(57)【要約】【課題】高精度の電圧検知が可能な電圧検知回路と電池セルとの接続構造を提供することにある。【解決手段】電池セル２０の電極端子２１には、接続孔２３が設けられている。一方、電圧検知回路の信号用電線３４には、プレスフィット端子３０が接続されている。プレスフィット端子３０の電極接続部３２に設けられた弾性膨出部３３が、電極端子２１の接続孔２３に弾縮されつつ進入し、復元力で拡開して接続孔２３の内周面に弾接することで、電極端子２１がプレスフィット端子３０および信号用電線３４を介して電圧検知回路に電気的に接続される。このような構成によれば、従来の構成と比較して接触抵抗のばらつきを低減することができ、より安定した、高精度な電圧検知が可能となる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続孔が設けられた電極部を備える電池セルと、
電圧検知用配線に接続されると共に、前記接続孔に挿入されて前記電極部と電気的に接続される電極接続部を備える検知用端子と、
を備える電圧検知回路と電池セルとの接続構造。
【請求項２】
前記検知用端子がプレスフィット端子である、請求項１に記載の電圧検知回路と電池セルとの接続構造。
【請求項３】
前記接続孔内において前記電極接続部がロウ付けにより固着されている、請求項１に記載の電圧検知回路と電池セルとの接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧検知回路と電池セルとの接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電池モジュールでは、出力を大きくするために多数の電池セルを直列に接続することにより高電圧にしている。複数の電池セルを直列に接続する場合、電池セル間において電池電圧などの電池特性が不均一であると、過放電や過充電状態になり電池の劣化や破損を招くという問題が生じる。そこで、車両用の電池モジュールにおいては、各電池セルの電圧を検知して過放電、過充電状態になる前に充電、放電を中止することが行われている。
電圧検知用の端子を電池セルに接続する構造としては、例えば、隣り合う電池セルの電極部を接続するバスバーと電圧検知端子とがナットにより共締めされる構造のものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３３３３４３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような構造では、電池セルと電圧検知端子との接続にバスバーが介在する。このため、電圧検知用端子またはバスバーの表面状態の違いや製造公差による両者の接触面積のばらつきによって、端子とバスバーとの接触面における接触抵抗にばらつきが生じる。このため、高精度の電圧検知ができないという問題がある。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高精度の電圧検知が可能な電圧検知回路と電池セルとの接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る電圧検知回路と電池セルとの接続構造は、接続孔が設けられた電極部を備える電池セルと、電圧検知用配線に接続されると共に、前記接続孔に挿入されて前記電極部と電気的に接続される電極接続部を備える検知用端子と、を備えるものである。
電気的接続は、検知用端子としてプレスフィット端子を利用して行ってもよく、接続孔内において検知用端子の電極接続部をはんだ付け等のロウ付けにより固着することにより行ってもよい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、従来の構成と比較して接触抵抗のばらつきを低減することができ、より安定した、高精度な電圧検知が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態１におけるジョイント端子の外観斜視図
【図２】実施形態１におけるジョイント端子の下面図
【図３】実施形態１におけるジョイント端子の上面図
【図４】実施形態１におけるジョイント端子の側面図
【図５】実施形態１におけるジョイント端子の展開図
【図６】実施形態１におけるプレスフィット端子及び信号用電線が固着されたジョイント端子の外観斜視図
【図７】実施形態１におけるプレスフィット端子及び信号用電線が固着されたジョイント端子の上面図
【図８】実施形態１におけるプレスフィット端子及び信号用電線が固着されたジョイント端子の側面図
【図９】実施形態１におけるジョイント端子およびプレスフィット端子と電池セルとの接続前の状態を示す正面図
【図１０】実施形態１におけるジョイント端子およびプレスフィット端子と電池セルとの接続後の状態を示す正面図
【図１１】実施形態２における電池モジュールの外観斜視図
【図１２】実施形態２におけるプレスフィット端子と電池セルとの接続後の状態を示す側断面図
【図１３】他の実施形態におけるプレスフィット端子と電池セルとの接続後の状態を示す正面図
【図１４】他の実施形態における検知用端子と電池セルとの接続後の状態を示す正面図
【図１５】他の実施形態における検知用端子と電池セルとの接続後の状態を示す側断面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１を図１〜図１０によって説明する。
本実施形態は、本発明の電圧検知回路と電池セルとの接続構造を、電気自動車やハイブリッド車等に搭載される電池モジュール１に適用したものである。この電池モジュール１においては、隣り合う電池セル２０の正負の電極端子２１がジョイント端子１０により電気的に接続されている。
【０００９】
電池セル２０は、全体として円柱状に形成された本体部２２と、この本体部２２における軸方向の一方の端面および他方の端面に垂直に突出して設けられた正負の電極端子２１とを備えている（図９、図１０参照）。複数の電池セル２０は、互いに隣り合う電池セル２０が軸方向に逆向きになるよう（正負の電極端子２１が隣り合って配置されるよう）にして並べられ、図示しない保持部材により一体に保持されている。
【００１０】
電極端子２１は、金属製（銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等）であって、切削加工、鋳造、または鍛造等、公知の手法により形成されている。正負の電極端子２１は略同形・同大に形成され、各電極端子２１の突出端には、球形状をなす頭部２１Ａがそれぞれ設けられている。
【００１１】
ジョイント端子１０は、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属製の板材を、所定の形状にプレス加工することにより形成されている。以下、各構成部材において、電極端子２１に対する接続方向前側（図１の下側）を下方、同接続方向後側（同上側）を上方とし、また図１の右側を右方、左側を左方として説明する。
【００１２】
ジョイント端子１０は、隣り合う電池セル２０の正負の電極端子２１にそれぞれ接続される一対の接続部１１Ａ，１１Ｂを有している。なお、図１の右側の接続部を第１接続部１１Ａ、左側の接続部を第２接続部１１Ｂと称する。
【００１３】
第１接続部１１Ａおよび第２接続部１１Ｂは、図２に示すように、それぞれ略Ｕ字形状をなし、互いに接近・離間方向（対向方向）に弾性変位可能な一対の対向壁１２を有している。各対向壁１２は、左右方向（電極端子２１に対する接続方向の略直交方向）に長い略長方形の板状をなしている。一対の対向壁１２は、左右方向における両端のうち一方が互いに連結され、各対向壁１２は、互いの連結部分（以後、屈曲部１３と称する）から、それぞれ同方向に片持ち状に延出する形態をなしている。自然状態における一対の対向壁１２の間の間隔は、電極端子２１の頭部２１Ａの最大幅寸法よりも小さく設定されている。なお、第１接続部１１Ａおよび第２接続部１１Ｂは、互いに略同形・同大とされている。
【００１４】
各接続部１１Ａ，１１Ｂのうち屈曲部１３とは反対側の端部は、電極端子２１が接触する部分とされ、この接触部分には、電極端子２１の頭部２１Ａが嵌合可能な孔部１４が設けられている。孔部１４は、各接続部１１Ａ，１１Ｂの一対の対向壁１２の両方に設けられ、各対向壁１２を壁厚方向に打ち抜いて形成されている。
【００１５】
各接続部１１Ａ，１１Ｂに設けられた一対の孔部１４は、互いに対向する位置に配置され、互いに略同形・同大とされている。第１接続部１１Ａに設けられた孔部１４は略円形状をなし、第２接続部１１Ｂに設けられた孔部１４は、左右方向に長い長円形状をなしている（図５参照）。第２接続部１１Ｂの孔部１４の孔縁は、左右方向の中央部分は左右に延びる直線状をなし、両端部分は左右対称な円弧状をなしている。なお、孔部１４は、各対向壁１２の短手方向（上下方向）の略中央位置に設けられている。
【００１６】
各対向壁１２には下縁（電極端子２１に対する接続方向前側の縁）から孔部１４にかけて電極端子２１を案内する案内溝１５が形成されている。案内溝１５は、孔部１４を有する全ての対向壁１２に設けられ、対向壁１２を壁厚方向に打ち抜いて形成されている。なお、ジョイント端子１０に設けられた案内溝１５は、全てが略同形・同大とされている。
【００１７】
第１接続部１１Ａおよび第２接続部１１Ｂは、図２に示すように、左右方向に逆向きの姿勢、言い換えると、両接続部１１Ａ，１１Ｂの屈曲部１３がジョイント端子１０の中央部に配置され、孔部１４が設けられた側の端部がジョイント端子１０の右端、または左端に配置される姿勢で、連結部１６を介して互いに連結されている。
【００１８】
連結部１６は、左右方向に長い略長方形の板状をなし、その長手方向寸法は、第１接続部１１Ａおよび第２接続部１１Ｂの長手方向寸法と略同等の寸法とされている。そして、連結部１６の右端側に第１接続部１１Ａが、左端側に第２接続部１１Ｂが連結され、第１接続部１１Ａおよび第２接続部１１Ｂは、屈曲部１３とは反対側の端部が、それぞれ連結部１６の右方および左方に突出した状態となっている。なお、案内溝１５と孔部１４とは、連結部１６よりも右方および左方に位置している。
【００１９】
連結部１６には、各接続部１１Ａ，１１Ｂの一対の対向壁１２のうち一方の対向壁１２が連結している。各接続部１１Ａ，１１Ｂの対向壁１２は、それぞれ連結部１６の長手方向に延びる両縁の長さ方向の略半分に連結している。なお、各接続部１１Ａ，１１Ｂの屈曲部１３および他方の対向壁１２は連結部１６には連結されておらず、フリーな状態になっている。
【００２０】
上記したジョイント端子１０は、金属製の板材を所定形状（図５参照）に打ち抜いた後、各接続部１１Ａ，１１Ｂを連結部１６に対して略垂直に屈曲するとともに、各接続部１１Ａ，１１ＢをそれぞれＵ字形に屈曲させることで製造される。なお、図５には、屈曲位置を一点鎖線で示した。
【００２１】
このジョイント端子１０には、電圧検知回路（図示せず）の信号用電線３４と電池セル２０の電極端子２１とを接続するためのプレスフィット端子３０とが固着され、一体化されている（図６〜図８参照）。
【００２２】
プレスフィット端子３０は、導電性に優れた金属板をプレス加工および折り曲げ加工することによって、全体として細長い角棒をＬ字状に折り曲げた形状をなしている。このプレスフィット端子３０においてＬ字の一辺は、信号用電線３４と接続される電線接続部３１とされている。一方、他辺は、電池セル２０の電極端子２１と接続される電極接続部３２とされ、その先端部には弾性膨出部３３が形成されている。弾性膨出部３３は、電極接続部３２の先端よりもやや中心側の位置において、幅方向中心部を長さ方向に沿って切開し、その切開部分の両側部を互いに幅方向外側に膨出させたものであって、幅方向に弾性的に開閉可能となっている。
【００２３】
このプレスフィット端子３０は、一対の接続部１１Ａ、１１Ｂに接続される一対の電極端子２１、２１のうちいずれかに接続される。本実施形態では第１接続部１１Ａに接続される電極端子２１に接続される例を示す。電極接続部３２は、第１接続部１１Ａにおける１対の対向壁１２の間に垂下され、弾性膨出部３３が一対の孔部１４の間に位置するようにされている。言い換えれば、弾性膨出部３３は、プレスフィット端子３０が電極端子２１に接続された状態で、第１接続部１１Ａに接続される電極端子２１の接続孔２３（後述）に整合する位置に配されている。一方、電線接続部３１はジョイント端子１０における連結部１６の上面（電極端子２１に対する嵌合方向後側面）に沿うように配され、例えば溶接により固着されている。
【００２４】
このプレスフィット端子３０に接続される信号用電線３４は、撚り線からなる導体３５の外周を樹脂被覆３６で覆った構成をなしている。この信号用電線３４の端末部においては樹脂被覆３６が剥かれて導体３５が露出しており、この露出部分がプレスフィット端子３０の電線接続部３１に対して例えば圧着により接続されている。
【００２５】
一方、電池セル２０において第１接続部１１Ａに接続される電極端子２１には、プレスフィット端子３０の弾性膨出部３３を挿通可能な接続孔２３が、この電極端子２１の突出端側（ジョイント端子１０との嵌合方向前方）に開口して設けられている。接続孔２３の内径は、プレスフィット端子３０の弾性膨出部３３において幅方向への膨らみが最も大きな部分の横幅よりもやや小さくされている。
【００２６】
次に、電極端子２１に対し、ジョイント端子１０、およびこれに固着されたプレスフィット端子３０を接続する作業について説明する。
まず、複数の電池セル２０を、正負の電極端子２１が隣り合うように並べる。
次いで、ジョイント端子１０を、連結部１６が上側、各接続部１１Ａ，１１Ｂが下側になる向きにして、各接続部１１Ａ，１１Ｂが、各電極端子２１の上方に配されるように位置合わせする（図９参照）。
【００２７】
この状態で、ジョイント端子１０を下側（電池セル２０側）に移動させ、各案内溝１５に各電極端子２１の頭部２１Ａを進入させる。頭部２１Ａとジョイント端子１０における案内溝１５の内壁とが当接すると、一対の対向壁１２は、互いに離間方向へ弾性変位する。さらにジョイント端子１０を押し込むと、頭部２１Ａがそれぞれ孔部１４に嵌合し、同時に、一対の対向壁１２が互いに接近方向へ弾性復帰して、孔部１４の孔縁が頭部２１Ａの外周面に押し付けられた状態になる。
【００２８】
これとともに、プレスフィット端子３０の弾性膨出部３３が、電極端子２１の接続孔２３に弾縮されつつ進入する。そして、接続孔２３の内部において弾性膨出部３３が復元力で拡開して接続孔２３の内周面に弾接する。これにより、プレスフィット端子３０が電極端子２１に対して電気的に接続される。
【００２９】
こうして、正負の電極端子２１にジョイント端子１０が接続され、電池セル２０が直列に接続された状態になる。これとともに、電極端子２１がプレスフィット端子３０および信号用電線３４を介して電圧検知回路に電気的に接続される。
【００３０】
以上のように本実施形態によれば、電池セル２０の電極端子２１には、接続孔２３が設けられている。一方、電圧検知回路の信号用電線３４には、プレスフィット端子３０が接続されている。プレスフィット端子３０は、電極接続部３２に設けられた弾性膨出部３３が弾縮されつつ電極端子２１の接続孔２３に挿入され、この弾性膨出部３３が接続孔２３の内部において復元力で拡開して接続孔２３の内周面に弾接することで、電極端子２１に対して電気的に接続される。これにより、電極端子２１がプレスフィット端子３０および信号用電線３４を介して電圧検知回路に電気的に接続される。このような構成によれば、従来の構成と比較して接触抵抗のばらつきを低減することができ、より安定した、高精度な電圧検知が可能となる。
【００３１】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図１１および図１２によって説明する。図１１には、本実施形態の電池モジュール４０を示した。本実施形態においては、隣り合う電池セル５０の正負の電極部５２がバスバー６０により電気的に接続されている。
【００３２】
電池セル５０は、全体として円筒形に形成された本体部５１と、正負一対の電極部５２とを備えている。電極部５２は、本体部５１における一方の端面および他方の端面に設けられ、本体部５１の外径よりもやや小さな外径の円盤状に形成された電極端子５３と、この電極端子５３の表面から電池セル５０の軸方向に沿ってそれぞれ垂直に突出したボルト部５４とを備える。
【００３３】
複数の電池セル５０は、互いに隣り合う電池セル５０が逆向きになるようにして、２列に並べられている。これらの電池セル５０の両端部は一対の保持板４１、４１によって挟み込まれて固定されている。各保持板４１には、その厚さ方向に貫通して電池セル５０の本体部５１の先端部および電極端子５３を挿通可能な保持孔４２が設けられている。各電池セル５０は、この保持孔４２に挿通されて、電極端子５３の表面が保持板４１の外側面（他方の保持板４１と向かい合う側の面とは逆の面）からわずかに突出した状態で固定されている。
【００３４】
保持板４１の外側面には、隣り合う２つの電池セル５０、５０の電極部５２を電気的に接続するバスバー６０が配されている。このバスバー６０は、金属により板状に形成されており、その厚さ方向に貫通してボルト部５４を挿通可能なボルト挿通孔６１が２箇所に設けられている。バスバー６０は、一の電池セル５０における正極側の電極部５２のボルト部５４と、それと隣接する他の電池セル５０における負極側の電極部５２のボルト部５４とをそれぞれボルト挿通孔６１、６１に挿通させ、その上からナット５５、５５をねじ付けることにより電極端子５３上に固定される。そして、他の電池セル５０における正極側の電極部５２は、詳細には図示しないが、同様にして、さらに隣接する電池セル５０における負極側の電極部５２と接続される。これを順次繰り返すことにより、複数の電池セル５０は、全体として直列に接続されている。
【００３５】
電池セル５０のボルト部５４には、このボルト部５４の突出端側に開口する接続孔５６が設けられており、ここには、プレスフィット端子７０が接続される。プレスフィット端子７０は、導電性に優れた金属板をプレス加工することによって、全体として細長い角棒状に形成されており、その一端部は、信号用電線７４と接続される電線接続部７１とされている。信号用電線７４は、撚り線からなる導体７５の外周を樹脂被覆７６で覆った構成をなしている。この信号用電線７４の端末部においては樹脂被覆７６が剥かれて導体７５が露出しており、この露出部分がプレスフィット端子７０の電線接続部７１に対して例えば圧着により接続されている。
【００３６】
一方、他端部は、電池セル５０の電極部５２と接続される電極接続部７２とされ、その先端部には弾性膨出部７３が形成されている。弾性膨出部７３は、電極接続部７２の先端よりもやや中心側の位置において、幅方向中心部を長さ方向に沿って切開し、その切開部分の両側部を互いに幅方向外側に膨出させたものであって、幅方向に弾性的に開閉可能となっている。なお、上述した接続孔５６の内径は、プレスフィット端子７０の弾性膨出部７３において幅方向への膨らみが最も大きな部分の横幅よりもやや小さくされている。
【００３７】
このプレスフィット端子７０を電極部５２に接続する際には、プレスフィット端子７０の弾性膨出部７３を、電極部５２のボルト部５４に設けられた接続孔５６に弾縮しつつ進入させる。そして、接続孔５６の内部において弾性膨出部７３が復元力で拡開して接続孔５６の内周面に弾接することにより、プレスフィット端子７０が電極部５２に対して電気的に接続される。これにより、電極部５２がプレスフィット端子７０および信号用電線７４を介して電圧検知回路に電気的に接続される。
【００３８】
以上のように本実施形態によれば、電池セル５０において電極部５２のボルト部５４には、接続孔５６が設けられている。一方、電圧検知回路の信号用電線７４には、プレスフィット端子７０が接続されている。プレスフィット端子７０は、電極接続部７２に設けられた弾性膨出部７３が弾縮されつつ電極部５２の接続孔５６に挿入され、この弾性膨出部７３が接続孔５６の内部において復元力で拡開して接続孔５６の内周面に弾接することで、電極部５２に対して電気的に接続される。これにより、電極部５２がプレスフィット端子７０および信号用電線７４を介して電圧検知回路に電気的に接続される。このような構成によれば、従来の構成と比較して接触抵抗のばらつきを低減することができ、より安定した、高精度な電圧検知が可能となる。
【００３９】
＜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）実施形態１においては、ジョイント端子１０の連結部１６に対する電線接続部３１の固着は、溶接により行われたが、固着方法は上記実施形態の限りではなく、例えばはんだ付け等のロウ付けであっても構わない。
【００４０】
（２）実施形態１においては、プレスフィット端子３０がジョイント端子１０に固着されていたが、例えば図１３に示すように、プレスフィット端子３０がジョイント端子１０に固着されず別体となっていても構わない。
【００４１】
（３）実施形態１において、電圧検知回路の信号用電線３４に接続される端子が必ずしもプレスフィット端子である必要はない。例えば図１４に示すように、電極接続部８１が棒状に形成された検知用端子８０であっても構わない。このような場合、例えば電極端子２１の接続孔２３に電極接続部８１を挿入した後、接続孔２３の内壁と電極接続部８１との隙間に融けたはんだ等を流し込み、冷却して固めることで、検知用端子８０の電極端子２１に対する固定、接続を行うことができる。
【００４２】
（４）また、実施形態２においても同様に、電圧検知回路の信号用電線７４に接続される端子が必ずしもプレスフィット端子である必要はなく、例えば図１５に示すように、電極接続部８１が棒状に形成された検知用端子８０であっても構わない。このような場合、上記（３）と同様に、はんだ付け等により検知用端子８０の電極部５２に対する固定、接続を行うことができる。
【符号の説明】
【００４３】
２０、５０…電池セル
２１…電極端子（電極部）
２３、５６…接続孔
３０、７０…プレスフィット端子（検知用端子）
３２、７２、８１…電極接続部
３４、７４…信号用電線（電圧検知用配線）
５２…電極部
８０…検知用端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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