(57)【要約】【課題】中心軸に交差する方向に誤差があっても、簡単な構造で無理なく連結する。ケースの定位置に収納して無理なく簡単にバスバー等を連結する。【解決手段】電池モジュールは、端部に出力端子２０を連結している。電池モジュールは、球関節２１を介して出力端子２０を電池１０の端部に連結している。【効果】電池モジュールと出力端子との中心軸に交差する方向のずれを球関節で吸収して、出力端子を無理なくバスバー等に連結できる。簡単な構造としながら、中心軸に交差する方向に誤差のある電池モジュールを、ケースの定位置に配置しなから、無理なく連結できる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部に出力端子(20)を連結している電池モジュールであって、出力端子(20)が球関節(21)を介して電池(10)の端部に連結されてなる電池モジュール。
【請求項２】
球関節(21)と出力端子(20)が、電池(10)の端部に溶接して連結されると共に、金属板を球面状としてなる球面部(22A)を電池端面から離した位置に配置している接続金具(22)と、この接続金具(22)の球面部(22A)の内面に摺動できるように配設している球面体(23)と、この球面体(23)に固定されて球面部(22A)に設けている貫通孔(26)に挿通されているボルト(24)と、このボルト(24)にねじ込まれるナット(25)とを備え、球面体(23)を球面部(22A)の内面に摺動させて、ボルト(24)の方向を変化するようにしてなる請求項１に記載される電池モジュール。
【請求項３】
ボルト(24)の先端に回り止め(24A)を設けている請求項２に記載される電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端部に接続用の出力端子を連結している電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池モジュールは、主としてハイブリッドカー等の電動車両のように大出力が要求される電源装置に使用される。この電池モジュールは、複数の充電できる電池を直列に直線状に連結している。電源装置は、複数の電池モジュールを並べてケースに収納する。電池モジュールは、バスバーを介して互いに接続される。電池モジュールは、両端にバスバーを連結する出力端子を固定している。バスバーで連結される電池モジュールは、ケースの定位置に配置される。
【０００３】
隣接する電池モジュールをバスバーで連結して、ケースの定位置に電池モジュールを配置する電源装置は、電池モジュールに寸法誤差があると、それを吸収しながらケースの定位置に配置するのが難しい。たとえば、隣接して配設している電池モジュールに長さの差があると、バスバーで連結する状態で短い電池モジュールには無理な引張力が作用し、長い電池モジュールには圧縮力が作用する欠点がある。電池モジュールは、複数の二次電池を直線状に連結しているので、二次電池に長さの寸法誤差があると全長にばらつきができる。たとえば、ハイブリッドカーに使用されるニッケル−水素電池は、長さの寸法誤差を最大で＋−０．３ｍｍとしている。この二次電池を６個、直線状に連結する電池モジュールは、寸法誤差の最大値が＋−１．８ｍｍにもなる。最も長いものと短いものとで約３ｍｍもの寸法誤差が発生する。このように、長さが違う電池モジュールを隣に平行に配設してバスバーでしっかりと連結すると、長いものと短いものとで相当に無理な力が作用する。
【０００４】
この欠点を解消する電池モジュールは開発されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００３−２２９１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、電池モジュールを直列に接続してケースに収納する電源装置を記載する。この電源装置は、複数の電池を直線状に連結している複数の電池モジュールをケースの定位置に配置する。各々の電池モジュールは、バスバーで接続している。電池モジュールは、両端に、電池端面に対して垂直に突出する金属板の出力端子を固定している。電源装置は、隣接する電池モジュールの出力端子を金属板のバスバーで連結している。この電池モジュールは、出力端子に、バスバーを連結する止ネジを挿通する貫通孔を設けて、貫通孔を電池モジュールの長さ方向に伸びる細長い長孔として、電池モジュールの長さのばらつきを吸収する。したがって、この電池モジュールは、電池の長さ方向の寸法誤差、すなわち中心軸の方向の誤差を吸収できる。しかしながら、この構造の電池モジュールは、中心軸に直交する方向のずれを吸収できない。複数の電池を直列に接続してその両端に出力端子を固定して製作される電池モジュールは、各々の電池と出力端子との相対位置が中心軸に直交する方向にもずれる。電池を完全な直線状に連結するのが難しく、また、出力端子を連結するときにも誤差が発生するからである。この方向に誤差のある電池モジュールをケースの定位置に配置して、出力端子にバスバーを連結するとき、電池モジュールに曲げ力等の無理な力が作用して、電池に損傷を与える。
【０００６】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、中心軸に交差する方向に誤差があっても、簡単な構造で無理なく連結できると共に、ケースの定位置に収納して無理なく簡単にバスバー等を連結できる電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電池モジュールは、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
本発明の請求項１の電池モジュールは、端部に出力端子２０を連結している。電池モジュールは、球関節２１を介して出力端子２０を電池１０の端部に連結している。
【０００８】
本発明の請求項２の電池モジュールは、球関節２１と出力端子２０を、電池１０の端部に溶接して連結している。球関節２１と出力端子２０は、金属板を球面状としてなる球面部２２Ａを電池端面から離した位置に配置している接続金具２２と、この接続金具２２の球面部２２Ａの内面に摺動できるように配設している球面体２３と、この球面体２３に固定されて球面部２２Ａに設けている貫通孔２６に挿通されているボルト２４と、このボルト２４にねじ込まれるナット２５とを備えている。この球関節２１と出力端子２０は、球面体２３を球面部２２Ａの内面に摺動させて、ボルト２４の方向を変化するようにしている。
【０００９】
さらに、本発明の請求項３の電池モジュールは、ボルト２４の先端に回り止め２４Ａを設けている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電池モジュールは、球関節を介して出力端子を連結している。球関節は、出力端子の方向を自由に変更できる。このため、電池モジュールと出力端子との中心軸に交差する方向のずれを球関節で吸収して、出力端子を無理なくバスバー等に連結できる。さらに、本発明の電池モジュールは、出力端子を球関節を介して電池に連結しているので、簡単な構造としながら、中心軸に交差する方向に誤差のある電池モジュールを、ケースの定位置に配置しなから、無理なく連結できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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池モジュールを例示するものであって、本発明は電池モジュールを以下のものに特定しない。
【００１２】
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。
【００１３】
図１の電池モジュールは、複数の電池１０を直列に直線状に連結している。電池１０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二次電池である。図の電池１０は円筒型電池であるが、角型電池とすることもできる。
【００１４】
電池１０は、図２の断面図に示すように、外装缶１１の開口部を封口板１２で気密に密閉している。外装缶１１と封口板１２は金属板である。外装缶１１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１２は、中央に凸部電極１３を溶接している。外装缶１１は、内部に電極（図示せず）を内蔵している。さらに、電解液も充填している。外装缶１１は、開口部の端部をかしめ加工して封口板１２を気密に固定している。封口板１２は、ガスケット１４を介して外装缶１１のかしめ部に挟着されて気密に固定される。ガスケット１４は絶縁材のゴム状弾性体で、封口板１２と外装缶１１とを絶縁すると共に、封口板１２と外装缶１１との隙間を気密に閉塞する。封口板１２の周縁にはカシメ凸条１５が設けられる。この電池１０は、封口板１２を第１の電極として、外装缶１１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。
【００１５】
電池モジュールは、図２に示すように、電池１０の間に接続体３０を配設している。接続体３０は、隣接する電池１０を直列に直線状に連結する。図の電池モジュールは、一方の電池１０の封口板１２と他方の電池１０の外装缶１１の底面とを接続体３０で接続している。接続体３０は、金属板をプレス成形したもので、対向して配設される電池１０の電池端面に溶接して接続されて、電池１０を直列に電気接続する。
【００１６】
図３と図４は接続体３０を示している。図３は平面図、図４は断面図である。これ等の接続体３０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３１を設けている。両面に突出している溶接凸部３１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１０を直列に接続する。図の接続体３０は、中心孔３２を設けて、ここに凸部電極１３を配設している。
【００１７】
図３と図４に示す接続体３０は、図２に示すように、電池端面に設けられているカシメ凸条１５の内形よりも外形を小さくしている。二次電池１０は、封口板１２を第１の電極、外装缶１１を第２の電極としているので、封口板１２に接続される接続体３０が外装缶１１の一部であるカシメ凸条１５に接触するとショートする。この接続体３０は、外周縁とカシメ凸条１５との間に隙間を設けて、接続体３０がカシメ凸条１５に接触してショートするのを阻止している。接続体３０は、位置がずれるとカシメ凸条１５に接触するので、接続体３０を保持キャップ４０で定位置に保持している。
【００１８】
この接続体３０は、同一の円周上に複数の溶接凸部３１を設けている。溶接凸部３１は、交互に反対面、図４において上下に突出している。反対面に突出する溶接凸部３１は、対向して配設される電池端面に溶接して接続される。
【００１９】
電池モジュールは、その両端に、電池端面に対して垂直に突出する出力端子２０を固定している。出力端子２０は、球関節２１を介して電池１０の端部に連結している。図５ないし図８の球関節２１と出力端子２０は、電池１０の端部に溶接して連結される接続金具２２と、この接続金具２２の内面に摺動できるように配置している球面体２３と、この球面体２３に一端を固定しているボルト２４と、ボルト２４にねじ込こまれてバスバー５０を連結するナット２５とを備える。
【００２０】
図５と図６は、電池１０の外装缶１１の底面に接続される出力端子２０を示し、図７と図８は電池１０の封口板１２に接続される出力端子２０を示している。これ等の接続金具２２は、球面体２３を内面に摺動させる球面部２２Ａと、球面部２２Ａの外周に設けている電池１０の接続部２２Ｂとを有する。
【００２１】
球面部２２Ａは、金属板を球面に沿う形状に成形している。球面部２２Ａは、内面に配設する球面体２３を摺動させて、ボルト２４を傾動させる。したがって、球面部２２Ａは中央にボルト２４を挿通する貫通孔２６を設けている。貫通孔２６は、球面体２３を球面部２２Ａに摺動させて、ボルト２４を所定の角度に傾動できるように、ボルト２４の外径よりも内径を大きくしている。
【００２２】
接続部２２Ｂは、電池１０に抵抗溶接して固定される。図５と図６の出力端子２０は、接続部２２Ｂを円筒状とする。円筒状の接続部２２Ｂは、外装缶１１の底部を挿入する。接続部２２Ｂは、スポット溶接やシーム溶接等の抵抗溶接によって外装缶１１に固定される。この接続部２２Ｂは、外装缶１１の底部を挿入するために、内径を外装缶１１の外径にほぼ等しく、正確にはわずかに大きくしている。
【００２３】
図７と図８の出力端子２０は、接続部２２Ｂを円盤状としている。この接続部２２Ｂは、スポット溶接等の抵抗溶接で封口板１２に固定される。この接続部２２Ｂは、外装缶１１に接触しないように封口板１２に固定される。したがって、この接続部２２Ｂは、外径を外装缶１１のカシメ凸条１５の内径よりも小さくしている。さらに、この接続部２２Ｂは、封口板１２にスポット溶接する部分に突起２７を設けており、この突起２７を封口板１１に溶接している。
【００２４】
接続金具２２は、接続部２２Ｂを電池１０の外装缶１１や封口板１２に接続する状態で、球面体２３を電池１０の電極端子から離している。球面体２３を球面部２２Ａの内面に摺動させてボルト２４を所定の範囲に傾動させるためである。図５と図６に示す接続金具２２は、接続部２２Ｂと球面部２２Ａとの間に立上部２２Ｃを設けて球面体２３を電極端子から離している。さらに、接続金具２２に立上部２２Ｃを設ける構造は、電池モジュールの長さ方向の誤差を吸収できる特長がある。それは、立上部２２Ｃによって球面部２２Ａの周囲の平面部２２Ｄと電極端子との間に隙間が形成されており、平面部２２Ｄを電極方向に変形させて、平面部２２Ｄの変形量で電池モジュールの長さ方向の誤差を吸収できるからである。ただ、接続金具は、図示しないが、必ずしも立上部を設ける必要はない。立上部のない接続金具は、プレス成形を簡単にして製造コストを低減できる。
【００２５】
球面体２３は金属ブロックで、接続金具２２の球面部２２Ａの内面に接触する部分を球面に沿う形状としている。球面体２３は、球面の中心に、球面の半径方向にボルト２４を固定している。
【００２６】
ボルト２４は金属製で、表面に雄ネジを設けている。ボルト２４は、ナット２５をねじ込むときに回転しないように、先端に回り止め２４Ａを設けている。図のボルト２４は、先端にドライバーの先端を挿入する溝を設けて回り止め２４Ａとしている。図の回り止め２４Ａは、マイナスドライバーを挿入する直線状の溝である。回り止めは、プラスドライバーを挿入するプラス溝とすることもできる。また、回り止めは、ボルトの先端にネジ山の外径よりも細いロッドを突出させて回り止めとすることもできる。この回り止めは、ロッドを回転しないように挟着して、ナットをねじ込むことができる。回り止めのロッドは、四角形等の多角形とし、あるいは楕円形として、挟着してより回り難くできる。
【００２７】
以上の電池モジュールは、ケース（図示せず）の定位置に配設されて、図９に示すように、出力端子２０にバスバー５０が連結される。バスバー５０は、隣接する電池モジュールを、直列にあるいは並列に接続する。電池モジュールを連結するバスバー５０は、出力端子２０のボルト２４を挿通する連結孔５１を貫通して設けている。
【００２８】
電池モジュールは、以下のようにしてバスバー５０を連結する。
(1)  電池モジュールの出力端子２０であるボルト２４がバスバー５０の連結孔５１に挿通される。このとき、球面体２３が接続金具２２の球面部２２Ａの内面を摺動して、出力端子２０のボルト２４が傾動される。自由に傾動するボルト２４は、バスバー５０の連結孔５１に無理なく挿通される方向に向けられる。
(2)  図５と図７に示すように、ボルト２４にナット２５がねじ込まれる。ナット２５は、バスバー５０と接続金具２２の球面部２２Ａを挟着する。ナット２５と球面体２３で挟着されたバスバー５０は、接続金具２２に密着して、接続金具２２に確実に電気接続される。接続金具２２は、電池１０の外装缶１１や封口板１２に溶接して連結しているので、バスバー５０は、電池１０の外装缶１１や球面部２２Ａに電気接続される。また、ナット２５と球面体２３がバスバー５０と接続金具２２を挟着して、球面体２３と接続金具２２と球面部２２Ａとは特定の姿勢に固定される。球面体２３が固定されるので、球面体２３に固定しているボルト２４も特定の方向に固定される。すなわち、ボルト２４は無理なくバスバー５０の連結孔５１に挿通される姿勢で固定される。したがって、電池モジュールは、図６と図８に示すように、出力端子２０に無理な力が作用しない方向にボルト２４の方向を調整して、バスバー５０に連結される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例にかかる電池モジュールの一部拡大斜視図である。
【図２】図１に示す電池モジュールの電池の連結構造を示す拡大断面側面図である。
【図３】接続体の平面図である。
【図４】図３に示す接続体のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】電池の外装缶の底面に接続される出力端子を示す拡大断面側面図である。
【図６】図５に示す出力端子のボルトの方向を調整する状態を示す拡大断面側面図である。
【図７】電池の封口板に接続される出力端子を示す拡大断面側面図である。
【図８】図７に示す出力端子のボルトの方向を調整する状態を示す拡大断面側面図である。
【図９】電池モジュールをバスバーで連結する状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０…電池
１１…外装缶
１２…封口板
１３…凸部電極
１４…ガスケット
１５…カシメ凸条
２０…出力端子
２１…球関節
２２…接続金具              ２２Ａ…球面部
２２Ｂ…接続部
２２Ｃ…立上部
２２Ｄ…平面部
２３…球面体
２４…ボルト                ２４Ａ…回り止め
２５…ナット
２６…貫通孔
２７…突起
３０…接続体
３１…溶接凸部
３２…中心孔
４０…保持キャップ
５０…バスバー
５１…連結孔
【図１】
2007035418.tif 000003
【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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