(57)【要約】【課題】互いに接続される両電極間の距離の公差を吸収する。【解決手段】本発明は、一端に正の電極１３が設けられ、他端に負の電極１４が設けられ、正の電極１３が一列に並ぶとともに負の電極１４が一列に並ぶように設けられた複数の単電池１１と、隣り合う両単電池１１間における一方の正極１３と他方の負極１４とを導通可能に接続することにより隣り合う両単電池１１が対向する方向に対して斜め方向に配置された複数の圧着電線２０と、複数の圧着電線２０を一括して収容する電線収容部材３０とを備え、この電線収容部材３０に収容された各圧着電線２０をその圧着電線２０と対応する両電極１３，１４間に一括して配置し、各圧着電線２０を各電極１３，１４にそれぞれ接続することにより複数の単電池１１が直列に接続されている構成としたところに特徴を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に正の電極が設けられ、他端に負の電極が設けられ、前記正の電極が一列に並ぶとともに前記負の電極が一列に並ぶように設けられた複数のバッテリと、
隣り合う両バッテリ間における一方の前記電極と他方の前記電極とを導通可能に接続することにより前記隣り合う両バッテリが対向する方向に対して斜め方向に配置された複数の電線と、
前記複数の電線を一括して収容するケースとを備え、
このケースに収容された各電線をその電線と対応する両電極間に一括して配置し、前記各電線を前記各電極にそれぞれ接続することにより前記複数のバッテリが直列に接続されていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記電線は、芯線が絶縁被覆で覆われた構成であって、前記電線の一部には、前記絶縁被覆が除去されることで前記芯線が露出されており、この露出された芯線に端子を予め圧着接続し、各端子を前記両電極にそれぞれ接続することにより前記両電極が前記電線を介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記ケースは、複数の前記端子を個別に保持する複数の端子保持部と、隣り合う両端子保持部を連結する連結部とを備えて構成され、前記連結部は、前記隣り合う両端子保持部間の距離を調整可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記連結部は、薄肉のヒンジとされていることを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記複数のバッテリは同一の形状とされ、前記正の電極の並び方向と前記隣り合う両バッテリが対向する方向とは同一とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項６】
一端に正の電極、他端に負の電極を設けたバッテリを同じ向きに重ね合わせてなるバッテリ集合体における前記バッテリが直列に接続された電池の接続構造であって、
隣り合う両バッテリ間における一方の前記電極と他方の前記電極とを導通可能に接続することにより前記隣り合う両バッテリが対向する方向に対して斜め方向に配置された複数の電線と、
前記複数の電線を一括して収容するケースとを備えた電池の接続構造。
【請求項７】
前記電線は、芯線が絶縁被覆で覆われた構成であって、前記電線の一部には、前記絶縁被覆が除去されることで前記芯線が露出されており、この露出された芯線に端子を予め圧着接続し、各端子を前記両電極にそれぞれ接続することにより前記両電極が前記電線を介して接続されることを特徴とする請求項６に記載の電池の接続構造。
【請求項８】
前記ケースは、前記各端子を個別に保持する複数の端子保持部と、隣り合う両端子保持部を連結する連結部とを備えて構成され、前記連結部は、前記隣り合う両端子保持部間の距離を調整可能に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の電池の接続構造。
【請求項９】
前記連結部は、薄肉のヒンジとされていることを特徴とする請求項８に記載の電池の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールおよび電池の接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、正の電極と負の電極を有するバッテリを交互に逆向きに並べたバッテリ集合体の接続構造として、下記特許文献１に記載のものが知られている。このものは、隣接する両バッテリ間で正の電極と負の電極とが並んで配置されており、隣り合う両電極を一枚のバスバーで接続する構成とされている。各バスバーは、対応するバスバー収容部内に配置されており、バスバー収容部とこれに収容されたバスバーとによってバッテリに対する接続部が構成されている。さらに、所定の数の接続部毎に、電極とバスバーとの位置ずれを調整するためのピッチ調整手段が設けられており、このピッチ調整手段によって所定の数の接続部間における位置ずれを調整可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７０７５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の構成では、ピッチ調整手段が所定の数の接続部毎にしか設けられておらず、隣り合う両電極が一枚のバスバーで接続される構成とされているため、互いに接続される両電極間ピッチの公差を吸収することができない。また、バッテリの膨張、収縮の程度によっては、複数のバスバーを複数のバッテリに対して一括して組み付けることができなくなり、バスバーと電極の接続作業が困難になる。加えて、バッテリ集合体が車両に搭載された際、温度変化に伴うバッテリの膨張、収縮によってバスバーと電極の接点部が摺動摩耗し、接触抵抗が増大するなどのおそれがあった。
【０００５】
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、互いに接続される両電極間の距離の公差を吸収することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、一端に正の電極が設けられ、他端に負の電極が設けられ、正の電極が一列に並ぶとともに負の電極が一列に並ぶように設けられた複数のバッテリと、隣り合う両バッテリ間における一方の電極と他方の電極とを導通可能に接続することにより隣り合う両バッテリが対向する方向に対して斜め方向に配置された複数の電線と、複数の電線を一括して収容するケースとを備え、このケースに収容された各電線をその電線と対応する両電極間に一括して配置し、各電線を各電極にそれぞれ接続することにより複数のバッテリが直列に接続されている構成としたところに特徴を有する。
【０００７】
また、本発明は、一端に正の電極、他端に負の電極を設けたバッテリを同じ向きに重ね合わせてなるバッテリ集合体におけるバッテリが直列に接続された電池の接続構造であって、隣り合う両バッテリ間における一方の電極と他方の電極とを導通可能に接続することにより隣り合う両バッテリが対向する方向に対して斜め方向に配置された複数の電線と、複数の電線を一括して収容するケースとを備えた構成としたところに特徴を有する。
【０００８】
このような構成によると、隣り合う両バッテリ間において両電極を電線で接続するようにしたから、電線を撓み変形させることにより両電極間の距離の公差を吸収することができる。したがって、ケースに収容された各電線をその電線と対応する両電極間に一括して配置し、各電線を電極に対して円滑に接続することができる。さらに、バッテリ集合体が車両に搭載された際にも、電線を撓み変形させることによって温度変化に伴う両電極間の距離の公差を吸収できるため、電線と電極の接点部が摺動摩耗することはなく、接触抵抗を安定化させることができる。
【０００９】
本発明の実施の態様として、以下の構成が好ましい。
電線は、芯線が絶縁被覆で覆われた構成であって、電線の一部には、絶縁被覆が除去されることで芯線が露出されており、この露出された芯線に端子を予め圧着接続し、各端子を両電極にそれぞれ接続することにより両電極が電線を介して接続されている構成としてもよい。
このような構成によると、電線を電極に直接接続するのではなく、端子を電極に接続することによって電線を電極に接続することができる。
【００１０】
ケースは、複数の端子を個別に保持する複数の端子保持部と、隣り合う両端子保持部を連結する連結部とを備えて構成され、連結部は、隣り合う両端子保持部間の距離を調整可能に設けられている構成としてもよい。
このような構成によると、連結部によって隣り合う両端子保持部間の距離を調整できるようにしたため、電線の両端子がそれぞれ端子保持部に保持された状態であっても電線の自由な撓み変形動作を担保することができる。
【００１１】
連結部は、薄肉のヒンジとされている構成としてもよい。
このような構成によると、ヒンジによって隣り合う両端子保持部間の距離を調整できるため、簡易な構成で連結部を構成できる。
【００１２】
複数のバッテリは同一の形状とされ、正の電極の並び方向と隣り合う両バッテリが対向する方向とは同一とされている構成としてもよい。
このような構成によると、正の電極の並び方向におけるバッテリ集合体の寸法を小型化することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、互いに接続される両電極間の距離の公差を吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態における電池モジュールを示す平面図
【図２】図１の一部を拡大して示した図
【図３】箱部の内部構造を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図３の図面を参照しながら説明する。本実施形態における電池モジュールは、例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車等の駆動源として使用されるものである。具体的には図１に示すように、電池モジュールは、複数の単電池（本発明の「バッテリ」の一例）１１を並べて配置してなるバッテリ集合体１０と、隣り合う両単電池１１を導通可能に接続する複数の圧着電線２０と、これらの圧着電線２０を一括して収容する電線収容部材（本発明の「ケース」の一例）３０とを備えて構成されている。なお、以下の説明における上下方向は図３を基準とする。
【００１６】
単電池１１は小型の角形バッテリであって、リチウムイオン電池として周知の構造を有している。この単電池１１は、内部に発電要素（図示せず）が収容された本体部１２と、正の電極（以下「正極」という）１３と、負の電極（以下「負極」という）１４とを備えて構成されている。両電極１３，１４は、本体部１２の上面における長手方向の両端部にそれぞれ配置されている。各電極１３，１４は、図３に示すように、本体部１２の上面に突設された台座部１３Ａ，１４Ａの締結面からスタッドボルト１３Ｂ，１４Ｂが上方に突出して形成された構成とされている。
【００１７】
複数の単電池１１は、いずれも同一の形状とされており、隣り合う両単電池１１の対向面同士が所定の間隔を空けて対向するように配置されている。また、各正極１３が一列に並ぶ配置とされている一方、各負極１４も一列に並ぶ配置とされている。さらに、隣り合う両単電池１１が対向する方向と各正極１３の並び方向と各負極１４の並び方向とは、いずれも同一とされている。
【００１８】
圧着電線２０は、導電性金属からなる金属素線を複数本撚り合わせた芯線２１と、絶縁性樹脂からなる絶縁被覆２２とからなる。絶縁被覆２２は、芯線２１を覆う形態とされており、圧着電線２０の端末部において絶縁被覆２２を除去することで芯線２１の端末部が露出されている。この露出された芯線２１には、丸端子２３が圧着接続されている。
【００１９】
この丸端子２３は導電性の金属平板をプレス加工することで形成されており、丸孔２５を有する平板状の接続部２４と、この接続部２４と一体に形成された圧着部２６とからなる。すなわち、圧着部２６には、露出された芯線２１をかしめ付ける一対のワイヤバレル片と、露出された芯線２１に隣り合う絶縁被覆２２の端末部をかしめ付ける一対のインシュレーションバレル片とが設けられている。
【００２０】
丸端子２３の丸孔２５は、図３に示すように、負極１４のスタッドボルト１４Ｂを挿通可能な大きさとされている。したがって、スタッドボルト１４Ｂに丸孔２５を挿通し、ナットＮを締結することで、丸端子２３の接続部２４が台座部１４Ａの上面とナットＮの下面との間に挟持され、丸端子２３が負極１４に対して導通可能に接続されるようになっている。なお、図示しないものの、正極１３についても負極１４と同様であるため、その説明を省略する。
【００２１】
さて、本実施形態における圧着電線２０は、図１に示すように、単電池１１の正極１３と、この単電池１１に隣り合う単電池１１の負極１４との間に配置されているため、隣り合う両単電池１１が対向する方向に対して斜め方向に配置されている。このように圧着電線２０を斜め方向に配置している理由は、一列に並んだ各正極１３（各負極１４）のピッチが、２つの丸端子２３を直列に配置した長さ寸法よりも小さいためである。この対策として、２つの丸端子２３を並列に設置してこれらの丸端子２３を圧着電線２０によって接続することも考えられる。しかしながら、その場合には圧着電線２０を曲げる必要があり、この曲げ弾性によって両電極１３，１４に過大な負荷がかかることになり、得策とは言えない。したがって、隣り合う両単電池１１を圧着電線２０によって接続する方法としては、隣り合う両単電池１１が対向する方向に対して圧着電線２０を斜め方向に配置することで、圧着電線２０を曲げることなく配置する方法が最も適切かつ有効であると言える。
【００２２】
ところで、本実施形態においては、複数の圧着電線２０が電線収容部材３０によって一括して収容されている。これは、圧着電線２０によって両電極１３，１４を接続する際に、各圧着電線２０をバッテリ集合体１０の上面に個別に配置して位置決めしていたのでは手間がかかり、作業性が低下するためである。また、ナットＮをスタッドボルト１３Ｂ，１４Ｂに締結する際に、丸端子２３が連れ回りするおそれがあり、丸端子２３が連れ回りしないように圧着電線２０を手で持ちながら作業をする必要があるところ、圧着電線２０を電線収容部材３０に収容しておけば、圧着電線２０を手で持つ必要がなく、締結作業が容易になる。
【００２３】
電線収容部材３０は、複数の丸端子２３を個別に収容する複数の箱部３１と、隣り合う両箱部３１を連結するヒンジ３２とからなる。箱部３１は、上面開口で有底の箱形をなし、丸端子２３の圧着部２６に圧着された圧着電線２０の軸方向に長い長方形状の開口を有している。正極１３に位置する箱部３１は、正極１３の並び方向に並んで配置されており、負極１４に位置する箱部３１は、負極１４の並び方向に並んで配置されている。箱部３１は、圧着電線２０と同様に、隣り合う両単電池１１が対向する方向に対して斜め方向に配置されており、箱部３１の傾き角度と圧着電線２０の傾き角度とは、同一とされている。
【００２４】
箱部３１の側壁部において圧着電線２０と対応する位置には、切り欠き３４が形成されており、この切り欠き３４に圧着電線２０が挿通されている。切り欠き３４は、箱部３１をその開口縁３３から下方に切り欠くことで形成されている。切り欠き３４とこれに挿通された圧着電線２０との間には、所定のクリアランスが設定されている。このクリアランスは、前記した丸端子２３の連れ回りを防ぐことができるように小さめに設定されている。また、切り欠き３４は、圧着電線２０を電線収容部材３０に収容する際に、圧着電線２０の案内および位置決めを行うことができるようになっている。
【００２５】
複数のヒンジ３２は、正極１３の並び方向に隣り合う両箱部３１の両開口縁３３を連結するヒンジ３２と、負極１４の並び方向に隣り合う両箱部３１の両開口縁３３を連結するヒンジ３２と、圧着電線２０の軸方向に隣り合う両箱部３１を連結するヒンジ３２とから構成されている。これらのうち圧着電線２０の軸方向に隣り合う両箱部３１を連結するヒンジ３２については、圧着電線２０の下方に配置されており、他の２つのヒンジ３２よりも長め（圧着電線２０の長さの１／３程度）に形成されている。
【００２６】
箱部３１の内部には、図２に示すように、丸端子２３の接続部２４の周縁部を下から受ける２つの受け部３５と、この受け部３５に支持された同接続部２４の周縁部に対して上から接触する３つのロック部３６とが設けられている。受け部３５は、丸端子２３の接続部２４の周方向において隣り合う両ロック部３６の間に配置されている。すなわち、受け部３５とロック部３６は、丸端子２３の接続部２４の周方向において交互に配置され、上下方向において互い違いに配置されている。また、箱部３１の底壁部には、図３に示すように、台座部１３Ａ，１４Ａを挿通させる挿通孔３７が貫通して形成されている。挿通孔３７は、台座部１３Ａ，１４Ａよりも一回り大きい形状とされている。このため、箱部３１は、台座部１３Ａ，１４Ａに対してその締結面に沿って自由に移動できるようになっている。
【００２７】
ロック部３６は、箱部３１の側壁部から弧状をなして内部に膨出する形態とされている。このため、受け部３５によって支持された丸端子２３は、ロック部３６に対してセミロック状態で上下方向に係止することになる。したがって、圧着電線２０を上方に持ち上げると、圧着電線２０の両側に接続された両丸端子２３が互いに接近する方向に移動し、丸端子２３がロック部３６に乗り上げるようにして上方に移動することで、ロック部３６と丸端子２３の係止状態が解除され、箱部３１から丸端子２３を容易に取り外すことができるようになっている。
【００２８】
ここで、単電池１１自体の寸法の公差が大きいことに加えて、温度変化に伴う単電池１１の膨張、収縮によって電極１３，１４の位置が変動しやすいことから、電線収容部材３０に収容された複数の圧着電線２０を一括してバッテリ集合体１０に取り付けるにあたっては、圧着電線２０が接続される両電極１３，１４間の距離の公差を吸収する必要がある。
【００２９】
そこで、本実施形態によると、圧着電線２０を撓み変形させることによって両電極１３，１４間の距離の公差を吸収しており、電極１３，１４の位置が変動した場合であっても圧着電線２０を撓み変形させることによって丸端子２３の丸孔２５をスタッドボルト１３Ｂ，１４Ｂに挿通させることができるようになっている。これに伴って、丸端子２３を保持している箱部３１についても電極１３，１４の位置に合わせて自由に移動できるようにしておく必要があり、箱部３１の自由な移動を確保できるようにヒンジ３２の弾性が設定されている。
【００３０】
本発明は以上のような構成であって、続いて電池モジュールの組み立て方法について説明する。まず、圧着電線２０の端末部において絶縁被覆２２を皮剥きすることで芯線２１を露出させ、この芯線２１に丸端子２３の圧着部２６を圧着する。圧着電線２０の両側に丸端子２３をそれぞれ接続し、この圧着電線２０を電線収容部材３０に収容する。すると、丸端子２３の接続部２４の周縁部が受け部３５とロック部３６との間で上下方向から挟まれ、丸端子２３が箱部３１に保持される一方、圧着電線２０が箱部３１の切り欠き３４に挿通される。全ての圧着電線２０を電線収容部材３０に収容すると、この電線収容部材３０をバッテリ集合体１０の上面に載置して組み付ける。ここで、各電極１３，１４が正規の位置にあるときには、各スタッドボルト１３Ｂ，１４Ｂに各丸孔２５をそのまま挿通させることができるものの、温度変化などによって各電極１３，１４が正規の位置からずれた位置にあるときには、圧着電線２０およびヒンジ３２をともに撓み変形させながら各スタッドボルト１３Ｂ，１４Ｂに各丸孔２５を挿通させることができる。これに引き続き、各挿通孔３７に各台座部１３Ａ，１４Ａを挿通させる。
【００３１】
次に、各スタッドボルト１３Ｂ，１４Ｂに対して各ナットＮを締結していく。ナットＮを締結すると、丸端子２３の接続部２４が台座部１３ＡとナットＮとの間で挟持され、各丸端子２３と各電極１３，１４が導通可能に接続される。こうして、全ての単電池１１が圧着電線２０および丸端子２３によって直列に接続されると、電池モジュールが完成する。
【００３２】
以上のように本実施形態では、圧着電線２０と丸端子２３を電線収容部材３０に収容し、この電線収容部材３０をバッテリ集合体１０に組み付けるようにしているから、圧着電線２０と丸端子２３を一括してバッテリ集合体１０に取り付けることができる。このとき、両電極１３，１４間に圧着電線２０を配置しているから、圧着電線２０を撓み変形させることによって両電極１３，１４間の距離の公差を吸収することができる。
【００３３】
また、隣り合う両箱部３１を薄肉のヒンジ３２によって連結しているから、丸端子２３を箱部３１に保持した場合であっても、圧着電線２０の自由な撓み変形動作を担保することができる。さらに、複数の単電池１１を正極１３の並び方向に並べて配置したから、正極１３の並び方向におけるバッテリ集合体１０の寸法を小型化できる。
【００３４】
＜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）上記実施形態では、ケースとして箱部３１とヒンジ３２とから構成される電線収容部材３０を例示しているものの、本発明によると、ケースは平板状をなすベースによって構成してもよい。この場合、ベースにおいて電極１３，１４と対応する位置に、電極１３，１４よりも大きめの孔を形成しておき、圧着電線２０を適当な位置決め手段によってベースに位置決め状態で配置しておけばよい。
【００３５】
（２）上記実施形態では、各単電池１１が対向する方向を正極１３の並び方向に一致させているものの、本発明によると、各単電池１１が対向する方向を正極１３の並び方向に対して斜め方向にしてもよい。すなわち、上記実施形態における各圧着電線２０の配置で各単電池１１を配置してもよい。この場合、各圧着電線２０をその軸方向が正極１３の並び方向と直交するように配置してもよい。
【００３６】
（３）上記実施形態では、正極１３の並び方向と負極１４の並び方向とが同一となるようにしているものの、本発明によると、正極の並び方向と負極の並び方向とは厳密に同一でなくてもよい。例えば、一番目の単電池１１を上記実施形態と同様に、正極の並び方向と直交する配置としておき、二番目以降の単電池１１については上記実施形態の圧着電線２０と同様に、正極の並び方向に対して斜め方向に配置し、さらに、その傾斜角度が徐々に大きくなるようにしてもよい。
【００３７】
（４）上記実施形態では、丸端子２３を介して圧着電線２０と電極１３，１４とを接続しているものの、本発明によると、圧着電線２０を電極１３，１４に直接接続してもよい。
【００３８】
（５）上記実施形態では、薄肉のヒンジ３２によって連結部を構成しているものの、本発明によると、例えば蛇腹状の連結部を設けてもよい。
【００３９】
（６）上記実施形態では、同一の形状をなす単電池１１によってバッテリ集合体１０を構成しているものの、本発明によると、異なる形状のバッテリによってバッテリ集合体を構成してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０…バッテリ集合体
１１…単電池（バッテリ）
１３…正の電極
１４…負の電極
２０…圧着電線
２１…芯線
２２…絶縁被覆
２３…丸端子
３０…電線収容部材（ケース）
３１…箱部（端子保持部）
３２…ヒンジ（連結部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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