(57)【要約】【課題】本発明は、電圧検知線の配線作業が簡略化された接続部材及び電池モジュールを提供する。【解決手段】接続部材１９は、電極ポスト１２を有する単電池１１の前記電極ポスト１２が貫通される本体２０と、前記本体２０のうち貫通した前記電極ポスト１２を挟む位置に、前記電極ポスト１２が貫通する方向に突出して設けられた一対の巻き軸２２と、前記一対の巻き軸２２同士に掛け渡すように巻き付けられた電線２３からなると共に前記電極ポスト１２に溶接又はろう付けされる接続部２６と、前記接続部２６を構成する前記電線２３から延出された電圧検知部２７と、を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極ポストを有する単電池の前記電極ポストが貫通される本体と、前記本体のうち貫通した前記電極ポストを挟む位置に、前記電極ポストが貫通する方向に前記本体から突出して設けられた一対の巻き軸と、前記一対の巻き軸同士に掛け渡すように巻き付けられた電線からなると共に前記電極ポストに溶接又はろう付けされる接続部と、前記接続部を構成する前記電線から延出された電圧検知部と、を有する接続部材。
【請求項２】
前記本体には、前記電圧検知部を配索するための配索部が形成されており、前記配索部には前記電圧検知部が収容される配索溝が形成されている請求項１に記載の接続部材。
【請求項３】
前記接続部材は、並んで配される複数の前記本体同士が連結部によって互いに連結されてなる請求項１または請求項２記載の接続部材。
【請求項４】
前記連結部は撓み変形可能である請求項３に記載の接続部材。
【請求項５】
前記電線はエナメル線である請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の接続部材。
【請求項６】
電極ポストを有する単電池と、前記電極ポストが貫通される本体と、前記本体のうち貫通した前記電極ポストを挟む位置に、前記電極ポストが貫通する方向に前記本体から突出して設けられた一対の巻き軸と、前記一対の巻き軸同士に掛け渡すように巻き付けられた電線からなると共に前記電極ポストに溶接又はろう付けされる接続部と、前記接続部を構成する前記電線から延出された電圧検知部と、を有する電池モジュール。
【請求項７】
前記本体には、前記電圧検知部を配索するための配索部が形成されており、前記配索部には前記電圧検知部が収容される配索溝が形成されている請求項６に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記接続部材は、並んで配される複数の前記本体同士が連結部によって互いに連結されてなる請求項６または請求項７記載の電池モジュール。
【請求項９】
前記連結部は撓み変形可能である請求項８に記載の電池モジュール。
【請求項１０】
前記電線はエナメル線である請求項６ないし請求項９のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続部材及び電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電気自動車やハイブリッド車両に搭載される動力用の電池モジュールは、一般に、バスバーを介して多数の単電池を直列接続して構成されている。
【０００３】
近年、この種の電池モジュールでは、構成する単電池毎の端子電圧を測定し、より適切な充放電制御を達成することが試みられている。そのためには、各単電池の正負の端子に電圧検知線を接続する必要がある。
【０００４】
そこで従来、電池モジュールの電圧検知線は、下記特許文献１記載のように、絶縁被覆電線の先端を皮剥ぎして芯線に丸型端子を加締接続し、その丸型端子を単電池の電極ポストに嵌合し、電極ポストにバスバーと共にナットで共締めする構造が採用されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかし、従来のように、丸型端子を電線に繋いだ後に丸型端子とバスバーとを固定する構造では、電圧検知線の配線作業に手間がかかるという問題があった。
【０００７】
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、電圧検知線の配線作業が簡略化された接続部材及び電池モジュール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】
【０００８】
本発明は、接続部材であって、電極ポストを有する単電池の前記電極ポストが貫通される本体と、前記本体のうち貫通した前記電極ポストを挟む位置に、前記電極ポストが貫通する方向に前記本体から突出して設けられた一対の巻き軸と、前記一対の巻き軸同士に掛け渡すように巻き付けられた電線からなると共に前記電極ポストに溶接又はろう付けされる接続部と、前記接続部を構成する前記電線から延出された電圧検知部と、を有する。
【０００９】
また、本発明は、電池モジュールであって、電極ポストを有する単電池と、前記電極ポストが貫通される本体と、前記本体のうち貫通した前記電極ポストを挟む位置に、前記電極ポストが貫通する方向に前記本体から突出して設けられた一対の巻き軸と、前記一対の巻き軸同士に掛け渡すように巻き付けられた電線からなると共に前記電極ポストに溶接又はろう付けされる接続部と、前記接続部を構成する前記電線から延出された電圧検知部と、を有する。
【００１０】
本発明によれば、電極ポストを、接続部材の本体に貫通させる。その後、接続部を電極ポストに溶接又はろう付けする。これにより、電極ポストと、電線の接続部とを電気的に接続できる。この電線から電圧検知部が延出されており、この電圧検知部により、電極ポストにおける電圧信号を外部に取出すことができる。このように、本実施形態によれば、従来必要とされた、各電極ポストと、電圧検知線に接続された丸型端子とをナットで螺合するという作業が不要となるので、電圧を検知するための電線を電極ポストに接続する作業を省力化できる。
【００１１】
本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記本体には、前記電圧検知部を配索するための配索部が形成されており、前記配索部には前記電圧検知部が収容される配索溝が形成されていることが好ましい。
【００１２】
上記の態様によれば、電圧検知部を配索溝に収容することにより、電圧検知部の配索に難渋することが抑制される。
【００１３】
前記接続部材は、並んで配される複数の前記本体同士が連結部によって互いに連結されてなることが好ましい。
【００１４】
上記の態様によれば、接続部材は、本体が連結部によって互いに連結されてなるので、本体が連結されていない場合に比べて部品点数を少なくできる。
【００１５】
前記連結部は撓み変形可能であることが好ましい。
【００１６】
上記の態様によれば、電極ポスト間の交差寸法を、連結部が撓み変形することにより吸収できる。
【００１７】
前記電線はエナメル線であることが好ましい。
【００１８】
上記の態様によれば、溶接手法として超音波溶接、レーザー溶接、フュージング（熱カシメ）等を利用できる。これにより、エナメル線の絶縁被覆を溶接部分において逐一剥がす手間が不要になるという利点がある。しかも、溶接部以外の部分においては絶縁被覆が残るので、異物との接触による短絡を抑制できる。更に、絶縁被覆電線を用いる場合に比べて線束を細くできるから、電池モジュールを小型化できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電圧検知線の配線作業を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池モジュールの要部拡大側面図
【図２】ジョイント端子を示す斜視図
【図３】並べられた単電池の電極ポストに接続部材を組み付けた状態を示す斜視図
【図４】図３における要部拡大斜視図
【図５】接続部材を示す斜視図
【図６】本体及び配設部を示す斜視図
【図７】単電池を並べた状態を示す斜視図
【図８】電池ポストにジョイント端子を組み付ける工程を示す側面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態を図１ないし図８を参照しつつ説明する。本実施形態に係る電池モジュール１０は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されて、駆動用の電源として用いられる。
（単電池１１）
図３に示すように、電池モジュール１０は、複数個の単電池１１を横並びに配置し、且つ電気的に直列接続して用いられる。各単電池１１は、扁平な直方体形状をなしており、内部には図示しない発電要素が収容されている。なお、単電池１１は、隣り合う単電池１１において隣接する電極ポスト１２の極性が異なるように、配列されている。
【００２２】
図１に示すように、図１における単電池１１の上面には、一対の電極ポスト１２が突設されている。電極ポスト１２は正極ポスト１２Ａ及び負極ポスト１２Ｂからなる。正負の電極ポスト１２Ａ，１２Ｂは共に同一の構造を有する。電極ポスト１２の断面は、概ね四角形状をなすと共に、４つの角が面取りされた形状をなしている。電極ポスト１２の図１における上端部には、球形状をなす頭部１３が形成されている。
【００２３】
（ジョイント端子１４）
図１に示すように、各単電池１１の電極ポスト１２は、ジョイント端子１４によって電気的に直列接続されている。ジョイント端子１４は金属板材を所定の形状にプレス加工してなる。ジョイント端子１４は全体として、図１における左右方向に細長い形状をなしている。
【００２４】
図２に示すように、ジョイント端子１４は、上板１５と、上板１５から図２における下方に延出されて、正極ポスト１２Ａ及び負極ポスト１２Ｂをそれぞれ挟持する一対の挟持部１６と、を有する。
【００２５】
図２に示すように、上板１５は略長方形の板状をなしている。また、挟持部１６は、図２における上方から見て、略Ｕ字形状をなしている。挟持部１６は、ジョイント端子１４の長手方向（図２における右手前側から左奥側へ向かう方向）について内側に位置する端部が折り曲げられると共に、外側に位置する端部が二股に分かれている。挟持部１６は、ジョイント端子１４の長手方向の内側に位置する端部を支点として、外側に位置する端部が、互いに接近、及び離間する方向に弾性変形可能になっている。
【００２６】
挟持部１６を構成する壁部には、電極ポスト１２の頭部１３が嵌まる受け孔１７が、壁部を貫通して形成されている。また、挟持部１６を構成する壁部には、図２における下縁から受け孔１７にかけて、電極ポスト１２の頭部１３を案内する案内溝１８が形成されている。
【００２７】
図１に示すように、ジョイント端子１４が電極ポスト１２に接続された状態では、挟持部１６は電極ポスト１２の頭部１３を弾性的に挟持する。これにより、正極ポスト１２Ａと負極ポスト１２Ｂとが、ジョイント端子１４によって電気的に接続される。
【００２８】
上記の状態において、電極ポスト１２の頭部１３は、挟持部１６の受け孔１７の内部に嵌まり込んだ状態になっている。なお、図１における左側に位置する受け孔１７は図１における左右方向にやや細長い長孔形状をなしている。これにより、正極ポスト１２Ａと負極ポスト１２Ｂとが公差の範囲内で位置ずれした場合でも、図１における左側に位置する受け孔１７内に嵌まり込んだ頭部１３が変位することにより、上記の位置ずれを吸収できるようになっている。
【００２９】
（接続部材１９）
図３に示すように、隣り合う単電池１１同士において隣接する電極ポスト１２同士は、図３において左手前側から右奥側に向かって、２列に並ぶように配列されている。電極ポスト１２には接続部材１９が接続されている。
【００３０】
図６に示すように、接続部材１９は、合成樹脂製の本体２０を備える。本体２０は略矩形状の板状をなしている。本体２０には電極ポスト１２が貫通される貫通孔２１が形成されている。
【００３１】
図３に示すように、電極ポスト１２は、本体２０の貫通孔２１内に、図３における上方に貫通している。本体２０には、隣り合う単電池１１において隣接する電極ポスト１２の並ぶ方向（図３において左手前側から右奥側へ向かう方向）について外側の位置に、一対の巻き軸２２が、電極ポスト１２が本体２０を貫通する方向（図３における上方）に突出して設けられている。
【００３２】
図６に示すように、一対の巻き軸２２の断面は半円形状をなしており、巻き軸２２のうち互いに対向する側が平面となるように配されている。
【００３３】
図５に示すように、一対の巻き軸２２には、巻き軸２２同士に掛け渡すようにして電線２３が巻き付けられている。本実施形態においては、この電線２３はエナメル線２４からなる。エナメル線２４としては、例えば、直径０．６ｍｍの銅導体に厚さ１４μｍのポリアミドイミド系樹脂の絶縁被覆を形成したものを利用できる。電線２３を巻き軸２２間に巻回する回数は、電線２３に流れる電流値と、電線２３の導体断面積により決定できる。
【００３４】
図５における巻き軸２２の上端部には、巻き軸２２よりも拡径された拡径部２５が形成されている。拡径部２５は、図５における上方からみて半円形状をなしている。この拡径部２５により、巻き軸２２に巻回された電線２３が図５における上方から抜けてしまうことが抑制されるようになっている。
【００３５】
図４に示すように、巻き軸２２に巻回された電線２３は、電極ポスト１２に溶接されて、電極ポスト１２間を電気的に接続する接続部２６とされる。本実施形態においては、電線２３は、電極ポスト１２に超音波溶接されている。この超音波溶接によれば、超音波振動によりエナメル線２４の絶縁被覆が除去されるので、溶接前に絶縁被覆を剥離する作業が不要となる。これにより、溶接作業の効率を向上させることができる。また、溶接手法としては、フュージング（熱カシメ）、レーザー溶接、抵抗溶接等、必要に応じて任意の手法を用いることができる。
【００３６】
図４に示すように、巻き軸２２の基部からは、接続部２６を構成する電線２３が延出されており、延出された部分が電圧検知部２７とされる。電圧検知部２７の他端は、図示しないＥＣＵに接続されている。電圧検知部２７は、電極ポスト１２の電圧信号を検知してＥＣＵに電圧信号を伝達するようになっている。これにより、電極ポスト１２の電圧測定が可能となっている。
【００３７】
図６に示すように、本体２０には、図６における右手前側に延びて、配索部２８が形成されている。この配索部２８には、上述した電圧検知部２７が配索されるようになっている。図６における配索部２８の上面には、左手前側から右奥側に向かって延びる複数の配索溝２９が形成されている。それぞれの配索溝２９の内部には、電圧検知部２７が１つずつ収容されるようになっている。
【００３８】
図６に示すように、配索部２８に形成された複数の配索溝２９は、図６における右手前側から左奥側に向かう方向に並んで形成されている。配索溝２９は、電圧検知部２７を収容し、且つ保持可能な寸法に形成されている。すなわち、配索溝２９の底部は、電圧検知部２７の直径と同じか、やや大きな径寸法を有する半円形状をなすと共に、上部は、電圧検知部２７の直径よりもやや小さな間隔を有して離間するようになっている。これにより、電圧検知部２７が配索溝２９から外れることが抑制される。
【００３９】
図６に示すように、接続部材１９は、複数の本体２０同士が合成樹脂製の連結部３０で連結されることにより一体に形成されている。上記の連結部３０は板状をなしている。また、連結部３０は、図６における上方に凸形状をなしており、撓み変形可能に形成されている。
【００４０】
（作用、効果）
続いて、本実施形態の作用、効果について以下に説明する。まず、接続部材１９の製造工程の一例を示す。まず、本体２０及び連結部３０を合成樹脂材により成形する。
【００４１】
続いて、電線２３を、一対の巻き軸２２に掛け渡すようにして巻き付ける。
【００４２】
その後、巻き軸２２に巻回した電線２３から電圧検知部２７を延出し、配索部２８の配索溝２９に収容する。この作業を各電圧検知部２７に対して行い、複数の電圧検知部２７を配索部２８の各配索溝２９内にまとめて配索する。
【００４３】
続いて、図７に示すように、複数の単電池１１を並べて配する。このとき、隣り合う電極ポスト１２が、２列に並ぶようにする。
【００４４】
続いて、図３に示すように、本体２０及び配索部２８が、単電池１１側に位置する姿勢で、本体２０の貫通孔２１内に電極ポスト１２を貫通させる。その後、接続部２６を電極ポスト１２に溶接する。さらに、図３において左奥側に位置する電極ポスト１２の列についても、上記と同様の操作を実行する。
【００４５】
その後、図８に示すように、ジョイント端子１４を、電極ポスト１２の頭部１３に、上方から（図中の矢線方向から）嵌合させる。すると、電極ポスト１２の頭部１３が、挟持部１６の受け孔１７内に嵌まり込んで、挟持部１６により挟持される。これにより隣り合う単電池１１の電極ポスト１２同士が電気的に接続される。以上により、本実施形態に係る電池モジュール１０が完成する。
【００４６】
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態によれば、まず、電極ポスト１２を、接続部材１９の本体２０に設けられた貫通孔２１に貫通させる。その後、接続部２６を電極ポスト１２に溶接する。これにより、電極ポスト１２と、電線２３の接続部２６とを電気的に接続できる。この電線２３から電圧検知部２７が延出されており、この電圧検知部２７は図示しないＥＣＵに接続されている。この結果、電極ポスト１２における電圧信号を外部に取出すことができる。このように、本実施形態によれば、従来必要とされた、各電極ポスト１２と、電圧検知線に接続された丸型端子とをナットで螺合するという作業が不要となるので、電圧を検知するための電線２３を電極ポスト１２に接続する作業を省力化できる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、電圧検知部２７を配索溝２９に収容することにより、電圧検知部２７の配索に難渋することが抑制される。特に、高電圧を得るために多数の単電池１１を並べて使用する電池モジュール１０の場合には、電圧検知部２７も多数となるため、このような電池モジュール１０に適用する場合に有効である。
【００４８】
また、本実施形態によれば、接続部材１９は、並んで配される複数の本体２０同士が連結部３０によって互いに連結されてなる。これにより、複数の本体２０がそれぞれ別体に形成される場合に比べて部品点数を少なくできる。
【００４９】
さらに、上記の連結部３０は撓み変形可能に形成されているから、電極ポスト１２間の交差寸法を、連結部３０が撓み変形することにより吸収できる。この構成は、多数の単電池１１が使用される電池モジュール１０において、単電池１１間の配置に関する寸法公差や、単電池１１に設けられた電極ポスト１２の寸法交差等が積み重なって、公差が比較的に大きくなる場合に有効である。
【００５０】
また、本実施形態においては、電線２３はエナメル線２４であるから、溶接手法として超音波溶接、レーザー溶接、フュージング（熱カシメ）等を利用できる。これにより、エナメル線２４の絶縁被覆を溶接部分において逐一剥がす手間が不要になるという利点がある。しかも、溶接部以外の部分においては絶縁被覆が残るので、電圧検知部２７同士が接触しても絶縁性を保持できる。更に、絶縁被覆電線２３を用いる場合に比べて線束を細くできるから、電池モジュール１０を小型化できる。
【００５１】
＜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）本実施形態においては、電極ポスト１２同士は、ジョイント端子１４により接続される構成としたが、これに限られず、必要に応じて任意の構成により接続できる。例えば、電極ポストの上端部に円柱部を設け、この円柱部の外周面にねじ山を形成し、一対の貫通孔を形成したバスバーの貫通孔のそれぞれに電極ポストを貫通させた後に、ナットでバスバーと電極ポストとを締結し、これにより、電極ポスト同士をバスバーによって電気的に接続する構成としてもよい。
（２）本実施形態においては、電線２３としてエナメル線２４を用いたが、これに限られず、被覆電線２３を用いてもよい。この場合、巻き軸２２に巻回する部分の絶縁被覆を予め剥がしておき、その部分の芯線を巻き軸２２に巻き付けた後、電極ポスト１２に溶接すればよい。
（３）本実施形態においては、電極ポスト１２と接続部２６とは溶接により電気的に接続する構成としたが、これに限られず、ろう付け、半田付け等により接続してもよい。
（４）本実施形態においては、接続部材１９は、複数の本体２０が連結されて一体に形成される構成としたが、これに限られず、各本体２０は別体に構成される構成としてもよい。
（５）また、本体２０は、電極ポスト１２が貫通可能な構成を有していればよいのであって、例えば、本体２０の端縁から延びて形成されると共に、電極ポスト１２が貫通可能なスリットが本体２０に設けられていてもよい。
（６）本実施形態においては、複数の単電池１１を直列接続する際に用いたが、並列接続する際に用いてもよい。
（７）本実施形態においては、本体２０同士が連結部３０で連結される構成としたが、これに限られず、配索部２８同士が連結部３０で連結される構成としてもよい。
（８）また、配索部２８は、剛体であってもよい。
（９）単電池１１と接続部材１９は、本体２０には孔を設けると共に、単電池１１には、上記の孔に貫通されて本体２０に係合する係止爪を設ける構成としてもよい。
（１０）電極ポスト１２の断面は、円形、長円形でもよく、また、三角形、五角形等の多角形状でもよく、任意の形状とすることができる。なお、電極ポスト１２は、接続部２６が溶接又はろう付けされる部分に平面を有する形状が好ましい。
【符号の説明】
【００５２】
１０…電池モジュール
１１…単電池
１２…電極ポスト
１９…接続部材
２０…本体
２２…巻き軸
２３…電線
２４…エナメル線
２６…接続部
２７…電圧検知部
２８…配索部
２９…配索溝
３０…連結部
【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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