JP6643266B2

JP6643266B2 - 組電池

Info

Publication number: JP6643266B2
Application number: JP2017032820A
Authority: JP
Inventors: 祥隆綿引; 青木　定之; 定之青木; 和則小島
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2020-02-12
Anticipated expiration: 2037-02-24
Also published as: JP2018137195A

Description

本発明は、二次単電池を複数個連結した組電池に関する。

二次単電池（以下単電池）を複数個連結して構成される組電池は、その単電池同士を
主にアルミニウム、銅、鉄などの金属からなる電極部材（以下バスバ）で電気的に接続することで構成される。また、該組電池は、その両端に該組電池から電力の授受を目的とする一対の出力端子を備え、該バスバ及び該一対の出力端子は、隣接する該バスバ同士の絶縁および該出力端子含む強電部分を絶縁する、主にエンジニアリングプラスチック材からなる絶縁部材（以下インシュレーションカバー）により構成されている。

特開２０１５−５００６３号公報

従来の主に自動車等に搭載される組電池は、該出力端子から主に電線もしくはバスバに代表される電極部材を用いて電力を供給するが、該出力端子部は、絶縁保護を目的として、外部端子引き出し方向以外を絶縁壁で覆う構造としている。従って、該構造では外部端子の引き出し方向に制約が有り、製品組付けに対する冗長性が損なわれていた。

上記課題を解決するために、本発明に係る組電池は、端子を備える単電池を複数個備え、前記端子を互いにバスバで接続し、該単電池を互いに積層させた電池群と、該端子及び該バスバを搭載するインシュレーションカバーと、該インシュレーションカバーに搭載され、該電池群と繋がる外部端子とを備えた組電池において、該インシュレーションカバーには、該外部端子の両端に該外部端子から突出するバスバの位置を規制する位置規制部材または絶縁壁を取り付ける穴を備える。

本発明では、外部端子の固定を行う位置規制部材および、絶縁壁を出力端子の任意の前記取付け穴部へ設置することが可能であるため、感電・短絡防止の機能を維持しつつ、前記モジュール側以外の方向へ外部端子を引き出すことが可能となる。

本実施形態に係わる組電池外観の斜視図。組電池の一部を分解した状態を示す斜視図。図１Ａ部を拡大し、組電池上面から見た図。実施形態１にかかるインシュレーションカバー８の斜視図。実施形態２にかかるインシュレーションカバー８の斜視図。図４のインシュレーションカバー８の分解斜視図。実施形態３にかかるインシュレーションカバー８の斜視図。実施形態４にかかるインシュレーションカバー８の斜視図。実施形態５にかかるインシュレーションカバー４０８の斜視図で、（ａ）は接続部４１６ｂ側からインシュレーションカバー４０８ａを挿入する図、（ｂ）は接続部４１６ａ側からインシュレーションカバー４０８ａを挿入する図。

以下、本発明に係わる組電池の実施形態を図面に基づき説明する。

≪実施形態１≫
図１は本実施形態に係わる組電池の外観斜視図である。

まず図１を用いて説明する。なお、以降で上下左右前後という言葉を使用する場合には、図１及び図２の右下に記載の方向と対応する。組電池１は、複数の単電池２からなる電池群、電池群を挟み込み金属部材からなる一対のエンドプレート５、電池群の上部に配置しバスバ９や電気配線を配置するインシュレーションカバー８、一対のサイドプレート６をそれぞれエンドプレート５と接続するリベットなどの固定部材７、インシュレーションカバー８の上部を覆うモジュールカバー２０からなる。電池群は、単電池２の間に個々に介在される単電池ホルダ４を有する。エンドプレート５は、この電池群を単電池２の配列方向両端部に配置され、電池群を配列方向両側から挟みこむように配置される。

一方、サイドプレート６は、複数の単電池２の幅方向両端部（側面部）に沿って配置され配列方向の一方端部から他方端部に渡って延在し一対のエンドプレート５と固定される一対のサイドプレート６を有している。固定はねじの締結ないしリベット等の固定部材７で固定される。

各単電池２の高さ方向上位側には、インシュレーションカバー８が単電池２の電極端子を囲うように配置され、電極同士の電気的接続に用いられるバスバ９はインシュレーションカバー８に周辺を囲われる形で配置される。単電池２とバスバ９はねじ等の固定部材や溶接等で接続される。

図２は、図１に示す組電池の一部を分解した状態を示す斜視図である。単電池２には２つの端子２ａ（正極端子と負極端子）を有し、それぞれの単電池２の間には単電池ホルダ４が配置される。また両端の単電池２とエンドプレート５との間には端ホルダ３が配置される。その上にはモジュールカバー２０が配置される。

このモジュールカバー２０と電池群との間にはインシュレーションカバー８が配置され、その両端には、組電池１が外部との電力授受の接続部となる外部端子１０が配置される。また、インシュレーションカバー８には、外部端子１０を配置した上から覆うバスバカバー２１、このバスバカバー２１に対応する位置に、位置規制部材１２及び絶縁壁１３を取り付ける穴が設けられる。

続いて本発明の特徴となる部分について、図３を用いて説明する。図３は、図１のＡ部（点線部）でバスバカバー２１を取り、インシュレーションカバー８を上面から見た図である。外部端子１０は、外部接続バスバ１１（図４参照）の引出し方向以外は、インシュレーションカバー８に囲われる形で配置される。さらにインシュレーションカバー８には外部接続バスバ１１の位置を規制する位置規制部材１２または絶縁壁１３を取り付ける穴１４ａ、１４ｂを備える。本実施形態では、この穴１４ａ、１４ｂは外部接続バスバ１１の両端配置、つまり穴１４ａと穴１４ｂが互いにバスバ１０を挟み込む形となっている。この穴１４ａと１４ｂにそれぞれ位置規制部材１２または絶縁壁１３を取り付ける構造とする。このような構造にすることによって、脱着及び取付け位置の変更により外部接続バスバの引き出し方向の多方向化が可能となり、製品組付けに関する自由度を確保することができる。

続いて、より詳細に本発明の特徴部について説明する。図４は、穴１４ａと穴１４ｂにそれぞれ位置規制部材１２と絶縁壁１３を配置し、位置規制部材１２側から外部接続バスバ１１を引き出す構造を一例として記載した図であり、図６は図４の分解斜視図を示すものである。本実施形態では図６に示すように、位置規制部材１２に２つのスナップフィット構造（１２ａ、１２ｂ）を設け、一つのスナップフィット部（１２ａ）が外部接続バスバ１１Ａの前後方向の位置を規制し、もう一つのスナップフィット部（１２ｂ）がインシュレーションカバー８の穴１４ｂと接続される構造とした。このような構造にすることによって、インシュレーションカバー８、外部接続バスバ１１、バスバカバー２１、モジュールカバー２０の配置方向を統一、つまり上下方向の作業に統一できるので作業性も向上する。なお、外部接続バスバの位置規制を上下方向のだけでよいとする場合には、スナップフィットの２つの爪部を一つだけとしてもよい。また、絶縁壁１３についても絶縁壁部１３ａとスナップフィット部１３ｂが設けられ、このスナップフィット部１３ｂがインシュレーションカバー８の穴１４ａに接続される構造となっている。

また、外部接続バスバ１１には一対の溝部１１Ａが設けられている。本実施形態ではこの溝部１１Ａに位置規制部材１２が配置されることになる。このような構造にすることによって、スナップフィット構造による前後方向の位置規制だけでなく、左右方向の位置規制も可能になるため、その後の外部端子１０と外部接続バスバ１１との接続の際にも作業性が向上する。なお、外部接続バスバ１１を簡素な構造にする場合には、必ずしもこの溝部１１Ａは必要ではない。

また、本実施形態で用いる位置規制部材１２と絶縁壁１３をインシュレーションカバー８とは異なる色とすることも可能である。このような構造にすることによって、位置規制部材１２や絶縁壁１３をインシュレーションカバー８につける際に視認性がよくなり、作業性が向上するという利点がある。

以上、本発明の第一の実施形態についてまとめる。

本発明に記載の組電池１は、端子２ａを有する単電池２を複数個備え、端子２ａを互いにバスバ９で接続し、単電池２を互いに積層させた電池群と、記端子２ａ及びバスバ９を配置するインシュレーションカバー８と、インシュレーションカバー８に搭載され、電池群と繋がる外部端子１０とを備え、インシュレーションカバー８には、外部端子１０の両端に、外部端子１０から突出する外部接続バスバ１１の位置を規制する位置規制部材１２または絶縁壁１３を取り付ける穴１４ａ、１４ｂを備える。このような構造をとることによって、脱着及び取付け位置の変更により外部接続バスバの引き出し方向の多方向化が可能となり、製品組付けに関する自由度を確保することができる。

また、本発明に記載の組電池１は、位置規制部材１２が、外部接続バスバ１１を両端から保持する構造としている。このような構造にすることによって、外部接続バスバ１１の上下左右前後の方向の２対の方向について位置を規制することができる。

また、本発明に記載の組電池１は、位置規制部材１２がインシュレーションカバー８とスナップフィット１２ｂで係合される。このような構造にすることによって、簡易にインシュレーションカバー８と接続できる。

≪実施形態２≫
続いて本発明の実施形態２について説明する。本発明が実施形態１と異なる点は、位置規制部材の構造が棒状構造となり、外部接続バスバ１１１に設けられた穴１１１Ａに位置規制部材１１２が取り付けられる構造となっている点である。なお、実施形態１と同様の構成については同様の図面番号を使用している。

図５は、実施形態２に係る組電池の位置規制部材１２ａについて説明する図である。位置規制部材１１２は、外部接続バスバ１１１の穴１１１Ａの穴に挿通されて外部接続バスバ１１１を保持する構造となっている。このような構造にすることによって、外部接続バスバ１１１の左右前後方向を、簡易な構造で規制することができる。

また、外部接続バスバ１１１の上下方向の位置も規制したい場合には図５に記載のように、位置規制部材１１２の軸部１１２ｂよりも径の大きな頭部１１２ａを設け、前後方向または左右方向に外力で縮径できるように溝部を設ける構造とすればよい。

以上、簡単に本実施形態についてまとめる。本発明に記載の組電池１では、位置規制部材１１２は、外部接続バスバの穴１１１Ａに挿通されて外部接続バスバを保持する。このような構造にすることによって、実施形態１よりも位置規制部材を簡素化でき、簡易な構造で外部接続バスバ１１１の前後左右方向の位置を規制することが可能となる。

≪実施形態３≫
続いて本発明の実施形態３について説明する。本発明が実施形態１と異なる点は、位置規制部材と絶縁壁のインシュレーションカバーとの接続構造がねじ構造となっている点である。なお、実施形態１と同様の構成については同様の図面番号を使用している。

図７は、実施形態２、３に係る組電池の位置規制部材２１２及び絶縁壁２１３について説明する図である。本実施形態では、位置規制部材２１２をスナップフィット部２１２ａとねじ部２１２ｂに、絶縁壁２１３を絶縁壁部２１３ａとねじ部２１３ｂで構成した。このような構造にすることによって、実施形態１よりも作業性は低下するが、位置規制部材２１２と絶縁壁２１３のそれぞれをインシュレーションカバー８に強固に固定することができ、その後の外部接続バスバ１１と外部端子１０の接続を安定して行うことができる。

≪実施形態４≫
続いて本発明の実施形態４について説明する。本発明が実施形態１と異なる点は、位置規制部材と絶縁壁のインシュレーションカバーとの接続構造が接着によって接続されている点である。なお、実施形態１と同様の構成については同様の図面番号を使用している。

図８は、実施形態４に係る組電池の位置規制部材３１２及び絶縁壁３１３について説明する図である。本実施形態では、位置規制部材３１２と絶縁壁３１３のそれぞれが接着剤３１５でインシュレーションカバー８と接続される構造になっている。このような構造にすることによって、位置規制部材３１２と絶縁壁３１３を簡素な構造にすることができる。また、実施形態１よりは作業性が低下するが、外部接続バスバ１１に対する微妙な位置調整の自由度が増すという利点がある。

≪実施形態５≫
続いて本発明の実施形態５について説明する。本発明が実施形態１と異なる点は、インシュレーションカバーを２部材に分割し、一つのインシュレーションカバーを位置規制部材と絶縁壁とが一体化された部材とした点である。なお、実施形態１と同様の構成については同様の図面番号を使用している。
図９は実施形態５にかかるインシュレーションカバー４０８の斜視図で、（ａ）は接続部４１６ｂ側からインシュレーションカバー４０８ａを挿入する図、（ｂ）は接続部４１６ａ側からインシュレーションカバー４０８ａを挿入する図である。

本実施形態ではインシュレーションカバー４０８は、第一のインシュレーションカバー４０８ａと第二のインシュレーションカバー４０８ｂの二つから構成される。第一のインシュレーションカバー４０８ａは終端電極である外部端子１０を保持するものであり、第二のインシュレーションカバー４０８ｂは、隣接するバスバ９同士をそれぞれ隔離するための部材である。そのため、第一のインシュレーションカバー４０８ａには位置規制部材１２及び絶縁壁１３が固定されている。

本実施形態では、この第一のインシュレーションカバー４０８ａの両側側面にそれぞれ二組の突起部４１６ａ、４１６ｂが設けられ、第二のインシュレーションカバー４０８ｂには穴４１６ｃが設けられている。

そのため、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、突起部４１６ａ側から、または突起部４１６ｂ側からでも第二のインシュレーションカバー４０８ｂに接続できる形となり、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本実施形態について簡単にまとめる。

本実施形態に記載の組電池１では、端子２ａを有する単電池２を複数個備え、端子２ａを互いにバスバ９で接続し、単電池２を互いに積層させた電池群と、端子２ａ及びバスバ９を搭載するインシュレーションカバー８と、インシュレーションカバー８に搭載され、電池群と繋がる外部端子１０とを備え、インシュレーションカバー４０８は、隣接するバスバ９同士をそれぞれ隔離するための第二のインシュレーションカバー４０８ｂと、終端電極である外部端子１０を保持する第一のインシュレーションカバー４０８ａから構成され、第二のインシュレーションカバー４０８ｂと、前記第二のインシュレーションカバー４０８ｂとの一対の係合部４１６を両端に備えかつ位置規制部材１２および絶縁壁１３を備えた前記第一のインシュレーションカバー４０８ａが別体となっていて、第一のインシュレーションカバー４０８ａ回転させて前記第二のインシュレーションカバー４０８ｂに係合できる。このようにインシュレーションカバーを２部材に分割することによっても、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１組電池
２単電池
２ａ端子
３端ホルダ
４単電池ホルダ
５エンドプレート
６サイドプレート
７固定部材
８インシュレーションカバー

Claims

端子を有する単電池を複数個備え、前記端子を互いにバスバで接続し、前記単電池を互いに積層させた電池群と、
前記端子及び前記バスバを搭載するインシュレーションカバーと、
前記インシュレーションカバーに配置され、前記電池群と繋がる外部端子とを備えた組電池において、
前記インシュレーションカバーには、前記外部端子の両端に、前記外部端子から突出する外部接続バスバの位置を規制する位置規制部材または絶縁壁を取り付ける穴を備えることを特徴とする組電池。
請求項１に記載の組電池において、
前記位置規制部材は、前記外部接続バスバを両端から保持ことを特徴とする組電池。
請求項１に記載の組電池において、
前記位置規制部材は、前記外部接続バスバの穴に挿通されて前記外部接続バスバを保持することを特徴とする組電池。
請求項２または３に記載の組電池において、
前記位置規制部材は、前記インシュレーションカバーとスナップフィットで係合されることを特徴とする組電池。
請求項２または３に記載の組電池において、
前記位置規制部材は、前記インシュレーションカバーとねじで係合されることを特徴とする組電池。
請求項２または３に記載の組電池において、
前記位置規制部材は、前記インシュレーションカバーと接着で係合されることを特徴とする組電池。
請求項１ないし６のいずれかに記載の組電池において、
前記位置規制部材の色と、前記インシュレーションカバーの色は異なる色で形成されることを特徴とする組電池。
端子を有する単電池を複数個備え、前記端子を互いにバスバで接続し、前記単電池を互いに積層させた電池群と、
前記端子及び前記バスバを搭載するインシュレーションカバーと、
前記インシュレーションカバーに搭載され、前記電池群と繋がる外部端子とを備えた組電池において、
インシュレーションカバーは、隣接する前記バスバ同士をそれぞれ隔離するための第二のインシュレーションカバーと、終端電極である前記外部端子を保持する第一のインシュレーションカバーから構成され、
前記第二のインシュレーションカバーと、前記第二のインシュレーションカバーとの一対の係合部を両端に備えかつ位置規制部材および絶縁壁を備えた前記第一のインシュレーションカバーが別体となっていて、第一のインシュレーションカバーを回転させて前記第二のインシュレーションカバーに係合できることを特徴とする組電池。