缶２５の一部であるカシメ凸条２４に接触するとショートする。接続端子３０とカシメ凸部２４とを絶縁するために、封口板２３に固定する接続端子３０と、カシメ凸条２４との間に絶縁キャップ５０を配設して絶縁している。図１０に示す絶縁キャップ５０は、カシメ凸条２４の表面を被覆して絶縁する絶縁リング部５２と、この絶縁リング部５２の外周に連結するように成形している筒部５１とを備える。プラスチック製の絶縁キャップ５０は、筒部５１と絶縁リング部５２からなる全体を一体的に成形できるので、絶縁リング部５２と筒部５１を別々に製作して連結する必要がない。絶縁キャップ５０は、接続端子３０を第１の電極に溶接するために貫通孔５３を設けている。貫通孔５３は、絶縁リング部５２に開口される。さらに、図１０の絶縁キャップ５０は、カシメ凸条２４の内面を被覆するリング凸条５４を絶縁リング部５２の内周縁に一体成形して設けている。リング凸条５４は、カシメ凸条２４の内側に嵌入される形状である。この絶縁キャップ５０は、リング凸条５４をカシメ凸条２４の内側に嵌入して定位置に配設されて、接続端子３０とカシメ凸条２４とを絶縁する。
【００４８】
両端に接続端子３０を固定している電池モジュール２０は、図５と図６に示すように、ケース１０の保持部１３に入れられて、平行な姿勢で定位置に配列される。この状態で、接続端子３０の外筒部３２は、ケース１０の周壁１６を貫通する。したがって、ケース１０の周壁１６は、接続端子３０の外筒部３２を案内する嵌着部１７を設けている。図のケース１０は、上ケース１１と下ケース１２の周壁１６に、外筒部３２を嵌着する略半円形の凹部を設けて嵌着部１７としている。さらに、嵌着部１７は、図５に示すように、両側の内面を平面状として、接続端子３０の外筒部３２の対向する外周に設けた平面３２Ａを嵌入できる形状としている。この形状の嵌着部は１７、接続端子３０の外筒部３２を所定の姿勢に保持して、外筒部３２を回転しないように支持できる。ケース１０は、最初に電池モジュール２０を下ケース１２に入れて、下ケース１２に上ケース１１を連結する。
【００４９】
以上の状態で、ケース１０の周壁１６から外部に表出された接続端子３０にバスバー４０を止ネジ４５で固定する。バスバー４０は、接続端子３０の端面プレート部３３に接触する状態で固定される。止ネジ４５は、バスバー４０を貫通して、接続端子３０の内筒部３４の雌ネジ３４Ａにねじ込んで接続端子３０に固定される。バスバー４０は金属板で、外筒部３２を貫通させる貫通孔４１を設けている。
【００５０】
さらに、図２１ないし図２４に示す接続端子３０は、固定プレート部３１にネジ筒部３５を設けている。この接続端子３０も金属板をプレス加工して製作される。第１の電極に固定される固定プレート部３１は、図２１に示すように、凸部電極２２を案内するセンター凹部３８を封口板２３との対向面の中央部分に設けている。固定プレート部３１は、センター凹部３８を設けている部分が外側に突出して、センター凸部３９となる。バスバー４０は、センター凸部３９の表面に固定される。センター凸部３９に固定されるバスバー４０がカシメ凸条２４に接触するとショートする。したがって、センター凸部３９は、ここに固定するバスバー４０をカシメ凸条２４に接触しない高さに突出している。さらに、第１の電極に固定される接続端子３０は、カシメ凸条２４の内形よりも外形を小さくして、カシメ凸条２４に接触しない状態で、封口板２３に固定されるようにしている。
【００５１】
第２の電極に固定される固定プレート部３１は、凸部電極のない外装缶２５の底面に固定される。したがって、第１の電極に固定する接続端子３０のように、必ずしもセンター凸部３９を設ける必要がない。ただ、センター凸部を設けることもできる。第２の電極に固定される接続端子３０は、平面状の固定プレート部３１の外側面にバスバー４０を当接して固定する。センター凸部３９のある接続端子３０は、センター凸部３９の表面にバスバー４０を当接して固定する。さらに、図示しないが、センター凸部を有する接続端子は、このセンター凸部の突出量を大きくして、図１０と図１２に示すように、ケースの周壁にセンター凸部を貫通させて配設することもできる。
【００５２】
ネジ筒部３５は、外側面に雄ネジ３５Ａを設けている。ネジ筒部３５は、バスバー４０を貫通する。バスバー４０から突出するネジ筒部３５にナット４６がねじ込まれて、バスバー４０は接続端子３０に固定される。ネジ筒部３５は、バスバー４０を貫通し、さらにバスバー４０から突出する部分にナット４６をねじ込んでしっかりと固定できる長さを有する。ネジ筒部３５が固定プレート部３１から突出する高さ、すなわち長さは、バスバー４０とナット４６の厚さの和に等しく、あるいはこれよりも長い。このネジ筒部３５は、ナット４６をしっかりとねじ込むことができる。
【００５３】
以上の構造の接続端子３０は、電池モジュール２０の第１の電極と第２の電極に固定される。第１の電極には、カシメ凸条２４に接触しない、センター凹部３８のある接続端子３０を、カシメ凸条２４に接触しないように封口板２３に固定する。図２１と図２２の電池モジュール２０は、第１の電極に固定される接続端子３０がカシメ凸条２４に接触するのを防止するために、第１の電極側の端部に絶縁キャップ５０を装着している。この絶縁キャップ５０には、前述のものが使用できる。第２の電極には、センター凸部のない接続端子３０を固定する。両端に接続端子３０を固定している電池モジュール２０は、図示しないが、ケースの保持部に入れられて、平行な姿勢で定位置に配列される。この状態で、図２１と図２３に示すように、接続端子３０にバスバー４０をナット４６で固定する。バスバー４０は、貫通孔４１にネジ筒部３５を挿通し、バスバー４０から突出する部分にナット４６をねじ込んで接続端子３０に固定される。バスバー４０は、固定プレート部３１とナット４６に挟着されて、接続端子３０に固定される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来の電源装置の一例を示す分解斜視図である。
【図２】従来の接続端子の他の一例を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる電源装置の内部構造を示す平面図である。
【図４】図３に示す電源装置のバスバーと止ネジを分解した斜視図である。
【図５】図４に示す電源装置の拡大分解斜視図である。
【図６】本発明の一実施例にかかる電源装置の縦断面図である。
【図７】電池モジュールの電池の連結構造を示す拡大断面図である。
【図８】図７に示す電池モジュールの接続体を示す平面図である。
【図９】図８に示す接続体のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】電池モジュールの第１の電極の連結構造を示す断面図である。
【図１１】電池モジュールの第１の電極に接続端子を固定した状態を示す正面図である。
【図１２】電池モジュールの第２の電極の連結構造を示す断面図である。
【図１３】電池モジュールの第２の電極に接続端子を固定した状態を示す正面図である。
【図１４】電池モジュールの第２の電極に接続する接続端子の斜視図である。
【図１５】図１４に示す接続端子の底面斜視図である。
【図１６】本発明の他の実施例にかかる電源装置の電池モジュールの第１の電極の連結構造を示す断面図である。
【図１７】本発明の他の実施例にかかる電源装置の電池モジュールの第２の電極の連結構造を示す断面図である。
【図１８】図１６に示す接続端子の分解斜視図である。
【図１９】接続端子の他の一例を示す分解斜視図である。
【図２０】接続端子の他の一例を示す断面図である。
【図２１】本発明の他の実施例にかかる電源装置の電池モジュールの第１の電極の連結構造を示す断面図である。
【図２２】図２１に示す電池モジュールの第１の電極に接続端子を固定した状態を示す正面図である。
【図２３】本発明の他の実施例にかかる電源装置の電池モジュールの第２の電極の連結構造を示す断面図である。
【図２４】図２３に示す電池モジュールの第２の電極に接続端子を固定した状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ケース
１１…上ケース
１２…下ケース
１３…保持部
１６…周壁
１７…嵌着部
１９…ガスケット
２０…電池モジュール
２１…電池
２２…凸部電極
２３…封口板
２４…カシメ凸条
２５…外装缶
２６…接続体
２７…溶接凸部
２８…中心孔
２９…保持キャップ
３０…接続端子
３１…固定プレート部 ３１Ａ…リングプレート ３１Ｂ…突出片
３２…外筒部 ３２Ａ…平面
３３…端面プレート部 ３３Ａ…貫通孔
３４…内筒部 ３４Ａ…雌ネジ
３５…ネジ筒部 ３５Ａ…雄ネジ
３６…凸部
３７…凹部
３８…センター凹部
３９…センター凸部
４０…バスバー
４１…貫通孔
４５…止ネジ
４６…ナット
４７…ナット ４７Ａ…圧入突出部
５０…絶縁キャップ
５１…筒部
５２…絶縁リング
５３…貫通孔
５４…リング凸条
７０…ケース
７１…電池モジュール
７２…接続端子
７３…バスバー
７４…エンドプレート
７５…止ネジ
７６…ナット
８１…電池 ８１Ａ…端面
８２…接続端子 ８２Ａ…端面プレート部 ８２Ｂ…折曲片
８２Ｃ…貫通孔
８３…バスバー
８４…雌ネジ
８５…止ネジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素電池(21)を直線状に連結して端部に接続端子(30)を固定している電池モジュール(20)と、この電池モジュール(20)の接続端子(30)に接続されて電池モジュール(20)を電気接続するバスバー(40)とを備える電源装置であって、
接続端子(30)が、素電池(21)の端部に溶接して固定される固定プレート部(31)と、この固定プレート部(31)から素電池(21)の軸方向に筒状に突出している外筒部(32)と、この外筒部(32)の先端面を閉塞している端面プレート部(33)と、この端面プレート部(33)の中央部にあって、外筒部(32)の内側に位置して、端面プレート部(33)から固定プレート部(31)に向かって突出している内筒部(34)とを備えており、内筒部(34)は内面に雌ネジ(34A)があって、この雌ネジ(34A)に向かってバスバー(40)を貫通する止ネジ(45)がねじ込まれて、止ネジ(45)を介してバスバー(40)を接続端子(30)に固定してなる電源装置。
【請求項２】
複数の素電池(21)を直線状に連結して端部に接続端子(30)を固定している電池モジュール(20)と、この電池モジュール(20)の接続端子(30)に接続されて電池モジュール(20)を電気接続するバスバー(40)とを備える電源装置であって、
接続端子(30)が、素電池(21)の端部に溶接して固定される固定プレート部(31)と、この固定プレート部(31)から素電池(21)の軸方向に筒状に突出している外筒部(32)と、この外筒部(32)の先端面を閉塞すると共に、中心に貫通孔(33A)を開口している端面プレート部(33)と、外筒部(32)の内側に位置して、端面プレート部(33)の内面側に非回転状態で配設しているナット(47)とを備えており、
バスバー(40)と端面プレート部(33)とを貫通する止ネジ(45)がナット(47)にねじ込まれて、止ネジ(45)を介してバスバー(40)を接続端子(30)に固定してなる電源装置。
【請求項３】
複数の素電池(21)を直線状に連結して端部に接続端子(30)を固定している電池モジュール(20)と、この電池モジュール(20)の接続端子(30)に接続されて電池モジュール(20)を電気接続するバスバー(40)とを備える電源装置であって、
接続端子(30)が、素電池(21)の端部に溶接して固定される固定プレート部(31)と、この固定プレート部(31)から素電池(21)の軸方向に突出する筒状のネジ筒部(35)を備えており、このネジ筒部(35)は、外側面に雄ネジ(35A)を設けており、ネジ筒部(35)をバスバー(40)の貫通孔(41)に貫通させて、バスバー(40)から突出する先端部にナット(46)をねじ込んで、ナット(46)を介してバスバー(40)を接続端子(30)に固定してなる電源装置。
【請求項４】
接続端子(30)の固定プレート部(31)が、素電池(21)の電極端面、又は素電池端部の外周面に溶接して固定されている請求項１ないし３のいずれかに記載される電源装置。
【請求項５】
接続端子(30)の固定プレート部(31)が、素電池(21)との接触面との反対面に凹部(37)を有し、この凹部(37)でもって、素電池(21)との溶接部を薄くしている請求項４に記載される電源装置。
【請求項６】
接続端子(30)の固定プレート部(31)が、素電池(21)との接続部に素電池(21)に向かって突出する凸部(36)を有し、この凸部(36)の反対面には凹部(37)があって、凹部(37)と凸部(36)でもって、素電池(21)との溶接部を薄くしている請求項４に記載される電源装置。
【請求項７】
接続端子(30)の外筒部(32)が、全体の形状を円筒状として、対向する外周の一部に平面(32A)を設けている請求項１または２に記載される電源装置。
【請求項８】
接続端子(30)が、外筒部(32)の全体の形状を円筒状としており、円筒状の外筒部(32)と同心に内筒部(34)を設けている請求項１に記載される電源装置。
【請求項９】
接続端子(30)が、内筒部(34)の突出高さを、外筒部(32)の突出高さの１／２よりも高く、かつ先端を素電池(21)の端面との間に隙間ができる高さとしている請求項１に記載される電源装置。
【請求項１０】
ナット(47)がプレスナットである請求項２に記載される電源装置。
【請求項１１】
電池モジュール(20)を平行に並べてケース(10)に収納しており、ケース(10)は、電池モジュール(20)の表面に接触して、電池モジュール(20)を保持する保持部(13)を有し、かつ、電池モジュール(20)に固定している接続端子(30)の外筒部(32)を挿通する周壁(16)を有し、
電池モジュール(20)をケース(10)の保持部(13)で保持し、電池モジュール(20)に固定している接続端子(30)の外筒部(32)を周壁(16)に挿通する状態で、接続端子(30)にバスバー(40)を止ネジ(45)で固定し、周壁(16)をバスバー(40)と電池モジュール(20)の端面との間に配置する請求項１または２に記載される電源装置。
【請求項１】
複数の素電池(21)を直線状に連結して端部に接続端子(30)を固定している電池モジュール(20)と、この電池モジュール(20)の接続端子(30)に接続されて電池モジュール(20)を電気接続するバスバー(40)とを備える電源装置であって、
接続端子(30)が、素電池(21)の端部に溶接して固定される固定プレート部(31)と、この固定プレート部(31)から素電池(21)の軸方向に筒状に突出している外筒部(32)と、この外筒部(32)の先端面を閉塞している端面プレート部(33)と、この端面プレート部(33)の中央部にあって、外筒部(32)の内側に位置して、端面プレート部(33)から固定プレート部(31)に向かって突出している内筒部(34)とを備えており、内筒部(34)は内面に雌ネジ(34A)があって、この雌ネジ(34A)に向かってバスバー(40)を貫通する止ネジ(45)がねじ込まれて、止ネジ(45)を介してバスバー(40)を接続端子(30)に固定してなる電源装置。
【請求項２】
複数の素電池(21)を直線状に連結して端部に接続端子(30)を固定している電池モジュール(20)と、この電池モジュール(20)の接続端子(30)に接続されて電池モジュール(20)を電気接続するバスバー(40)とを備える電源装置であって、
接続端子(30)が、素電池(21)の端部に溶接して固定される固定プレート部(31)と、この固定プレート部(31)から素電池(21)の軸方向に筒状に突出している外筒部(32)と、この外筒部(32)の先端面を閉塞すると共に、中心に貫通孔(33A)を開口している端面プレート部(33)と、外筒部(32)の内側に位置して、端面プレート部(33)の内面側に非回転状態で配設しているナット(47)とを備えており、
バスバー(40)と端面プレート部(33)とを貫通する止ネジ(45)がナット(47)にねじ込まれて、止ネジ(45)を介してバスバー(40)を接続端子(30)に固定してなる電源装置。
【請求項３】
複数の素電池(21)を直線状に連結して端部に接続端子(30)を固定している電池モジュール(20)と、この電池モジュール(20)の接続端子(30)に接続されて電池モジュール(20)を電気接続するバスバー(40)とを備える電源装置であって、
接続端子(30)が、素電池(21)の端部に溶接して固定される固定プレート部(31)と、この固定プレート部(31)から素電池(21)の軸方向に突出する筒状のネジ筒部(35)を備えており、このネジ筒部(35)は、外側面に雄ネジ(35A)を設けており、ネジ筒部(35)をバスバー(40)の貫通孔(41)に貫通させて、バスバー(40)から突出する先端部にナット(46)をねじ込んで、ナット(46)を介してバスバー(40)を接続端子(30)に固定してなる電源装置。
【請求項４】
接続端子(30)の固定プレート部(31)が、素電池(21)の電極端面、又は素電池端部の外周面に溶接して固定されている請求項１ないし３のいずれかに記載される電源装置。
【請求項５】
接続端子(30)の固定プレート部(31)が、素電池(21)との接触面との反対面に凹部(37)を有し、この凹部(37)でもって、素電池(21)との溶接部を薄くしている請求項４に記載される電源装置。
【請求項６】
接続端子(30)の固定プレート部(31)が、素電池(21)との接続部に素電池(21)に向かって突出する凸部(36)を有し、この凸部(36)の反対面には凹部(37)があって、凹部(37)と凸部(36)でもって、素電池(21)との溶接部を薄くしている請求項４に記載される電源装置。
【請求項７】
接続端子(30)の外筒部(32)が、全体の形状を円筒状として、対向する外周の一部に平面(32A)を設けている請求項１または２に記載される電源装置。
【請求項８】
接続端子(30)が、外筒部(32)の全体の形状を円筒状としており、円筒状の外筒部(32)と同心に内筒部(34)を設けている請求項１に記載される電源装置。
【請求項９】
接続端子(30)が、内筒部(34)の突出高さを、外筒部(32)の突出高さの１／２よりも高く、かつ先端を素電池(21)の端面との間に隙間ができる高さとしている請求項１に記載される電源装置。
【請求項１０】
ナット(47)がプレスナットである請求項２に記載される電源装置。
【請求項１１】
電池モジュール(20)を平行に並べてケース(10)に収納しており、ケース(10)は、電池モジュール(20)の表面に接触して、電池モジュール(20)を保持する保持部(13)を有し、かつ、電池モジュール(20)に固定している接続端子(30)の外筒部(32)を挿通する周壁(16)を有し、
電池モジュール(20)をケース(10)の保持部(13)で保持し、電池モジュール(20)に固定している接続端子(30)の外筒部(32)を周壁(16)に挿通する状態で、接続端子(30)にバスバー(40)を止ネジ(45)で固定し、周壁(16)をバスバー(40)と電池モジュール(20)の端面との間に配置する請求項１または２に記載される電源装置。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００６−１４７３１９（Ｐ２００６−１４７３１９Ａ）
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３５１３１（Ｐ２００４−３３５１３１）
【出願日】平成１６年１１月１８日（２００４．１１．１８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１８日（２００４．１１．１８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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