(57)【要約】【課題】良好な組立作業性を確保でき、かつハーネスの接続不良の発生を抑制できるハーネス接続構造及び電池パックを提供する。【解決手段】ハーネス接続構造１１は、所定の間隔をもって配置された端子台１２と、端子台１２，１２間を連結する連結部材１３と、連結部材１３に設けられた複数の締結部１４と、を備え、連結部材１３は、締結部１４の位置に応じて貫通孔３１ｂが設けられたバスバー部材３１と、締結部１４の位置に応じてボルト３３が固定され、貫通孔３１ｂにボルト３３を通した状態でバスバー部材３１に結合されたベース部材３２と、を有し、ベース部材３２は、バスバー部材３１に比べて熱膨張率の小さい材料によって形成され、締結部１４，１４間に減肉部Ｋが設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔をもって配置された端子台と、
前記端子台間を連結する連結部材と、
前記連結部材に設けられた複数の締結部と、を備え、
前記連結部材は、
前記締結部の位置に応じて貫通孔が設けられたバスバー部材と、
前記締結部の位置に応じてボルトが固定され、前記貫通孔に前記ボルトを通した状態で前記バスバー部材に結合されたベース部材と、を有し、
前記ベース部材は、前記バスバー部材に比べて熱膨張率の小さい材料によって形成され、前記締結部間に減肉部が設けられているハーネス接続構造。
【請求項２】
前記締結部は、前記ベース部材に固定された前記ボルトにナットを螺合して構成される締結部と、前記端子台に設けられたボルトにナットを螺合して構成される締結部とを有している請求項１記載のハーネス接続構造。
【請求項３】
前記減肉部は、前記締結部間を結ぶ第１の方向と交差する第２の方向に形成されたスリットである請求項１又は２記載のハーネス接続構造。
【請求項４】
前記スリットは、
前記ベース部材における前記第２の方向の一縁部に到達する第１のスリットと、
前記ベース部材における前記第２の方向の他縁部に到達する第２のスリットと、を有し、
前記第１のスリットと前記第２のスリットとが前記各締結部間で互い違いとなるように設けられている請求項３記載のハーネス接続構造。
【請求項５】
前記減肉部は、前記締結部間を結ぶ第１の方向と交差する第２の方向に形成された切欠きであり、
前記ベース部材における前記第２の方向の一縁部に形成された第１の切欠きと、前記ベース部材における前記第２の方向の他縁部に形成された第２の切欠きとが互いに対向するように設けられている請求項１又は２記載のハーネス接続構造。
【請求項６】
前記減肉部は、前記締結部間を結ぶ第１の方向と交差する第２の方向に延在する凹部である請求項１又は２記載のハーネス接続構造。
【請求項７】
前記減肉部は、複数の窪み部である請求項１又は２記載のハーネス接続構造。
【請求項８】
複数の電池セルを配列してなる電池モジュールと、請求項１〜７のいずれか一項記載のハーネス接続構造と、を筐体内に配置してなる電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハーネス接続構造及び電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載の蓄電装置のように、電池セルの配列体を含んで構成された電池モジュールを筐体内に収容してなる電池パックがある。このような電池パックは、電気自動車に用いられるほか、例えば特許文献２に記載のローリフトトラックのようなフォークリフトのバッテリーとしても使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−３３３０６号公報
【特許文献２】特許第４００１３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した電池パックでは、電池モジュールに電気的に接続される各種のハーネスが配線され、各ハーネスの電気的な接続にあたって筐体内にハーネス接続構造が設けられる場合がある。ハーネス接続構造は、例えば所定の間隔をもって筐体に固定される端子台と、端子台を連結するバスバー部材と、ハーネスの接続端子をバスバー部材にボルト−ナットで締結する締結部とを備えて構成される。
【０００５】
ハーネス接続構造の組立作業性を確保する観点から、締結部に対応してバスバー部材に貫通孔を設けると共に、溶接等によってボルトを予め固定したベース部材を用意し、貫通孔にボルトを通した状態でベース部材とバスバー部材とを結合させた構造を採用することが考えられる。しかしながら、このような構造を採用した場合、バスバー部材とベース部材との熱膨張率差が問題となる。通電等によってこれらの部材の温度が上昇した場合、締結部にすべり荷重が生じ、ナットの緩みなどに起因するハーネスの接続不良が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、良好な組立作業性を確保でき、かつハーネスの接続不良の発生を抑制できるハーネス接続構造及び電池パック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】
【０００７】
上記課題の解決のため、本発明に係るハーネス接続構造は、所定の間隔をもって配置された端子台と、端子台間を連結する連結部材と、連結部材に設けられた複数の締結部と、を備え、連結部材は、締結部の位置に応じて貫通孔が設けられたバスバー部材と、締結部の位置に応じてボルトが固定され、貫通孔にボルトを通した状態でバスバー部材に結合されたベース部材と、を有し、ベース部材は、バスバー部材に比べて熱膨張率の小さい材料によって形成され、前記締結部間に減肉部が設けられている。
【０００８】
このハーネス接続構造では、ボルトを予め固定したベース部材を用いることで組立容易性を良好に確保できる。また、このハーネス接続構造では、ベース部材がバスバー部材に比べて熱膨張率の小さい材料によって形成され、締結部間に減肉部が設けられている。減肉部を設けることで、荷重に対するベース部材の変形容易性が高められる。このため、ベース部材の熱膨張率がバスバー部材の熱膨張率より小さい場合でも、連結部材の温度上昇時にバスバー部材の膨張に対するベース部材の膨張の追従性を確保できる。したがって、締結部でのすべり荷重を低減でき、ナットの緩みなどに起因するハーネスの接続不良の発生を抑制できる。
【０００９】
また、締結部は、前記ベース部材に固定された前記ボルトにナットを螺合して構成される締結部と、前記端子台に設けられたボルトにナットを螺合して構成される締結部とを有していてもよい。このような締結部の構成により、締結部にハーネスの接続端子を好適に接続できる。
【００１０】
また、減肉部は、締結部間を結ぶ第１の方向と交差する第２の方向に形成されたスリットであってもよい。このようなスリットによって減肉部を構成することで、減肉部においてベース部材の断面積が十分に小さくなる。これにより、連結部材の温度上昇時に減肉部に応力が集中し、荷重に対するベース部材の変形容易性がより確実に高められる。
【００１１】
また、スリットは、ベース部材における第２の方向の一縁部に到達する第１のスリットと、ベース部材における第２の方向の他縁部に到達する第２のスリットと、を有し、第１のスリットと第２のスリットとが各締結部間で互い違いとなるように設けられていてもよい。このような構成によれば、ベース部材における第２の方向の一縁部及び他縁部から切り込みを入れることでスリットを容易に形成できる。また、第１のスリットと第２のスリットとを各締結部間で互い違いとすることで、連結部材の温度上昇の際にベース部材が第２の方向に歪んで変形することを防止できる。
【００１２】
また、減肉部は、締結部間を結ぶ第１の方向と交差する第２の方向に形成された切欠きであり、ベース部材における第２の方向の一縁部に形成された第１の切欠きと、ベース部材における第２の方向の他縁部に形成された第２の切欠きとが互いに対向するように設けられていてもよい。このような構成によれば、ベース部材における第２の方向の一縁部及び他縁部から切り込みを入れることで切欠きを容易に形成できる。また、第１の切欠きと第２の切欠きとを互いに対向する位置とすることで、連結部材の温度上昇の際にベース部材が第２の方向に歪んで変形することを防止できる。
【００１３】
また、減肉部は、締結部間を結ぶ第１の方向と交差する第２の方向に延在する凹部であってもよい。この場合、凹部によって減肉部を容易に形成できる。
【００１４】
また、減肉部は、複数の窪み部であってもよい。この場合、窪み部によって減肉部を容易に形成できる。
【００１５】
また、本発明の一側面に係る電池パックは、複数の電池セルを配列してなる電池モジュールと、上記ハーネス接続構造と、を筐体内に配置してなる。
【００１６】
この電池パックでは、筐体内に電池モジュールと上記ハーネス接続構造とが配置されている。このハーネス接続構造では、ボルトを予め固定したベース部材を用いることで組立容易性を良好に確保できる。また、このハーネス接続構造では、ベース部材がバスバー部材に比べて熱膨張率の小さい材料によって形成され、締結部間に減肉部が設けられている。減肉部を設けることで、荷重に対するベース部材の変形容易性が高められる。このため、ベース部材の熱膨張率がバスバー部材の熱膨張率より小さい場合でも、連結部材の温度上昇時にバスバー部材の膨張に対するベース部材の膨張の追従性を確保できる。したがって、締結部でのすべり荷重を低減でき、ナットの緩みなどに起因するハーネスの接続不良の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、良好な組立作業性を確保でき、かつハーネスの接続不良の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池パックの内部構成を示す図である。
【図２】ジャンクションボックス内に収容されるハーネス接続構造の一例を示す要部拡大図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】ベース部材の平面図である。
【図５】減肉部の変形例を示す要部拡大平面図である。
【図６】減肉部の別の変形例を示す要部拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るハーネス接続構造及び電池パックの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る電池パックの内部構成を示す図である。同図に示すように、電池パック１は、筐体２と、複数（本実施形態では５体）の電池モジュール３と、コネクタ４と、ジャンクションボックス５とを含んで構成されている。電池パック１は、例えばローリフトトラックといったフォークリフトのバッテリーとして用いられる装置であり、所定のバッテリー収容部に収容されている。
【００２１】
筐体２は、例えば金属によって形成され、バッテリー収容部の形状に応じた有底の箱型形状をなしている。電池モジュール３は、ブラケットなどを介して筐体２の側板２ａに固定されている。電池モジュール３は、伝熱プレートを介して複数の電池セルを配列した配列体と、電池セルの配列方向に配列体に拘束荷重を付加する拘束部材とを含んで構成されている。電池セルは、例えばリチウムイオン電池等の二次電池である。配列体において隣り合う電池セルは、正極端子と負極端子をバスバー部材等で接続することにより、電気的に直列に接続されている。
【００２２】
コネクタ４は、電池パック１と外部装置とを接続する部分である。コネクタ４は、例えば筐体２における前板２ｂの上部の外側に配置されている。ジャンクションボックス５は、コネクタ４の位置に対応して前板２ｂの上部の内側に配置されている。ジャンクションボックス５内には、一又は複数のハーネス接続構造１１（図２参照）、及びリレーなどが収容されている。ジャンクションボックス５の入力側は、各電池モジュール３から延びるハーネスＨに接続され、出力側はコネクタ４に接続されている。
【００２３】
図２は、ジャンクションボックス内に収容されるハーネス接続構造１１の一例を示す要部拡大図である。また、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図２及び図３に示すように、ハーネス接続構造１１は、複数の端子台１２と、連結部材１３と、複数の締結部１４とを備えている。
【００２４】
端子台１２は、所定の間隔をもって配置されている。端子台１２は、図３に示すように、例えば樹脂によって形成された土台部２１を有している。土台部２１の基端及び先端には、それぞれインサートボルト２２が設けられている。端子台１２は、土台部２１の基端側のインサートボルト２２によって筐体２の側板２ａに対して強固に固定されている。土台部２１の先端側のインサートボルト２２は、連結部材１３の貫通孔１３ａを通って突出しており、ナット２３を螺合することで締結部１４の一つ（締結部１４Ａ）として機能させることができる。
【００２５】
連結部材１３は、端子台１２間を連結する板状部材である。連結部材１３は、図２に示すように、直線状に延びる第１の部分１３Ａと、第１の部分１３Ａの両端部において、第１の部分１３Ａの幅方向に互いに反対向きに突出する第２の部分１３Ｂ，１３Ｂとを有している。この連結部材１３は、より具体的には、図３に示すように、バスバー部材３１と、ベース部材３２とによって構成されている。バスバー部材３１及びベース部材３２の平面形状は、いずれも上記連結部材１３と同形状となっている。
【００２６】
バスバー部材３１は、例えば銅などの十分な導電性を有する材料によって形成されている。バスバー部材３１には、図３に示すように、締結部１４の位置に応じて、端子台１２のインサートボルト２２を通す貫通孔３１ａと、後述するベース部材３２のボルト３３を通す貫通孔３１ｂとがそれぞれ設けられている。
【００２７】
ベース部材３２は、例えば鉄などの溶接に向いた材料によって形成され、バスバー部材３１に比べて熱膨張率が小さくなっている。ベース部材３２には、端子台１２の位置に応じて、端子台１２のインサートボルト２２を通す貫通孔３２ｃが設けられている。また、ベース部材３２の一面側には、図３及び図４に示すように、締結部１４（締結部１４Ｂ）の位置に応じてボルト３３が予め溶接されている。ベース部材３２は、バスバー部材３１の貫通孔３１ｂにボルト３３を通した状態でバスバー部材３１に結合され、これにより、連結部材１３が形成されている。また、ベース部材３２の貫通孔３２ｃとバスバー部材３１の貫通孔３１ａとが連通し、インサートボルト２２が通る連結部材１３の貫通孔１３ａが形成されている。
【００２８】
貫通孔３１ｂから突出するボルト３３は、締結部１４として機能する。締結部１４では、各電池モジュール３から延びるハーネスＨの接続端子Ｈａ（図３参照）がボルト３３に係合し、接続端子Ｈａがナット３４で締結されることでハーネスＨが連結部材１３に接続されている。本実施形態では、複数の締結部１４は、端子台１２，１２間を結ぶ連結部材１３の長手方向に沿って略等間隔に設けられている。連結部材１３の長手方向は、ここでは図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線の延在方向である。締結部１４，１４間を結ぶ方向（第１の方向）は、当該ＩＩＩ−ＩＩＩ線の延在方向と一致している。
【００２９】
より具体的には、連結部材１３の第１の部分１３Ａには、一端側（図２における上側）からベース部材３２のボルト３３による締結部１４Ａが４箇所設けられ、最も他端側には、端子台１２のインサートボルト２２による締結部１４Ｂが１箇所設けられている。また、連結部材１３の第２の部分１３Ｂ，１３Ｂには、端子台１２のインサートボルト２２による締結部１４Ｂがそれぞれ１箇所設けられている。
【００３０】
また、上述したベース部材３２には、図４に示すように、締結部１４間に減肉部Ｋが設けられている。図４の例では、減肉部Ｋは、連結部材１３の幅方向（第１の方向に交差する第２の方向）に直線状に延びるスリット４１によって構成されている。スリット４１は、ベース部材３２の幅方向の両端には到達しないように、ベース部材３２の幅方向の中央部分に延在している。すなわち、減肉部Ｋでは、ベース部材３２の中央部分がスリット４１によって分断され、幅方向の両端のみでベース部材３２がつながった状態となっている。なお、図４では、ベース部材３２の長手方向におけるスリット４１の位置は、締結部１４，１４間の中点の位置となっているが、この位置は締結部１４，１４間の任意の位置であってよい。
【００３１】
以上のように、電池パック１に適用されたハーネス接続構造１１では、締結部１４Ｂの位置に応じて貫通孔３１ｂが設けられたバスバー部材３１と、締結部１４Ｂの位置に応じてボルト３３が予め溶接され、貫通孔３１ｂにボルト３３を通した状態でバスバー部材３１に結合されたベース部材３２とによって連結部材１３が構成されている。このように、ボルト３３を予め溶接で固定したベース部材３２を用いることで、バスバー部材にボルトを一つずつ取り付ける場合に比べてハーネス接続構造１１の組立容易性を良好に確保できる。
【００３２】
また、ハーネス接続構造１１では、バスバー部材３１が通電性の観点から銅で形成されているのに対し、ベース部材３２がボルト３３を溶接で固定する観点から鉄で形成されており、ベース部材３２がバスバー部材３１よりも熱膨張率の小さい材料によって形成されている。このため、通電等によって連結部材１３の温度が上昇した場合、バスバー部材３１がベース部材３２よりも大きく連結部材１３の長手方向に膨張し、締結部１４にすべり荷重が生じることが考えられる。締結部１４にすべり荷重が生じると、ナット３４の緩みなどに起因するハーネスＨの接続不良が生じるおそれがある。
【００３３】
これに対し、ハーネス接続構造１１では、ベース部材３２において、締結部１４，１４間に減肉部Ｋが設けられている。かかる減肉部Ｋを設けることで、荷重に対するベース部材３２の変形容易性が高められる。このため、ベース部材３２の熱膨張率がバスバー部材３１の熱膨張率より小さい場合でも、連結部材１３の温度が上昇した場合のバスバー部材３１の膨張に対するベース部材３２の膨張の追従性を確保できる。したがって、締結部１４でのすべり荷重を低減でき、ナット３４の緩みなどに起因するハーネスＨの接続不良の発生を抑制できる。
【００３４】
また、ハーネス接続構造１１では、減肉部Ｋが連結部材１３の幅方向に形成されたスリット４１によって構成されている。このようなスリット４１により、減肉部Ｋにおいてベース部材３２の断面積が十分に小さくなる。これにより、連結部材１３の温度上昇時に減肉部Ｋに応力が集中し、荷重に対するベース部材３２の変形容易性がより確実に高められる。
【００３５】
図５は、減肉部の変形例を示す要部拡大平面図である。図５（ａ）に示す例では、減肉部Ｋは、ベース部材３２における幅方向の一縁部３２ａに到達する第１のスリット５１Ａと、ベース部材３２における幅方向の他縁部３２ｂに到達する第２のスリット５１Ｂと、を有し、第１のスリット５１Ａと第２のスリット５１Ｂとが各締結部１４，１４間で互い違いとなるように設けられている。
【００３６】
このような構成によれば、ベース部材３２における幅方向の一縁部３２ａ及び他縁部３２ｂから切り込みを入れることで第１のスリット５１Ａ及び第２のスリット５１Ｂを容易に形成できる。また、第１のスリット５１Ａと第２のスリット５１Ｂとを各締結部１４，１４間で互い違いとすることで、隣り合う減肉部Ｋ，Ｋにかかる応力の向きが互い違いになるので、連結部材１３の温度上昇の際にベース部材３２が幅方向に歪んで変形することを防止できる。
【００３７】
また、図５（ｂ）に示す例では、減肉部Ｋは、連結部材１３の幅方向に形成された切欠きによって構成されている。より具体的には、切欠きは、ベース部材３２における幅方向の一縁部３２ａに形成された第１の切欠き５２Ａと、ベース部材３２における幅方向の他縁部３２ｂに形成された第２の切欠き５２Ｂとからなる。第１の切欠き５２Ａ及び第２の切欠き５２Ｂは、いずれもベース部材３２における幅方向の中央側にむかって先鋭となる三角形状をなし、ベース部材３２における幅方向で互いに対向した状態となっている。
【００３８】
このような構成においても、ベース部材３２における幅方向の一縁部３２ａ及び他縁部３２ｂから切り込みを入れることで第１の切欠き５２Ａ及び第２の切欠き５２Ｂを容易に形成できる。また、第１の切欠き５２Ａと第２の切欠き５２Ｂとを互いに対向する位置とすることで、減肉部Ｋにかかる応力が幅方向で均一化されるので、連結部材１３の温度上昇の際にベース部材３２が幅方向に歪んで変形することを防止できる。
【００３９】
図５（ｃ）に示す例のように、第１の切欠き５３Ａと第２の切欠き５３Ｂの形状は、矩形状であってもよい。この場合も、図５（ｂ）と同様の作用効果が得られる。また、減肉部Ｋにおいてベース部材３２が十分に減肉するので、荷重に対するベース部材３２の変形容易性が十分に高められる。
【００４０】
図６は、減肉部の別の変形例を示す要部拡大平面図である。図６（ａ）に示す例では、減肉部Ｋは、連結部材１３の幅方向に延在する凹部６１によって構成されている。凹部６１は、例えば断面半円形状をなし、ベース部材３２における幅方向の一縁部３２ａから他縁部３２ｂにわたって連続した状態となっている。このような構成によれば、凹部６１によって減肉部Ｋを容易に形成できる。凹部６１の断面形状は、断面半円形状に限られず、断面矩形状や断面三角形状などの種々の形状を採り得る。凹部６１の本数も１本に限られず、複数本としてもよい。
【００４１】
図６（ｂ）に示す例では、減肉部Ｋは、複数の窪み部６２によって構成されている。窪み部６２は、例えば半球状をなし、互いに所定の間隔をもって形成されている。このような構成においても、窪み部６２によって減肉部Ｋを容易に形成できる。窪み部６２の断面形状は、半球状に限られず、矩形状や錘状などの種々の形状を採り得る。窪み部６２の径や密度などもベース部材３２の変形容易性の要求に応じて適宜変更してもよい。
【００４２】
なお、上述したベース部材３２は、組み付け作業性の観点から、バスバー部材３１への組み付け前には減肉部Ｋが切断されない程度の強度を要するが、組み付け後には減肉部Ｋが切断されてもよい。組み付け後に減肉部Ｋが切断されたとしても、ハーネスＨと連結部材１３との電気的な接続は、バスバー部材３１によって維持される一方、切断されたベース部材３２同士は、温度上昇時のバスバー部材３１の膨張に対してフリーになる。減肉部Ｋでのベース部材３２の切断は、バスバー部材３１をベース部材３２に組み付ける際に意図せずに生じることもあるが、減肉部Ｋでベース部材３２を切断する切断工程を積極的に実施してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…電池パック、３…電池モジュール、１１…ハーネス接続構造、１２…端子台、１３…連結部材、１４（１４Ａ，１４Ｂ）…締結部、２２…インサートボルト、２３，３４…ナット、３１…バスバー部材、３１ｂ…貫通孔、３２…ベース部材、３２ａ…一縁部、３２ｂ…他縁部、３３…ボルト、４１…スリット、５１Ａ…第１のスリット、５１Ｂ…第２のスリット、５２Ａ，５３Ａ…第１の切欠き、５２Ａ，５３Ｂ…第２の切欠き、６１…凹部、６２…窪み部、Ｈ…ハーネス、Ｈａ…接続端子、Ｋ…減肉部。
【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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