(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極を交互に配置した複数の電池の隣接する正極と負極を接続する複数のバスバにそれぞれ前記電池の電圧を測定する電圧検出用端子を接続する電圧検出用端子の接続構造において、
前記バスバは、前記正極の電極柱が挿入される第１の挿入穴を有する板状の第１のバスバと前記負極の電極柱が挿入される第２の挿入穴を有する板状の第２のバスバとからなり、
前記電圧検出用端子は、電線が圧着される圧着部から延設された電気接触部を備え、前記第１の挿入穴に前記正極の電極柱が挿入された前記第１のバスバと前記第２の挿入穴に前記負極の電極柱が挿入された前記第２のバスバは、互いに一部が重なり合うように配置されるとともに、この重なり合う２つの面の間に前記電気接触部が配置されてなり、
前記第１のバスバと前記第２のバスバがそれぞれナットで前記電極柱に締め付けられることにより、前記電圧検出用端子が前記第１のバスバと前記第２のバスバとの間に挟持された状態で接続されてなり、
前記第１のバスバと前記第２のバスバのいずれか一方は、断面がクランク状に形成されてなることを特徴とする電圧検出用端子の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧検出用端子の接続構造に係り、特に、複数の電池からなる電池集合体の各電池の電圧を検出する電圧検出用端子を、該電池集合体の隣り合う電池の正極と負極を接続するバスバに接続するための接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車などの電動モータには、複数の電池を直列接続した電源装置が搭載されている。この種の電源装置は、正極と負極の電極柱を交互に配列して集合させた複数の電池（以下、電池集合体という。）にバスバモジュールが装着され、各電池が直列接続されている。バスバモジュールは、隣り合う電池の正極と負極を接続する複数のバスバと、各バスバにそれぞれ接続されて各電池の電圧を検出する複数の電圧検出用端子と、各電圧検出用端子にそれぞれ接続される複数の電線（電圧検出線）と、これらのバスバと電圧検出用端子を保持する樹脂製のプレートとを備えている。
【０００３】
バスバは、金属製の板材からなり、隣り合う電池の正極の電極柱と負極の電極柱をそれぞれ通すことができる一対の挿入穴が設けられている。電圧検出用端子は、バスバと接触して電池の電圧を検出する電気接触部と、電気接触部と連なり電線が圧着される圧着部とを有している。電気接触部は、金属製の板材からなり、バスバが接続される２つの電極柱の一方を通すことができる挿入穴が設けられている。
【０００４】
プレートは、全体として電池集合体の大きさに合わせて形成され、バスバと電圧検出用端子の電気接触部を収容する複数の第１収容部と、互いに隣り合う第１収容部同士を連結する連結部と、第１収容部と連なり、電圧検出用端子の圧着部を収容する第２収容部とが一体的に形成されている。
【０００５】
このようにして構成される電源装置は、以下のように組み立てられる。まず、プレートの第１収容部の底壁にバスバが収容され、バスバが第１収容部に保持される。続いて、電圧検出用端子は、電気接触部が第１収容部のバスバの上に重ねられた状態で保持されるとともに、圧着部が第２収容部に収容される。こうしてバスバと電圧検出用端子が取り付けられたプレートが電池集合体に重ねられると、正極と負極の電極柱は、それぞれバスバの一対の挿入穴に挿入され、挿入穴に通された一方の電極柱が電圧検出用端子の電気接触部の挿入穴に挿入される。これにより、バスバの一方の端面が２つの電極柱とそれぞれ接触配置され、バスバの他方の端面が電圧検出用端子の電気接触部と接触配置される。そして、各電極柱にそれぞれ形成されたねじ溝に沿ってナットが螺合されることにより、バスバと電圧検出用端子はそれぞれ一対の電極柱と電気的に接続された状態となる。
【０００６】
ところで、電圧検出用端子は、例えば、電源装置が搭載される車両の種類や電池の種類などによって、電気接触部が取り付けられる電極柱の極性が異なることがある。例えば、特許文献１には、電極柱から液漏れした電解液が電圧検出用端子を伝って他の電気部品に浸入するのを防ぐため、所定の電池を使用するときには、液漏れが起こりにくい正極の電極柱に、電圧検出用端子の電気接触部を取り付けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２５７６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、電圧検出用端子が取り付けられる電極柱の極性が切り替えられる場合や、電圧検出用端子が取り付けられる電極柱の極性が同じでも、電池集合体の電極柱の正極と負極の配置が切り替えられる場合には、それぞれ異なる種類のプレート、つまり、第２収容部の配置が異なるプレートを使用しなければならなくなる。
【０００９】
図５は、プレート５１の第１収容部５３にバスバ５５が保持され、そのバスバ５５の上に、電圧検出用端子の電気接触部５７が重ねられて配置される例を示す。電気接触部５７と連なる圧着部５９は、プレート５１の第２収容部６１に収容されている。図５の（Ａ）と（Ｂ）は、いずれも電気接触部５７が正極の電極柱６３に接続されているが、第１収容部５３において、電池集合体の正極の電極柱６３と負極の電極柱６５が、互いに逆の位置に配置されている。
【００１０】
図に示すように、プレート５１は、正極の電極柱６３の位置に対応して、第２収容部６１の位置を左側の正極寄りに配置する（Ａ）の形状と、右側の正極寄りに配置する（Ｂ）の形状の２種類が存在する。このように、プレート５１は、電極柱６３の位置に応じて電圧検出用端子を収容できる形状が異なってくる。
【００１１】
したがって、例えば、電池の数によって異なるプレートの大きさごとに、それぞれ形状の異なる２種類のプレートが必要になる場合があり、このようにプレートの種類が増えることで、製造コストの上昇を招くおそれがある。
【００１２】
本発明は、バスバと電圧検出用端子を収容するプレートの種類を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明は、正極と負極を交互に配置した複数の電池の隣接する正極と負極を接続する複数のバスバにそれぞれ電池の電圧を測定する電圧検出用端子を接続する電圧検出用端子の接続構造において、バスバは、正極の電極柱が挿入される第１の挿入穴を有する板状の第１のバスバと負極の電極柱が挿入される第２の挿入穴を有する板状の第２のバスバとからなり、電圧検出用端子は、電線が圧着される圧着部から延設された電気接触部を備え、第１の挿入穴に正極の電極柱が挿入された第１のバスバと第２の挿入穴に負極の電極柱が挿入された第２のバスバは、互いに一部が重なり合うように配置されるとともに、この重なり合う２つの面の間に電気接触部が配置されてなり、第１のバスバと第２のバスバがそれぞれナットで電極柱に締め付けられることにより、電圧検出用端子が第１のバスバと第２のバスバとの間に挟持された状態で接続されてなることを特徴とする。
【００１４】
すなわち、バスバを第１のバスバと第２のバスバの２つに分割し、この分割したバスバの互いに重なり合う位置に電気接触部を配置することにより、電圧検出用端子を正極と負極の電極柱からそれぞれ離れた位置に配置することができる。これにより、電圧検出用端子は、正極と負極の電極柱の位置に拘束されることなく、正極と負極の電極柱と電気的に接続することが可能になる。したがって、バスバと電圧検出用端子を収容するプレートは、例えば２つの電極柱からそれぞれ等しい距離に電圧検出用端子を収容することにより、プレートの形状を１種類にすることができるため、プレートの種類を低減することが可能になる。
【００１５】
また、本発明によれば、電圧検出用端子は、電気接触部が２つの電極柱からそれぞれ離れて配置されるため、例えば、いずれかの電極柱から電解液の液漏れが生じたとしても、その液漏れした電解液が第１のバスバや第２のバスバを伝って電圧検出用端子に到達しにくい構造となる。したがって、電解液が電圧検出用端子を介して他の電気部品に浸入するのを防ぐことができる。
【００１６】
この場合において、第１のバスバと第２のバスバのいずれか一方は、断面がクランク状に形成されてなるものとする。
【００１７】
このように一方のバスバにクランク状の段差を設けることで、第１のバスバと第２のバスバとの間には、段差部分に隙間が形成される。したがって、この隙間に電気接触部を配置して挟持することにより、クランク状に形成されたバスバの傾きを抑制することができるため、ナットの締め付け作業を効率良く行うことができる。また、互いに隣り合う電池間では、電池電極の高さにばらつきが生じることがあるが、ナットを締め付けたときに、クランク状に形成されたバスバが変形することにより、高さのばらつきを吸収することができるため、電気接触部の保持力を高めることができ、電気的な信頼性を高めることができる。
【００１８】
また、電気接触部は、板材を折り曲げて角筒状に形成されてなるものとする。
【００１９】
これによれば、角筒状に形成される電気接触部の面と、この面に当接するバスバの面との間で密着性を高めることができるため、電気接触部の保持力を一層高めることができ、電気的な信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、バスバと電圧検出用端子を収容するプレートの種類を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明が適用されてなる電圧検出用端子の接続構造を示す分解斜視図である。
【図２】本発明が適用されてなる電圧検出用端子の接続構造を示す断面図である。
【図３】バスバモジュールが電池集合体に取り付けられる様子を示す図である。
【図４】本発明が適用されてなる電圧検出用端子の接続構造を示す上面図である。
【図５】従来の電圧検出用端子の接続構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を適用してなる電圧検出用端子の接続構造の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の電圧検出用端子の接続構造は、例えば、電動モータの駆動力によって走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとの双方の駆動力で走行するハイブリッド車などに搭載され、電動モータに電力を供給する電源装置などに適用されるものである。
【００２３】
はじめに、本発明の電圧検出用端子の接続構造が適用される電源装置の全体構造について、図３、４を参照しながら説明する。
【００２４】
電源装置は、電池集合体１とバスバモジュール１１により構成される。電池集合体１は、直方体に形成された複数の電池３と、これら電池３を互いに重ねて固定する図示しない固定部材とを備えている。各電池３の電極面の一端側と他端側には、一対の円柱状の電極柱が突出して設けられ、一方の電極柱が正極（以下、正極柱５という。）、他方の電極柱が負極（以下、負極柱７という。）となっている。複数の電池３は、互いに隣り合う電池３との間で正極柱５と負極柱７が交互になるように逆向きに重ね合わされている。このように構成される電池集合体１の上面９には、バスバモジュール１１が重ねられる。なお、図３に示す矢印Ｘは、複数の電池３の重なり方向、及び、電池集合体１の長手方向を示し、矢印Ｙは、電池集合体の高さ方向を示し、矢印Ｚは、電池集合体１の幅方向を示している。
【００２５】
バスバモジュール１１は、全体として平面形状で、電池集合体１の上面９と略等しい略矩形に形成されている。バスバモジュール１１は、電池集合体１の隣接する電池３間の正極柱５と負極柱７との間を電気的に接続する複数のバスバ１３と、各電池３の電圧を測定する電圧検出用端子１５と、これらバスバ１３と電圧検出用端子を保持する樹脂製のプレート１７とを備えている。
【００２６】
電圧検出用端子１５は、電線１８が圧着される圧着部１９と、この圧着部１９から延設されてバスバ１３と接触する電気接触部２１とを備えている。このため、プレート１７は、バスバ１３と電気接触部２１とを収容する第１収容部２３と、互いに隣り合う第１収容部２３同士を連結する連結部材２５と、複数の第１収容部２３の並び方向と平行に延在されて圧着部１９に接続された電線１８を束ねて収容する電線収容溝２７と、この電線収容溝２７にヒンジ２９を介して連結され、電線収容溝２７の開口部を開閉する複数の蓋部３１と、第１収容部２３と連なり、かつ電圧検出用端子１５の圧着部１９をそれぞれ収容する複数の第２収容部３３とを一体的に備えている。
【００２７】
図３に示すように、第１収容部２３は、プレート１７の長手方向（矢印Ｘ方向）に沿って並べられている。また、これら複数の第１収容部２３が並べられた列は、プレート１７の幅方向（矢印Ｚ方向）に沿って、互いに間隔をあけて２列設けられている。第１収容部２３は、図４に示すように、プレート１７の底壁３５から立設された第１囲い壁３７の内側に形成されている。底壁３５には、正極柱５と負極柱７とをそれぞれ通すことができる図示しない一対の電極通し穴が設けられている。
【００２８】
電線収容溝２７は、プレート１７の長手方向（矢印Ｘ方向）に沿って形成され、プレート１７の幅方向（矢印Ｚ方向）に沿って互いに間隔をあけて２列設けられている。
【００２９】
第２収容部２３は、プレート１７の幅方向（矢印Ｚ方向）に沿って形成され、プレート１７の底壁３５から互いに間隔をあけて平行に立設された一対の第２囲い壁３９ａ，３９ｂの内側に形成されている。
【００３０】
次に、本実施形態の特徴構成となる電圧検出用端子１５の接続構造について、図１、２を参照して説明する。ここで、電圧検出用端子１５の接続構造とは、電池集合体１の隣接する電池３間の正極柱５と負極柱７との間を接続するバスバ１３に、電圧検出用端子１５を接続するための構造をいう。
【００３１】
図１に示すように、バスバ１３は、第１のバスバ１３ａと第２のバスバ１３ｂの２部品から構成される。第１のバスバ１３ａは、導電性を有する金属製の平板材であり、電圧検出用端子１５の電気接触部２１が当接するようになっている。第１のバスバ１３ａには、正極柱５を挿入することができる第１の挿入穴４１ａが設けられている。
【００３２】
第２のバスバ１３ｂは、導電性を有する金属製の平板材に折り曲げ加工を施すことにより断面がクランク状に形成され、高さの異なる２つの平板部４３，４５を有している。第２のバスバ１３ｂは、平板部４３に電圧検出用端子１５の電気接触部２１が当接するようになっており、平板部４５には、負極柱７を挿入することができる第２の挿入穴４１ｂが設けられている。
【００３３】
電圧検出用端子１５は、圧着部１９と、この圧着部１９から直状に延設される電気接触部２１を備え、電気接触部２１は、圧着部１９から延設された底板の外縁から立設する周板を筒状に折り曲げ加工することにより全体として有底の四角筒状に形成されている。
【００３４】
図２に示すように、正極柱５と負極柱７は、いずれも外径の異なる円柱状の２つの突起部４７が同軸に積み重なるように形成され、電池３側に位置する一方の突起部４７ａの外径は、第１の挿入穴４１ａ及び第２の挿入穴４１ｂの孔径よりも大きく形成され、先端側に位置する他方の突起部４７ｂの外径は、第１の挿入穴４１ａ及び第２の挿入穴４１ｂの孔径よりも小さく形成されている。突起部４７ｂには、後述するナットを螺合するためのねじ溝が形成されている。
【００３５】
なお、図２では、説明の複雑化を避けるためにプレート１７を省略しているが、突起部４７ａ及び突起部４７ｂは、いずれもプレート１７の第１収容部２３に形成される電極通し穴を通り、底壁３５から突出した状態となっている。
【００３６】
図２に示すように、第１のバスバ１３ａは、第１の挿入穴４１ａに正極柱５が通された状態で、一方の端面（図２の下方の面）が正極柱５の突起部４７ａの段差面に当接される。また、第２のバスバ１３ｂは、第２の挿入穴４１ｂに負極柱７が通された状態で、平板部４５の一方の端面（図２の下方の面）が負極柱７の突起部４７ａの段差面に当接される。そして、第１の挿入穴４１ａに正極柱５が通された第１のバスバ１３ａと第２の挿入穴４１ｂに負極柱７が通された第２のバスバ１３ｂは、互いに一部が重なり合うようにして配置される。すなわち、第１のバスバ１３ａの他方の端面（図２の上方の面）と第２のバスバ１３ｂの平板部４３の一方の端面（図２の下方の面）とが、図２の上方からみて互いに重なり合うように配置される。
【００３７】
さらに、第１のバスバ１３ａと第２のバスバ１３ｂとが重なり合う領域には、電気接触部２１が配置され、この状態で、ナット４９ａが正極柱５の突起４７ｂに形成されるねじ溝に沿って締め付けられ、ナット４９ｂが負極柱７の突起４７ｂに形成されるねじ溝に沿って締め付けられる。ここで、第１のバスバ１３ａと第２のバスバ１３ｂとが重なり合う領域とは、正極柱５及び負極柱７とそれぞれ略等しい距離にある領域を意味し、より具体的には、正極柱５と負極柱７とを結んだ線の中央と直交する線に沿った所定の領域を意味する。
【００３８】
図１に示すように、第２のバスバ１３ｂにおいて、平板部４３の一方の端面と平板部４５の一方の端面との高さの差Ｌは、第１のバスバ１３ａの厚みＴ１と電気接触部２１の厚みＴ２との合計の厚みよりもやや小さく設定されている。
【００３９】
これにより、電気接触部２１は、四角筒状の底面（図２の下方の面）が第１のバスバ１３ａの他方の端面（図２の上方の面）と当接されるとともに、四角筒状の上面（図２の上方の面）が第２のバスバ１３ｂの平板部４３の一方の端面（図２の下方の面）と当接された状態で、第１のバスバ１３ａと第２のバスバ１３ｂとの間に強く挟持される。その結果、電気接触部２１と第１のバスバ１３ａ及び第２のバスバ１３ｂは互いに接続され、電圧検出用端子１５は正極柱５及び負極柱７と電気的に接続された状態となる。
【００４０】
本実施形態のように、バスバを第１のバスバ１３ａと第２のバスバ１３ｂの２部品で構成し、これらのバスバ１３ａ，１３ｂの間に電気接触部２１を配置することにより、電圧検出用端子１５は、正極柱５及び負極柱７の位置に拘束されることなく、正極柱５及び負極柱７とそれぞれ電気的に接続される。したがって、プレート１７は、図４に示すように、電圧検出用端子１５の圧着部１９を収容する第２収容部３３を正極柱５と負極柱７の一方に片寄らせて配置することなく、正極柱５及び負極柱７とそれぞれ略等しい距離の線上に沿って形成することができるため、電池集合体１の大きさ（電池３の数）や電線１８の配索方向などが同じであれば、プレート１７を１種類とすることができ、結果としてプレート１７の種類を低減することが可能になる。
【００４１】
ここで、電圧検出用端子１５が、正極柱５及び負極柱７の位置に拘束されることなく、プレート１７に保持（第１収容部２３及び第２収容部３３に収容）するためには、第２収容部３３を正極柱５と負極柱７とそれぞれ等しい距離の線上に沿ってのみ配置しなければならないと考えられるが、これに限られるものではない。例えば、第２収容部３３の溝幅を圧着部１９の幅に対して所定の大きさだけ大きく設定し、溝幅に余裕を持たせておくことにより、電気接触部２１が正極柱５と負極柱７の中央の位置から正極柱５と負極柱７のいずれかの方向にずれて接続されたとしても、第２収容部３３の溝幅の範囲内であれば、圧着部１９を第２収容部３３に問題なく収容することができる。したがって、この場合でも、１種類のプレート１７で対応することが可能である。
【００４２】
また、電圧検出用端子１５は、電気接触部２１が正極柱５及び負極柱７からそれぞれ離れて配置されるため、何らかの理由により正極柱５や負極柱７から電解液の液漏れが生じたとしても、その液漏れした電解液が第１のバスバ１３ａや第２のバスバ１３ｂを伝って電圧検出用端子１５に到達しにくい構造となっている。したがって、電解液が電圧検出用端子１５を介して他の電気部品などに浸入するのを防ぐことができ、電源装置の品質向上を図ることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、ナット４９ａ，４９ｂを締め付けるだけで、第１のバスバ１３ａと第２のバスバ１３ｂとの間に配置された電圧検出用端子１５（電気接触部２１）を、第１のバスバ１３ａと第２のバスバ１３ｂによって押圧することができるため、簡単な操作で、電圧検出用端子１５を強固に保持することができ、電気的な信頼性及び作業性を高めることができる。
【００４４】
また、特許文献１のように、電圧検出用端子に形成される穴に電極柱を通した状態でナットを電極柱のねじ溝に沿って締め付ける構造の場合、ナットの締め付け時に電圧検出用端子が共回りを起こし、その共回りした電圧検出用端子がプレートの収容部に押し付けられて変形するおそれがある。この点、本実施形態では、ナット４９が電圧検出用端子１５に直接接することがないため、ナット４９の締め付け時に電圧検出用端子１５の共回りを防ぐことができ、電圧検出用端子１５の変形や破損を防ぐことができる。
【００４５】
また、本実施形態の電圧検出用端子１５は、特許文献１に代表される従来の電圧検出用端子と比べて小さく形成することができるため、材料費を削減することができ、重量低減を図ることができる。
【００４６】
加えて、特許文献１では、電圧検出用端子をプレートの収容部にはめ込むことで保持する構造となっており、この構造が電圧検出用端子の組み込み作業の自動化を難しくする要因となっている。しかし、本実施形態によれば、電圧検出用端子１５の電気接触部２１を第１のバスバ１３ａの上に設置するだけでよいため、組み込み作業の自動化を容易に行うことができる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、互いに隣り合う電池３間で正極柱５と負極柱７の高さのばらつきが生じる場合でも、ナット４９を締め付けたときの第２のバスバ１３ｂの段差部が変形することにより高さのばらつきを吸収することができるため、電気接触部の保持力を高め、電気的な信頼性を高めることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、第１のバスバ１３ａと第２のバスバ１３ｂのうち、一方の第２のバスバ１３ｂをクランク状に形成して段差を設けているため、第１のバスバ１３ａと第２のバスバ１３ｂとの間には、段差部分に隙間が形成される。したがって、この隙間に電気接触部２１を配置して挟持することにより、第２のバスバ１３ｂの傾きを抑制することができるため、ナット４９ａ，４９ｂの締め付け作業を効率良く行うことができる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。
【００５０】
例えば、本実施形態では、電気接触部２１を四角筒状に形成しているため、第１のバスバ１３ａ及び第２のバスバ１３ｂとそれぞれ当接する部分の密着性を高めることができ、その結果、電気接触部２１の保持力を高め、電気的な信頼性を向上できるという利点がある。しかし、電気接触部２１は、第１のバスバ１３ａと第２のバスバ１３ｂとの間で電気接触部２１を所定の強度で保持することができる形状であれば、筒状に限られるものではなく、例えば、平板状に形成されていてもよい。これによれば、材料費を削減することができ、重量を低減できるというメリットがある。
【００５１】
また、本実施形態では、図１に示すように、第１のバスバ１３ａと第２のバスバ１３ｂをいずれも矩形に形成しているが、これに限られるものではなく、例えば、図４に示すように、第１のバスバ１３ａ及び第２のバスバ１３ｂをそれぞれ第１収納部２３にセットしたときに、第１収納部２３の四隅と対向する角部にそれぞれ面取りを施すようにしてもよい。これによれば、第１のバスバ１３ａ及び第２のバスバ１３ｂをそれぞれ第１収容部２３に収容するときの引っ掛かりを抑制して収納性を高めることができるため、作業効率の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  電池集合体
３  電池
５  正極柱
７  負極柱
１１  バスバモジュール
１３ａ  第１のバスバ
１３ｂ  第２のバスバ
１５  電圧検出用端子
１７  プレート
１９  圧着部
２１  電気接触部
２３  第１収容部
３３  第２収容部
４１ａ  第１の挿入穴
４１ｂ  第２の挿入穴
４３，４５  平板部
４７ａ，４７ｂ  突起部
４９ａ，４９ｂ  ナット
【図１】
0005926090.tif 000002
【図２】
0005926090.tif 000003
【図３】
0005926090.tif 000004
【図４】
0005926090.tif 000005
【図５】
0005926090.tif 000006