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WO2008084883A2 - 電極構造およびバッテリ装置の製造方法 - Google Patents

電極構造およびバッテリ装置の製造方法 Download PDF

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WO2008084883A2
WO2008084883A2 PCT/JP2008/050657 JP2008050657W WO2008084883A2 WO 2008084883 A2 WO2008084883 A2 WO 2008084883A2 JP 2008050657 W JP2008050657 W JP 2008050657W WO 2008084883 A2 WO2008084883 A2 WO 2008084883A2
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WO
WIPO (PCT)
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piece
metal terminal
bolt
terminal
electrode structure
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2008/050657
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English (en)
French (fr)
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WO2008084883A3 (ja
Inventor
Takenori Tsuchiya
Hiroki Nagai
Masahide Hikosaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to KR1020097015574A priority patent/KR101063079B1/ko
Priority to CN2008800020347A priority patent/CN101578723B/zh
Priority to JP2008553137A priority patent/JP4670958B2/ja
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of WO2008084883A2 publication Critical patent/WO2008084883A2/ja
Publication of WO2008084883A3 publication Critical patent/WO2008084883A3/ja
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Priority to US13/531,085 priority patent/US9196891B2/en
Priority to US13/531,051 priority patent/US8623546B2/en
Priority to US13/530,875 priority patent/US8623544B2/en
Priority to US13/530,975 priority patent/US8802277B2/en
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making

Definitions

  • the present invention relates to an electrode structure and a battery device manufacturing method, and more particularly, to an electrode structure for connecting a battery module to a bus bar and a battery device manufacturing method to which the bus bar is connected.
  • a battery device mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle has a plurality of battery modules connected in series or in parallel.
  • a plurality of battery modules are connected by a bus bar.
  • the battery module is provided with electrodes for connection to the bus bar.
  • Bolts are attached to the electrode metal terminals to connect to the busbar.
  • the bolt attached to the metal terminal penetrates the bus bar and is screwed into the nut to firmly fix the bus bar.
  • Patent Document 1 discloses a battery module connected by such a bus bar.
  • a plurality of cylindrical battery modules are connected by a plate-like path bar.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 7-2 2 6 1 9 7
  • Batteries for electrical equipment are disclosed. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide an electrode structure and a battery device manufacturing method capable of easily temporarily fixing a bolt to a metal terminal. .
  • the electrode structure is for connecting the battery module to the bus bar, and includes a metal terminal extending from the battery module main body and an enlarged portion constituting the retaining at the rear end portion. And a port that penetrates the metal terminal upward, and an insulator that insulates between the metal terminal and the casing of the battery module, and the insulator is at least from below the enlarged portion of the bolt. It has a drop-off prevention part that abuts and prevents the bolt from dropping off from the metal terminal.
  • the metal terminal includes a fixed piece fixed to the housing via the insulator, a portion that is continuous with the fixed piece in a bending direction, and at least a portion that is continuous with the fixed piece.
  • a connection piece extending in a direction away from the housing; and a terminal piece provided with a through-hole through which the bolt penetrates, the connection piece being continuous in the bending direction.
  • the distance in the direction away from the housing between the fixed piece and the terminal piece may be 50% or more of the width of the connection piece and not less than 5 times the thickness of the connection piece. Good.
  • the enlarged portion has a lower surface and a side surface
  • the drop-off prevention portion has two contact surfaces positioned in a direction orthogonal to each other, and one contact surface of the enlarged portion It abuts on the lower surface, and the other abutment surface abuts on the side surface of the enlarged portion.
  • the drop-off preventing portion has a wall portion surrounding an outer periphery of the enlarged portion.
  • a plurality of bent portions are provided between the fixed piece and the terminal piece, and at least any one of the plurality of bent portions is thicker than other portions of the metal terminal.
  • at least one of the width and the width is a small reduced rigidity portion.
  • the corner of the bent portion is recessed in a groove shape so as to draw a curved surface.
  • the rigidity reduction portion may be formed.
  • a metal terminal extending from the battery module main body, a bolt that has an enlarged portion that constitutes a retaining portion at the rear end, and penetrates the metal terminal upward,
  • An insulator that has a drop-off preventing portion that contacts at least the bottom surface of the enlarged portion of the bolt and prevents the bolt from dropping off from the metal terminal, and that insulates between the metal terminal and the casing of the battery module;
  • a step of arranging a plurality of battery modules provided with electrodes comprising: a bus bar electrically connecting the electrodes; and a step of inserting the bolt into a through hole provided in the bus bar; And fastening the nut to the bolt to fix the bus bar.
  • the metal terminal includes a fixing piece fixed to the casing via the insulator, and a connection piece extending continuously from the fixing piece and extending away from the casing. And a terminal piece provided with a through-hole through which the bolt penetrates, continuously extending in parallel with the fixed piece.
  • the temporary fixing by the insulator is possible, so that the bolt can be temporarily fixed to the metal terminal easily.
  • FIG. 1 is a plan view showing the structure of the battery device according to the first embodiment based on the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the battery module according to Embodiment 1 based on the present invention.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the battery module according to Embodiment 1 based on the present invention.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of an electrode according to the first embodiment based on the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the electrode according to Embodiment 1 based on the present invention.
  • FIG. 6 shows the structure of the battery device according to the first embodiment based on the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along arrow VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the structure of the abutting portion according to the first embodiment based on the present invention.
  • FIG. 8 shows the structure of the electrode according to the first embodiment based on the present invention, and is an enlarged view of part A in FIG.
  • FIG. 10 shows the structure of the electrode according to the first embodiment based on the present invention, and is an enlarged view of part b in FIG.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing the structure of the electrode according to the second embodiment based on the present invention.
  • FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing the structure of the electrode according to the third embodiment based on the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view showing the structure of the electrode according to Embodiment 3 based on the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram showing the deformation of the metal terminal according to the third embodiment based on the present invention.
  • FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing the structure of an electrode of a reference example provided with a rigidity reduction portion.
  • FIG. 1 is a plan view showing the structure of the battery device according to the present embodiment.
  • the battery device 1 has a plurality of battery modules 11.
  • the battery device 1 shown in FIG. 1 is arranged in two rows so that its main surfaces are parallel to each other.
  • an example was shown in which battery modules 1 1 were arranged in 2 rows. Or three or more rows.
  • Each battery module 11 has an electrode 21 constituting a positive electrode and a negative electrode, respectively.
  • the electrodes 21 of the battery modules 11 disposed adjacent to each other are connected to each other by a bus bar 81.
  • the bus bar 8 1 is made of a plate-like metal.
  • a constraining plate 91 is provided at the end of the plurality of battery modules 11 arranged.
  • the restraint plate 91 applies a force in the direction of compression from both ends to the plurality of arranged battery modules 11. This holds the arranged battery modules 11 and applies an appropriate pressure to each battery module.
  • a similar restraining plate (not shown) is also provided at the opposite end of the plurality of battery modules 11 arranged.
  • the two restraining plates 91 are connected by a connecting member (not shown).
  • FIG. 2 is a side view of the battery module according to the present embodiment
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view thereof
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the electrode
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the electrode.
  • the battery module 11 has a battery cell 12 inside.
  • the battery cell 12 is accommodated in the battery case 13.
  • the battery cell 12 is not particularly limited as long as it is a rechargeable secondary battery. For example, a Nikkenore hydrogen battery or a lithium ion battery may be used.
  • FIG. 2 shows the case where one battery cell 12 is accommodated in one battery case 13, but a plurality of battery cells may be accommodated.
  • the battery module includes both a case where a plurality of battery cells are provided inside the battery case and a case where one battery cell is provided inside the battery case.
  • the battery cell means a minimum unit that can function as a chargeable / dischargeable secondary battery.
  • the battery case 13 includes a battery case body 1 3 a and a lid body 1 3 b.
  • the battery case 13 is formed of, for example, a zinc-plated steel plate.
  • the battery case body 1 3 a has a box shape with a space inside and only the upper surface opened.
  • the lid 1 3 b is plate-shaped.
  • a pair of electrodes 21 constituting the positive electrode and the negative electrode are attached to the lid body 13 b. These electrodes 21 are electrically connected to the battery cells 12 accommodated in the battery case 13.
  • electrode 2 1 consists of metal terminal 4 1 and metal terminal 4 1. It has a port 31 whose tip protrudes upward, and a rivet 51 that fixes the metal terminal 41 to the lid 13b.
  • the metal terminal 41 is configured in a substantially Z shape when viewed from the side. More specifically, the metal terminal 4 1 includes a fixed piece 4 1 a fixed to the lid 1 3 b, and a connecting piece 4 that is bent at a right angle from the fixed piece 4 1 a and extends away from the lid 1 3 b. 1 b and a terminal piece 4 1 c which is continuous to the connecting piece 4 1 b and is parallel to the fixed piece 4 1 a.
  • the fixing piece 4 1 a and the terminal piece 4 1 c are provided with through holes.
  • the rivet 5 1 passes through the through hole of the fixed piece 4 1 a, and the bolt 31 passes through the through hole of the terminal piece 4 1 c.
  • the connecting piece 4 1 b is bent at a right angle with respect to the fixed piece 4 1 a and the terminal piece 4 1 c, but it does not necessarily have to be a right angle.
  • connection piece 41 b does not necessarily have a flat plate shape, and may have a bent shape.
  • the connecting piece 4 1 b may have two bent portions and may have a substantially Z shape in side view.
  • the connecting piece 4 lb is connected to the fixing piece 4 1 a in a bending direction and extending in a direction away from the housing 13, and the second part continuous in the bending direction to the first part.
  • the terminal portion 41c may be configured to be continuous with the second portion in the bending direction and further to the end portion with the terminal portion 41c continuing in the bending direction.
  • the metal terminal 41 is formed by bending a metal plate.
  • the distance D along the connection piece 4 1 b between the fixed piece 4 1 a and the terminal piece 4 1 c shown in FIGS. 4 and 5 is the width W of the connection piece 4 1 b. And 50% or more of the thickness T of the connecting piece 4 1 b. More specifically, in the present embodiment, the distance D in the direction along the connection piece 4 1 b between the fixed piece 4 1 a and the terminal piece 4 1 c is set to the width W of the connection piece 4 1 b. 50%, 6 times the thickness T of the connection piece 4 1 b.
  • the width W of the connection piece 4 1 b is configured so that the width W of the connection piece 4 1 b is the same as the width of the fixed piece 4 1 a and the terminal piece 4 1 c. You may make it become smaller than the width
  • the thickness T of the connecting piece 4 1 b is configured to be the same as the thickness of the fixed piece 4 1 a and the terminal piece 4 1 c. The thickness T may be smaller than the thickness of the fixed piece 4 1 a and the terminal piece 4 1 c. Further, a part with a small thickness may be formed in a part of the connection piece 4 1 b.
  • An enlarged portion 35 is provided at the lower end of the bolt 31.
  • the enlarged portion 35 is configured to expand from the shaft portion of the bolt 31 and constitute a retainer, and has a rectangular shape in plan view.
  • the enlarged portion 35 is formed in a rectangular shape in plan view, but other shapes such as other polygonal shapes such as a hexagonal shape and an uneven shape that engages with the abutting portion may be adopted.
  • the enlarged portion 35 has a bottom surface and side surfaces.
  • a groove 36 extending in the horizontal direction is provided on the bottom surface of the enlarged portion 35. The groove on the bottom surface of the enlarged portion 35 may be omitted and may be configured flat.
  • An insulator 4 3 is provided between the fixed piece 4 1 a of the metal terminal 4 1 and the lid 1 3 b.
  • the insulator 4 3 insulates the metal terminal 4 1 and the lid 1 3 b and also functions as a gasket for sealing the through hole of the lid 1 3 b.
  • the insulator 4 3 is provided with a substrate portion 4 4 along the upper surface of the lid body 13 3 b and a drop-off preventing portion 45 5 that protrudes upward from the substrate portion 44 and temporarily fixes the bolt 31.
  • the insulator 43 is not particularly limited as long as it is a material that can be isolated, but may be made of, for example, a synthetic resin. Here, polyphenylene sulfide (PPS) resin or nylon is used.
  • a ring-shaped protruding portion 44a inserted into the through hole of the lid body 13b is provided on the lower surface of the substrate portion 44 of the insulator 43.
  • the fixed part 4 1 a of the metal terminal 4 1 is arranged on the upper surface of the board part 4 4, but the periphery that covers the outer periphery of the fixed piece 4 1 a of the metal terminal 4 1 is arranged on the outer periphery of the board part 4 4.
  • Walls 4 4 b are provided.
  • the insulator 4 3 is provided with a drop prevention portion 4 5 below the terminal piece 4 1 c.
  • the drop prevention part 45 is formed integrally with the board part 44.
  • the drop-off prevention part 45 protrudes toward a part of the lower surface of the enlarged part 35 of the bolt 31.
  • the drop-off prevention part 45 is in contact with the horizontal contact surface 45a that contacts the lower surface of the enlarged part 35 and the side surface of the enlarged part 35. And a vertical abutment surface 4 5 b.
  • the lower surface of the enlarged portion 35 is brought into contact with the horizontal contact surface 45a, so that the enlarged portion 35 is prevented from falling off from the terminal piece 41c of the metal terminal 41.
  • the bolt 31 is prevented from being greatly inclined.
  • the vertical contact surface 4 5 b may be omitted.
  • the horizontal abutment surface 45 a need not necessarily be horizontal, and various shapes can be adopted depending on the shape of the enlarged portion 35 of the Bonole 31.
  • a pedestal portion 52 made of a rectangular metal plate is provided at the lower end of the rivet 51. As shown in FIG. 3, a terminal 71 that extends downward is connected to the pedestal 52, and the terminal 71 is electrically connected to the battery cell 12.
  • An insulating member 58 is disposed between the upper surface of the base portion 52 and the lid body 13 b.
  • the outer peripheral portion of the insulating member 58 is suspended, and surrounds the outer periphery of the pedestal portion 52.
  • PPS resin is used for the insulating member 58.
  • a ring-shaped gasket 59 is provided so as to be in close contact with the outer periphery of the shaft portion of the rivet 51.
  • the gasket 59 is located inside the through hole of the insulating member 58, and the upper surface of the gasket 59 is in contact with the periphery of the through hole of the lid body 13b. As a result, the battery case 1 3 is more securely sealed.
  • a material such as resin or rubber can be used.
  • the Bonoleto 31 is inserted in advance into the terminal piece 4 1 c of the metal terminal 41 and the rivets 51 are inserted in the order shown in FIG. In this state, crimp the tip of the rivet to enlarge it, and fix the electrode 21 to the lid 13b.
  • the Bonole 31 is only passed through the metal terminal 41 and is not fixed, but the lower surface of the enlarged portion 3 5 of the bolt 3 1 is horizontally contacted with the drop-off preventing portion 45. Contact surface 4 5 Touches a. This prevents the port 3 1 force from falling off the metal terminal 4 1.
  • the Bonoleto 3 1 can be used between the completed battery module 1 and the next process.
  • the state held by the metal terminal 41 can be maintained.
  • the battery device 1 When the battery device 1 is manufactured, first, a plurality of battery modules 11 are arranged. Next, insert the bus bar 8 1 that electrically connects the electrodes of the battery module 1 1 by inserting the bolt 3 1 into the through hole provided in the bus bar 8 1, and tighten the nut 3 9 to the bolt 3 1 By doing so, the pass par 8 1 is fixed. In these steps, the bolt 31 is held by the drop-off preventing portion 45, so that it does not drop from the metal terminal 41.
  • the drop-off prevention part 45 is integrally formed with the substrate part 44 for insulation and sealing, the process for attaching the drop-off prevention part 45 is not increased. Also, the number of parts is not increased. Thus, the bolt 31 can be easily held on the metal terminal 41.
  • the step of press-fitting the bolt 31 into the metal terminal 41 can be eliminated, the deformation of the metal terminal 41 during the press-fitting process can be prevented. As a result, the positional accuracy of the bolt 3 1 is improved, and the bus bar 8 1 can be attached smoothly.
  • the metal terminal 4 1 is fixed to the lid body 1 3 b, and is bent at a right angle from the stationary piece 4 1 a and away from the lid body 1 3 b. And a terminal piece 4 lc that is continuous with the connecting piece 4 1 b and is parallel to the fixed piece 4 1 a.
  • Bolt 31 is passed through terminal piece 41c, and nut 39 is tightly connected to bolt 31 to fix bus bar 81.
  • the fixing piece 4 1 a and the terminal piece 4 1 c are offset in this way, and the connection piece 4 1 b is connected between them, so the step of fastening the nut 39
  • the moment applied to the terminal piece 4 1 c is absorbed by the deformation of the connecting piece 4 1 b and can be made difficult to transmit to the fixed piece 4 1 a.
  • the fixing piece 4 1 a is the force fixed to the lid body 1 3 b by the rivet 5 1, and the adverse effect on the fixing structure can be minimized.
  • the fixing part of the electrode 21 to the battery module main body is a very important part for ensuring the following functions.
  • the rivet 51 functions as a current-carrying member between the metal terminal 41 and the battery cell 12.
  • the insulator 4 3 which is caulked and fixed at the same time by the rivet 51 secures insulation between the electrode 21 and the rivet 51 and the battery case 13.
  • the insulator 4 3 fixed with the rivet 51 also has a function of ensuring airtightness in the fixed part. In order to ensure these functions, it is preferable that the stress transmitted through the metal terminal 41 to the rivet 51 and the insulator 43 located at the fixed portion is smaller.
  • the electrode is made of, for example, a flat metal plate
  • the stress that binds the nut is directly transmitted to the fixed portion through this electrode.
  • the rivet may loosen or the insulator may be deformed.
  • energization failure may occur during energization with rivets, and insulation and airtightness due to insulators may not be sufficiently secured.
  • the fixed piece 4 1 a and the terminal piece 4 1 c are offset by connecting the fixed piece 4 1 a and the terminal piece 4 1 c by the connection piece 4 1 b. Therefore, even when a large stress is applied to the terminal piece 41c, the stress applied to the fixed portion can be relaxed by the deformation of the connection piece 41b. As a result, it is possible to suppress the occurrence of the above problems.
  • connection piece 4 1 b less than 50% of width W or thickness of connection piece 4 1 b T If it is less than 5 times, since the rigidity of the connecting piece 4 1 b is high, the connecting piece 4 1 b cannot be sufficiently deformed, and the effect of relaxing the stress applied to the fixed portion is reduced.
  • the terminal piece 4 1 c and the fixed piece 4 1 a are connected by the connecting piece 4 1 b, a space can be formed below the terminal piece 4 1 c, and the enlarged portion of the Bonoleto 31 3 5 or omission Space for the prevention part 4 5 can be secured.
  • FIG. 6 shows the structure of the battery device, and is a cross-sectional view taken along the line VI—VI in FIG. 1, and FIG. 7 is a perspective view showing the structure of the contact portion.
  • the battery device 1 has a plurality of battery modules 11 arranged in parallel.
  • a holding member 61 is disposed in the gap between the battery modules 11.
  • the holding member 61 has a plurality of ribs 63 extending in the horizontal direction.
  • the gap between the ribs 6 3 constitutes an air flow path 62, and cooling air is supplied to the air flow path 62.
  • the cooling air cools the surface of the battery module 1 1 and cools the heat of the battery module 1 1.
  • the holding member 61 ensures the function of cooling the battery module 11.
  • Holding member 61 presses the surface of battery module 11, keeps the distance between adjacent battery modules constant, and holds the plurality of battery modules 11 so that they do not deviate from each other.
  • the holding member 61 is made of a molded resin. Since the holding member 61 is made of an insulator such as resin, it is possible to ensure insulation between adjacent battery modules.
  • a contact portion 64 that contacts the enlarged portion 35 of the bolt 31 is provided.
  • the abutting portion 64 is in contact with the enlarged portion 35 of the bolt 31 to prevent the bolt 31 from rotating when the nut 39 is tightened.
  • FIG. 8 is an enlarged view of part A in FIG. As shown in FIGS. 7 and 8, the abutment portion 6 4 is inserted into the vertical wall portion 6 4 a that abuts the side surface of the enlarged portion 3 5 of the port 3 1 and the groove 3 6 on the lower surface of the enlarged portion 3 5. Horizontal projections 6 4 b.
  • FIG. 9 shows the structure of the battery module, which is a cross-sectional view taken along the arrow line I—I—I X in FIG. 1, and FIG. 10 is an enlarged view of part b in FIG.
  • the bottom surface of the enlarged portion 3 5 of the port 3 1 is provided with the groove 3 6, but the horizontal projection 6 4 b of the contact portion 6 4 is located in the groove 3 6. Yes.
  • the inner surface of the groove 3 6 comes into contact with the side surface of the horizontal protrusion 6 4 b.
  • the vertical wall portion 6 4 a is in contact with the side surface of the enlarged portion 35, and the horizontal protruding portion 6 4 b is in contact with the inner surface of the groove 36 on the bottom surface of the enlarged portion 35. Therefore, even when a strong torque is applied, it is possible to more reliably prevent the bolts 31 from rotating together.
  • the structure of the abutting portion 6 4 may be determined as necessary, and only the vertical wall portion 6 4 a may be abutted to prevent the bolt 31 from rotating together.
  • the contact portion 64 of the holding member 61 is in contact with the borehole 31 of the electrode 21 that is in contact with the holding member 61.
  • the holding member 61 is made of an insulating material. Since it is configured, insulation between both electrodes 21 can be secured.
  • the enlarged portion 35 of the bolt 3 1 is formed in a rectangular shape in plan view, and the side surface thereof is in contact with the vertical wall portion 6 4 a.
  • an unevenness is provided around the enlarged portion 35 of the bolt 3 1.
  • a contact portion shaped to engage with the unevenness may be provided.
  • FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 10 of Embodiment 1, and is a longitudinal sectional view showing the structure of the electrode. .
  • the structure of the insulator 43 is changed, and the insulator 43 is used to prevent the bolt 31 from falling off and preventing co-rotation.
  • the insulator 4 3 is enclosed so as to surround the enlarged portion 3 5 of the bolt 3 1, and is expanded so as to fill the space between the lower side of the bolt 3 1 and the lid 1 3 b to form a drop prevention portion 4 5.
  • an engagement protrusion 46 that protrudes downward is provided on the lower side of the drop-off prevention part 45.
  • the enlarged part 3 5 of the bolt 3 1 is prevented from coming off from the metal terminal 4 1 by coming into contact with the drop-off preventing part 4 5. Also, since the periphery of the enlarged portion 3 5 of the port 3 1 is surrounded by the wall portion 4 7 provided in the drop-off preventing portion 4 5, when torque is applied to the nut 3 9, the enlarged portion 3 5 The fall prevention part 4 5 prevents rotation and prevents co-rotation. At this time, since the engagement protrusion 4 6 is provided on the bottom surface of the insulator 4 3 and the engagement protrusion 4 6 is inserted into the recess 1 3 c of the lid body 1 3 b, the insulator 4 3 is displaced. This prevents the bolt 31 from rotating together more securely.
  • the metal terminal 41 in the present embodiment has the same shape as in the first embodiment. Therefore, as in the first embodiment, even when a large stress is applied to the terminal piece 4 1 c, the connecting piece 4 1 b is deformed to be applied to the fixing portion between the metal terminal 4 1 and the casing 13. Stress can be relaxed.
  • FIG. 12 is a view corresponding to FIG. 10 of Embodiment 1, and is a longitudinal sectional view showing the structure of the electrode.
  • FIG. 13 is a plan view of the battery module of the present embodiment. FIG. 13 shows a state before the bus bar 8 1 is attached.
  • the insulators 3 3 are used to prevent the bolts 31 from falling off and preventing them from rotating together. Furthermore, in the present embodiment, a reduced rigidity portion is formed in the bent portion of the metal terminal 41.
  • the enlarged portion 35 of the port 31 is formed in a hexagonal shape, and the flange portion 35 a is provided at the end of the enlarged portion 35 on the screw portion side.
  • the flange portion 3 5 a projects outward from the main body portion of the enlarged portion 3 5.
  • a wall portion 47 surrounding the enlarged portion 35 of the Bonoleto 31 is provided in the drop-off prevention portion 45 of the insulator 43.
  • a hexagonal depression is formed by the wall portion 47, and the hexagonal main body portion of the enlarged portion 35 is inserted.
  • the metal terminal 4 1 includes a fixed piece 4 1 a, a connection piece 4 1 b that is continuous to the fixed piece 4 1 a in the bending direction, and a connection piece 4 1 b. Terminal piece 4 1 c continuous in the bending direction.
  • the connecting piece 4 1 b does not necessarily have a flat plate shape, but may have a bent shape.
  • the connection piece 4 1 b may have two bent portions and may have a substantially Z shape in side view.
  • Bending part 4 1 t located at the boundary between the fixed piece 4 1 a of the metal terminal 4 1 and the connecting piece 4 1 b and the bending part 4 located at the boundary between the connecting piece 4 1 b and the terminal piece 4 1 c 4
  • the ingress corner side is recessed into a groove shape so as to draw a curved surface to form a reduced rigidity part.
  • the inner surfaces of the grooves of the bent portions 4 1 t and 4 1 u constituting the reduced-rigidity portion are not necessarily curved.
  • the fixing piece 4la is transmitted as a force in the direction in which the terminal piece 41a moves up and down.
  • the rigidity is particularly reduced against the force in the direction in which the terminal piece 4 1 c moves up and down. Can be lowered. This effectively prevents loosening of the rivet 51, which is a particular problem. As a result, it is possible to effectively suppress a decrease in sealing performance due to the insulators 43 and gaskets 59.
  • the depression is provided so as to draw a curved surface on the corner of the bent portions 4 1 t and 4 1 u, the radius of curvature of the corner is increased.
  • This Stress concentration at the corners of the bent parts 4 lt and 4 1 u can be relaxed.
  • the decrease in strength at the bent portions 4 1 t and 4 1 u can be minimized.
  • only the bent portions 4 1 t and 4 1 u are provided with the reduced rigidity portion. If the rigidity is simply reduced, it is also possible to reduce the plate thickness over the entire length of the metal terminal 41.
  • the thickness of the metal terminal 41 is reduced over the entire length of the metal terminal 41, the cross-sectional area / surface area ratio of the metal terminal 41 is reduced, and the temperature rises due to self-heating.
  • the reduction in the cross-sectional area and the surface area ratio can be minimized by locally reducing the plate thickness.
  • the recesses are formed on the corners of the bent portions 4 1 t and 4 1 u to form the reduced-rigidity portion.
  • the protruding corner side the outer corner side of the bent portion
  • Only one of the bent portions 4 1 t and 4 1 u may be used as the reduced rigidity portion.
  • the connecting piece 4 1 b may be provided with a bent portion so that the connecting piece 4 1 b has a bent shape.
  • the bent portion inside the connecting piece 4 1 b may also be a reduced rigidity portion.
  • only one or more of the bent portions inside the connecting piece 41b may be used as the reduced rigidity portion.
  • the reduced rigidity portion by narrowing the width of the metal terminal 41 only at the bent portions 4 It, 4 1 u. By combining these, it is also possible to form a rigidity-decreasing portion.
  • FIG. 14 is a diagram comparing the ease of deformation with respect to a load between a metal terminal provided with a reduced rigidity portion and a metal terminal not provided with a reduced rigidity portion according to the present embodiment.
  • Fig. 14 shows the calculation results when a metal terminal with a plate thickness of 1. O mm is used and the minimum thickness at the reduced rigidity portion is 0.7 mm.
  • FIG. 15 is a diagram showing a reference example of the metal terminal 14 1 provided with the rigidity reduction portion.
  • the metal terminal 1 4 1 shown in Fig. 15 is bent only once. That is, it is L-shaped with only one bent portion 1 4 1 t. By bending the corner of the bent portion 14 1 t into a groove shape, a reduced-rigidity portion having a smaller thickness than other portions is formed. As described above, if the bent portion is provided at least once, it is possible to provide the rigidity reduced portion in the bent portion. As a result, the force applied to the terminal piece 1 4 1 c of the metal terminal 1 4 1 can be relaxed at the rigidity reduction portion, and the effect of making it difficult to transmit to the fixed piece 1 4 1 a can be obtained.
  • the temporary fixing by the insulator is possible, so that the bolt can be temporarily fixed to the metal terminal easily.
  • the busper can be easily attached to the electrode using the temporarily fixed port.

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Abstract

本発明に係る電極（２１）は、電池モジュール本体から延出する金属端子（４１）と、抜け止めを構成する拡大部（３５）を後端部に有し、金属端子（４１）を上向きに貫通するボルト（３１）と、金属端子（４１）と電池モジュールの筐体との間を絶縁する絶縁体（４３）とを備え、絶縁体（４３）は、ボルト（３１）の拡大部（３５）の少なくとも下面に当接して金属端子（４１）からのボルト（３１）の脱落を防止する脱落防止部（４５）を有している。

Description

明細書 電極構造およびバッテリ装置の製造方法 技術分野
この発明は、 電極構造およびバッテリ装置の製造方法に関し、 より詳しくは、 電池モジュールをバスバーに接続するための電極構造およびバスバーが接続され るバッテリ装置の製造方法に関する。 背景技術
ハイプリッド車両や電気自動車に搭載されるパッテリ装置は、 直列または並列 に接続された複数の電池モジュールを有している。 複数の電池モジュール相互間 は、 バスバーにより接続される。 電池モジュールには、 バスバーに接続するため の電極が設けられている。
バスバーに接続するために、 電極の金属端子にはボルトが取り付けられている。 金属端子に取り付けられたボルトは、 バスバーを貫通し、 ナットと螺合すること でバスバーを強固に固定する。
電極にバスバーを取り付ける工程を考えると、 金属端子には予めボルトを仮固 定しておくことが好ましい。 このようなボルトの仮固定としては、 金属端子に設 けられた貫通孔にボルトを圧入しておくことが考えられる。
このようなバスバーで接続された電池モジュールを開示したものとして特開 2 0 0 2 - 8 6 2 7号公報 （特許文献 1 ) がある。 特許文献 1は、 複数の筒状の電 池モジュールを、 プレート状のパスバーで接続している。
一方、 特開平 7— 2 2 6 1 9 7号公報 （特許文献 2 ) には、 電極板と中継リー ドの接続部との間に幅または厚みを小さくした折曲容易部を設けたく 携帯可能な 電気機器のための電池が開示されている。 発明の開示
金属端子にボルトを仮固定するため、 金属端子にボルトを圧入する場合には、 圧入工程において金属端子の締結面が変形することがあるという問題がある。 ま た、 ポルトを仮固定するために、 金属端子にボルトを圧入する工程が必要となり、 工程增加の一因となるという問題がある。
この発明は、 上記課題を解決するためになされたものであり、 金属端子へのボ ルトの仮固定を容易に行なうことができる電極構造およびバッテリ装置の製造方 法を提供することを目的とする。
この発明に基づいた電極構造に従えば、 電池モジュールをバスバーに接続する ための電極構造であって、 電池モジュール本体から延出する金属端子と、 抜け止 めを構成する拡大部を後端部に有し、 上記金属端子を上向きに貫通するポルトと、 上記金属端子と電池モジュールの筐体との間を絶縁する絶縁体とを備え、 上記絶 縁体は、 上記ボルトの拡大部に少なくとも下方から当接して上記金属端子からの 上記ボルトの脱落を防止する脱落防止部を有している。
上記電極構造において好ましくは、 上記金属端子は、 上記絶縁体を介して上記 筐体に固定される固定片と、 上記固定片に屈曲方向に連続し、 少なくとも前記固 定片に連続する部分が上記筐体から離れる方向に延びる接続片と、 上記接続片に 屈曲方向に連続し、 上記ボルトが貫通する貫通孔が設けられた端子片とを有して いる。 このとき、 上記固定片と上記端子片との間の前記筐体から離れる方向の距 離は、 上記接続片の幅の 5 0 %以上でありかつ上記接続片の厚みの 5倍以上とし てもよい。
上記電極構造において好ましくは、 上記拡大部は下面および側面を有し、 上記 脱落防止部は、 相互に直交方向に位置する二つの当接面を有し、 一方の当接面が 上記拡大部の下面に当接し、 他方の当接面が上記拡大部の側面に当接している。 上記電極構造において好ましくは、 上記脱落防止部は、 上記拡大部の外周を囲 む壁部を有している。
上記電極構造において好ましくは、 上記固定片と上記端子片との間に複数の屈 曲部を有し、 上記複数の屈曲部の少なくともいずれか 1'つが、 金属端子の他の部 分よりも厚みおよび幅の少なくともいずれか一方において小さい剛性低下部とさ れている。
上記電極において、 上記屈曲部の入り隅側を曲面を描くように溝状に窪ませて 上記剛性低下部を形成してもよい。
この発明に基づいたバッテリ装置の製造方法に従えば、 電池モジュール本体か ら延出する金属端子と、 抜け止めを構成する拡大部を後端部に有し上記金属端子 を上向きに貫通するボルトと、 上記ボルトの拡大部の少なくとも底面に当接して 上記金属端子からの上記ボルトの脱落を防止する脱落防止部を有し、 上記金属端 子と電池モジュールの筐体との間を絶縁する絶縁体とを備えた電極が設けられた 複数の電池モジュールを配列する工程と、 上記電極間を電気的に接続するバスバ 一を、 上記バスバーに設けられた貫通孔に上記ボルトを挿入して取り付ける工程 と、 上記ボルトにナツトを緊結して上記バスバーを固定する工程とを含んでいる。 上記バッテリ装置の製造方法において好ましくは、 上記金属端子は、 上記絶縁 体を介して上記筐体に固定される固定片と、 上記固定片に連続し上記筐体から離 れる方向に延びる接続片と、 上記接続片に連続して上記固定片と略平行に延び、 上記ボルトが貫通する貫通孔が設けられた端子片とを有する。
なお、 上述した構成のうち二つ以上を適宜組み合わせても良い。
本発明に係る電極構造およびバッテリ装置の製造方法によると、 絶縁体により 仮固定が可能となるので、 金属端子へのボルトの仮固定を容易に行なうことがで きる。 また、 仮固定されたボルトを用いて、 電極へのバスバーの取り付けを容易 に行なうことができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 この発明に基づいた実施の形態 1におけるバッテリ装置の構造を示す 平面図である。
図 2は、 この発明に基づいた実施の形態 1における電池モジュールの側面図で あ 。
図 3は、 この発明に基づいた実施の形態 1における電池モジュールの縦断面図 である。
図 4は、 この発明に基づいた実施の形態 1における電極の縦断面図である。 図 5は、 この発明に基づいた実施の形態 1における電極の分解斜視図である。 図 6は、 この発明に基づいた実施の形態 1におけるバッテリ装置の構造を示し 図 1における V I - V I矢視断面図である。
図 7は、 この発明に基づいた実施の形態 1における当接部の構造を示す斜視図 である。
図 8は、 この発明に基づいた実施の形態 1における電極の構造を示し、 図 6に おける A部拡大図である。
図 9は、 この発明に基づいた実施の形態 1における電極の構造を示し、 図 1に おける I X— I X矢視断面図である。
図 1 0は、 この発明に基づいた実施の形態 1における電極の構造を示し、 図 9 における b部拡大図である。
図 1 1は、 この発明に基づいた実施の形態 2における電極の構造を示す縦断面 図である。
図 1 2は、 この発明に基づいた実施の形態 3における電極の構造を示す縦断面 図である。
図 1 3は、 この発明に基づいた実施の形態 3における電極の構造を示す平面図 である。
図 1 4は、 この発明に基づいた実施の形態 3における金属端子の変形のしゃす さを示す図である。
図 1 5は、 剛性低下部を設けた参考例の電極の構造を示す縦断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 この発明に基づいた各実施の形態における電極構造およびバッテリ装置 の製造方法について、 図を参照しながら説明する。 なお、 各実施の形態において、 同一または相当箇所については同一の参照番号を付し、 重複する説明は繰り返さ ないこととする。
(実施の形態 1 )
図 1は、 本実施の形態におけるバッテリ装置の構造を示す平面図である。 図 1 に示すように、 バッテリ装置 1は、 複数の電池モジュール 1 1を有している。 図 1に示すバッテリ装置 1では、 その主表面が相互に平行になるように 2列に配列 している。 ここでは、 電池モジュール 1 1を 2列に配列した例を示したが、 1列 であってもよいし、 3列以上であってもよい。
各電池モジュール 1 1は、 正極および負極を構成する電極 2 1をそれぞれ有し ている。 隣接して配置された電池モジュール 1 1の電極 2 1は、 相互にバスバー 8 1で接続されている。 バスバー 8 1は、 板状の金属で構成されている。
配列された複数の電池モジュール 1 1の端部には拘束板 9 1が設けられている。 拘束板 9 1は配列された複数の電池モジュール 1 1に、 両端部から圧縮する方向 の力を加える。 これにより、 配列された電池モジュール 1 1を保持するとともに、 各電池モジュールに適度な圧力を加える。
配列された複数の電池モジュール 1 1の反対側の端部にも、 図示しない同様の 拘束板が設けられている。 両拘束板 9 1の間は、 図示しない連結部材で連結され ている。
図 2は、 本実施の形態における電池モジュールの側面図であり、 図 3は、 同縦 断面図であり、 図 4は、 電極の縦断面図、 図 5は、 電極の分解斜視図である。 電 池モジュール 1 1は、 内部に電池セル 1 2を有している。 電池セル 1 2は、 電池 ケース 1 3に収容されている。 電池セル 1 2は、 充放電可能な二次電池であれば 特に限定されない。 たとえば、 ニッケノレ水素電池であってもよいし、 リチウムィ オン電池であってもよい。 また、 図 2では、 ひとつの電池ケース 1 3にひとつの 電池セル 1 2を収容した場合を示したが、 複数の電池セルを収容してもよい。 本 明細書において電池モジュールには、 電池ケースの内部に複数の電池セルが設け られた場合と、 電池ケースの内部にひとつの電池セルが設けられた場合の両方を 含む。 また、 本明細書において電池セルとは、 充放電可能な二次電池として機能 しうる最小単位を意味する。
電池ケース 1 3は、 電池ケース本体 1 3 aと蓋体 1 3 bとで構成されている。 強度を確保するために、 電池ケース 1 3は、 たとえば亜鉛メツキ処理された鋼板 で形成する。 電池ケース本体 1 3 aは、 内部に空間を有し、 上面のみが開放した 箱状である。 蓋体 1 3 bは板状である。 蓋体 1 3 bには、 正極と負極とをそれぞ れ構成する一対の電極 2 1が取り付けられている。 これらの電極 2 1は、 電池ケ ース 1 3に収容された電池セル 1 2に電気的に接続されている。
図 4および図 5に示すように、 電極 2 1は金属端子 4 1と、 金属端子 4 1から 先端が上向きに突出するポルト 3 1と、 金属端子 4 1を蓋体 1 3 bに固定するリ ベット 5 1とを有している。
本実施の形態においては、 金属端子 4 1は、 側面視略 Z字型に構成されている。 より詳細には、 金属端子 4 1は、 蓋体 1 3 bに固定される固定片 4 1 aと、 固定 片 4 1 aから直角に折れ曲がり、 蓋体 1 3 bから離れる方向に延びる接続片 4 1 bと、 接続片 4 1 bに連続し固定片 4 1 aと平行な端子片 4 1 cとを有している。 固定片 4 1 aおよび端子片 4 1 cには貫通孔が設けられている。 固定片 4 1 aの 貫通孔をリベット 5 1が貫通し、 端子片 4 1 cの貫通孔をボルト 3 1が貫通する。 ここでは接続片 4 1 bを固定片 4 1 aおよび端子片 4 1 cに対して直角に折り曲 げているが、 必ずしも直角でなくてもよい。
また、 接続片 4 1 bは必ずしも平板状でなくてもよく、 屈曲した形状であって もよい。 たとえば、 接続片 4 1 bは二つの屈曲部し、 側面視略 Z字型であっても よい。 より詳細には、 接続片 4 l bを、 固定片 4 1 aに屈曲方向に連続し筐体 1 3から離れる方向に延びる第 1の部分と、 第 1の部分に屈曲方向に連続する第 2 の部分と、 第 2の部分に屈曲方向に連続しさらにその端部には端子片 4 1 cが屈 曲方向に連続する第 3の部分とで構成してもよい。
端子片 4 1 cと固定片 4 1 aとの間を接続片 4 1 bにより接続することにより、 端子片 4 1 cと固定片 4 1 aとはオフセットしている。 金属端子 4 1は金属板を 折曲することにより構成されている。
本実施の形態においては、 図 4および図 5に示す固定片 4 1 aと端子片 4 1 c との間の接続片 4 1 bに沿う方向の距離 Dは、 接続片 4 1 bの幅 Wの 5 0 %以上 でありかつ接続片 4 1 bの厚み Tの 5倍以上としている。 より詳細には、 本実施 の形態においては、 固定片 4 1 aと端子片 4 1 cとの間の接続片 4 1 bに沿う方 向の距離 Dを、 接続片 4 1 bの幅 Wの 5 0 %とし、 接続片 4 1 bの厚み Tの 6倍 としている。
本実施の形態においては、 接続片 4 1 bの幅 Wと固定片 4 1 aおよび端子片 4 1 cの幅とが同一となるように構成している力 接続片 4 1 bの幅 Wを固定片 4 1 aおよび端子片 4 1 cの幅よりも小さくなるようにしてもよい。 また、 接続片 4 1 bの一部にその幅が狭くなつた部分を形成しても良い。 また、 本実施の形態においては、 接続片 4 1 bの厚み Tと固定片 4 1 aおよび 端子片 4 1 cの厚みとが同一となるように構成しているが、 接続片 4 1 bの厚み Tを固定片 4 1 aおよび端子片 4 1 cの厚みよりも小さくなるようにしてもよレ、。 また、 接続片 4 1 bの一部にその厚みが薄くなつた部分を形成しても良い。
ボルト 3 1の下端には拡大部 3 5が設けられている。 拡大部 3 5は、 ボルト 3 1の軸部より拡大して抜け止めを構成するものであり、 平面視矩形に構成されて いる。 ここでは、 拡大部 3 5を平面視矩形に構成しているが、 六角形などの他の 多角形や、 当接部と係合するような凹凸形状など他の形状を採用してもよい。 拡 大部 3 5は、 底面および側面を有している。 拡大部 3 5の底面には、 水平方向に 延びる溝 3 6が設けられている。 拡大部 3 5の底面の溝を省略し、 平らに構成し てもよい。
金属端子 4 1の固定片 4 1 aと、 蓋体 1 3 bとの間には絶縁体 4 3が設けられ ている。 絶縁体 4 3は、 金属端子 4 1と蓋体 1 3 bとを絶縁するとともに、 蓋体 1 3 bの貫通孔を密閉するガスケットとしても機能する。 絶縁体 4 3は蓋体 1 3 bの上面に沿う基板部 4 4と、 基板部 4 4から上方向に突出し、 ボルト 3 1を仮 固定する脱落防止部 4 5とが設けられている。 絶縁体 4 3は、 絶緣できる材料で あれば特に限定されないが、 たとえば合成樹脂により構成することができる。 こ こでは、 ポリフエ二レンサルファイド （P P S ) 樹脂またはナイロンを用いてい る。
絶縁体 4 3の基板部 4 4の下面には、 蓋体 1 3 bの貫通孔に挿入されるリング 状の突出部 4 4 aが設けられている。 基板部 4 4の上面には、 金属端子 4 1の固 定片 4 1 aが配置されるが、 基板部 4 4の外周には、 金属端子 4 1の固定片 4 1 aの外周を覆う周囲壁 4 4 bが設けられている。 金属端子 4 1の固定片 4 1 aを 周囲壁 4 4 bで囲むことで、 金属端子 4 1と蓋体 1 3 bとの絶縁をより確実にし ている。
絶縁体 4 3には、 脱落防止部 4 5が端子片 4 1 cの下方に設けられている。 脱 落防止部 4 5は、 基板部 4 4と一体に成型されている。 脱落防止部 4 5は、 ボル ト 3 1の拡大部 3 5の下面の一部に向かって突出している。 脱落防止部 4 5は、 拡大部 3 5の下面に当接する水平当接面 4 5 aと、 拡大部 3 5の側面に当接する 垂直当接面 4 5 bとを有している。
拡大部 3 5の下面が水平当接面 4 5 aに当接することで、 拡大部 3 5が、 金属 端子 4 1の端子片 4 1 cから抜け落ちることが防止される。 一方、 拡大部 3 5の 側面が、 垂直当接面 4 5 bに当接することで、 ボルト 3 1が大きく傾斜すること が防止される。 垂直当接面 4 5 bは省略することも可能である。 また水平当接面 4 5 aは必ずしも水平でなくてもよく、 ボノレト 3 1の拡大部 3 5の形状に応じて 種々の形状を採用し得る。
リベット 5 1の下端には、 矩形金属板からなる台座部 5 2が設けられている。 台座部 5 2には、 図 3に示すように、 下向きに延びる端子 7 1が接続されており、 端子 7 1は電池セル 1 2に電気的に接続されている。
台座部 5 2の上面と蓋体 1 3 bとの間には、 絶縁部材 5 8が配設されている。 絶縁部材 5 8の外周部は垂下しており、 台座部 5 2の外周を囲む。 絶縁部材 5 8 は、 電池ケース 1 3の内部の環境において劣化しにくい榭脂材料などを用いる必 要がある。 ここでは、 P P S樹脂を用いている。
リベット 5 1の軸部外周に密着するように、 リング状のガスケット 5 9が設け られている。 ガスケット 5 9は、 絶緣部材 5 8の貫通孔の内部に位置し、 ガスケ ット 5 9の上面は蓋体 1 3 bの貫通孔の周囲に当接する。 これにより、 電池ケー ス 1 3の密閉をより確実にする。 ガスケットとしては、 樹脂やゴムなどの材料を 用いることができる。
電極 2 1を蓋体 1 3 bに固定するときには、 予めボノレト 3 1を金属端子 4 1の 端子片 4 1 cに挿入しておき、 図 5に示すような順序でリベット 5 1を挿入する。 その状態でリベットの先端をかしめて拡大させ、 電極 2 1を蓋体 1 3 bに固定す る。
このとき、 ボノレ ト 3 1は、 金属端子 4 1に揷通されているだけであり固定はさ れていないが、 ボルト 3 1の拡大部 3 5の下面が、 脱落防止部 4 5の水平当接面 4 5 aに当接する。 これによりポルト 3 1力 金属端子 4 1から脱落することが 防止される。
したがってボルト 3 1を金属端子 4 1に圧入するなどの特別な工程を追加しな くても、 電池モジュール 1 1が完成した状態から次工程までの間、 ボノレト 3 1が 金属端子 4 1に保持された状態を維持することができる。
バッテリ装置 1を製造するときには、 まず、 複数の電池モジュール 1 1を配列 する。 次に、 電池モジュール 1 1の電極間を電気的に接続するバスバ一 8 1をバ スバー 8 1に設けられた貫通孔にボルト 3 1を挿入して取り付け、 ボルト 3 1に ナット 3 9を緊結することでパスパー 8 1が固定される。 これらの工程において、 ボルト 3 1は脱落防止部 4 5により保持されるので、 金属端子 4 1から脱落する ことがない。
また、 脱落防止部 4 5は、 絶縁および密閉のための、 基板部 4 4と一体に構成 されているので、 脱落防止部 4 5を取り付けるための工程が増加することもない。 また、 部品点数を増加させることもない。 これらにより、 ボルト 3 1を金属端子 4 1に容易に保持させることができる。
さらに、 ボルト 3 1を金属端子 4 1に圧入する工程を排除できるので、 圧入ェ 程における金属端子 4 1の変形を防止することができる。 これにより、 ボルト 3 1の位置精度が向上し、 バスバー 8 1の取り付けをスムーズに行なうことができ る。
一方、 本実施の形態においては、 金属端子 4 1を、 蓋体 1 3 bに固定される固 定片 4 1 aと、 固定片 4 1 aから直角に折れ曲がり、 蓋体 1 3 bから離れる方向 に延びる接続片 4 1 bと、 接続片 4 1 bに連続し固定片 4 1 aと平行な端子片 4 l cとで構成している。 端子片 4 1 cにはボルト 3 1が貫通され、 このボルト 3 1にナツト 3 9を緊結してバスバー 8 1を固定している。 本実施の形態において は、 このように固定片 4 1 aと端子片 4 1 cとがオフセットしており、 その間を 接続片 4 1 bで接続しているので、 このナツト 3 9を緊結する工程において端子 片 4 1 cに加わったモーメントを接続片 4 1 bが変形することで吸収し、 固定片 4 1 aに伝えにくくすることができる。 固定片 4 1 aはリベット 5 1により蓋体 1 3 bに固定されている力 その固定構造に与える悪影響を最小限にすることが できる。
この金属端子 4 1の形状を採用したことによる効果をさらに詳細に説明する。 まず、 電池モジュールにおいて、 電極 2 1の電池モジュール本体への固定部は、 次のような機能を確保する上で非常に重要な部位である。 第一に固定に用いられ るリベット 5 1は、 金属端子 4 1と電池セル 1 2との間の通電部材として機能す る。 第二にリベット 5 1により同時にかしめられて固定された絶縁体 4 3は、 電 極 2 1およびリベット 5 1と電池ケース 1 3との絶縁を確保するものである。 第 三にリベット 5 1で固定された絶縁体 4 3は、 固定部における気密性を確保する 機能も有する。 これらの機能を確保するためには、 金属端子 4 1を介してその固 定部に位置するリベット 5 1や絶縁体 4 3に伝達される応力はより小さいことが 好ましい。
このような前提のもと、 電極がたとえば平板状の金属板により構成されていた 場合には、 ナツトを緊結する応力がこの電極を通じて固定部にそのまま伝達され てしまう。 この場合、 大きな応力がリベットなどに加わると、 リベットが緩んだ り絶縁体が変形したりする恐れがある。 その結果、 リベットによる通電において 通電不良が生じたり、 絶縁体による絶縁性や気密性が十分に確保されなくなつた りする可能性がある。
これに対し、 本実施の形態においては、 接続片 4 1 bにより固定片 4 1 aと端 子片 4 1 cとを接続することにより、 固定片 4 1 aと端子片 4 1 cとがオフセッ トしているので、 端子片 4 1 cに大きな応力が加わった場合でも、 接続片 4 1 b が変形することにより固定部に加わる応力を緩和することができる。 その結果、 上記のような不具合の発生を抑制することが可能である。
このとき本実施の形態においては、 図 4および図 5に示す固定片 4 1 aと端子 片 4 1 cとの間の接続片 4 1 bに沿う方向の距離 Dを、 接続片 4 1 bの幅 Wの 5 0 %以上かつ接続片 4 1 bの厚み Tの 5倍以上としているので、 接続片 4 1 の 剛性が十分に小さい。 これにより端子片 4 1 cに大きな応力が加わった場合には、 接続片 4 1 bが十分に変形し、 固定部に加わる応力をより確実に低減することが できる。 固定片 4 1 aと端子片 4 1 cとの間の接続片 4 1 bに沿う方向の距離 D 力 接続片 4 1 bの幅 Wの 5 0 %未満または接続片 4 1 bの厚み Tの 5倍未満で あると、 接続片 4 1 bの剛性が高いため、 接続片 4 1 bが十分に変形することが できず、 固定部に加わる応力を緩和する効果が低減する。
また、 端子片 4 1 cと固定片 4 1 aとの間を接続片 4 1 bで接続したので、 端 子片 4 1 cの下方に空間を形成することができ、 ボノレト 3 1の拡大部 3 5や脱落 防止部 4 5のためのスペースを確保することができる。
図 6は、 バッテリ装置の構造を示し、 図 1における V I— V I矢視断面図であ り、 図 7は当接部の構造を示す斜視図である。 上述のように、 バッテリ装置 1は 平行に配列された複数の電池モジュール 1 1を有している。 電池モジュール 1 1 の相互の隙間には保持部材 6 1が配置されている。 保持部材 6 1は、 水平方向に 延びる複数のリブ 6 3を有している。 リブ 6 3の隙間は空気流路 6 2を構成し、 空気流路 6 2には冷却風が供給される。 冷却風は、 電池モジュール 1 1の表面を 冷却し、 電池モジュール 1 1の熱を冷却する。 このように、 保持部材 6 1は、 電 池モジュール 1 1を冷却する機能を担保する。
保持部材 6 1の一方の表面およびリブ 6 3の先端は、 電池モジュール 1 1の表 面に当接している。 保持部材 6 1は、 電池モジュール 1 1の表面を押圧しながら、 隣接する電池モジュールとの間隔を一定に保ち、 複数の電池モジュール 1 1が相 互にずれないように保持する。 保持部材 6 1は、 成型した樹脂により構成されて いる。 保持部材 6 1は、 樹脂などの絶縁体で構成されているので、 これにより隣 接する電池モジュールの間の絶縁性を確保することができる。
保持部材 6 1の上端には、 ボルト 3 1の拡大部 3 5に当接する当接部 6 4が設 けられている。 当接部 6 4は、 ボルト 3 1の拡大部 3 5に当接することで、 ナツ ト 3 9を緊結するときのボルト 3 1の回転を防止するものである。
図 8は、 図 6における A部拡大図である。 図 7および図 8に示すように、 当接 部 6 4は、 ポルト 3 1の拡大部 3 5の側面に当接する垂直壁部 6 4 aと、 拡大部 3 5の下面の溝 3 6に挿入される水平突出部 6 4 bとを有している。
図 8において、 拡大部 3 5と、 垂直壁部 6 4 aおよび水平突出部 6 4 bとの間 には隙間があるが、 ナット 3 9を緊結するためにナットにトルクを与えると、 そ れに伴って拡大部 3 5が回転する。 このとき拡大部 3 5は、 当接部 6 4の、 垂直 壁部 6 4 aおよび水平突出部 6 4 bの一方または両方に当接し、 共回りが阻止さ れる。 また、 ボルト 3 1の拡大部 3 5は、 平面視矩形であるので、 平行に延びる 一対の辺を有しているが、 これらの辺がそれぞれ隣接する保持部材 6 1の対向す る垂直壁部 6 4 aに当接する。 拡大部 3 5の二辺が当接することで、 より大きな トルクに対応することができる。 なお、 ポルト 3 1の共回りをより効果的に阻止するため、 金属端子 4 1とボル ト 3 1の拡大部 3 5との間の摩擦係数を増大させる摩擦安定剤を塗布しておくよ うにしてもよレ、。
図 9は、 電池モジュールの構造を示し、 図 1における I X— I X矢視断面図で あり、 図 1 0は、 図 9における b部拡大図である。 上述のように、 ポルト 3 1の 拡大部 3 5の底面には溝 3 6が設けられているが、 溝 3 6には、 当接部 6 4の水 平突出部 6 4 bが位置している。 ナット 3 9にトルクが加えられて拡大部 3 5が 共回りを始めると、 溝 3 6の内側面が水平突出部 6 4 bの側面に当接する。
本実施の形態では、 拡大部 3 5の側面に垂直壁部 6 4 aを当接するようにし、 拡大部 3 5の底面の溝 3 6の内側面に水平突出部 6 4 bを当接するようにしたの で、 強いトルクが加わった場合でもより確実にボルト 3 1の共周りを防止するこ とができる。 但し、 当接部 6 4の構造は必要に応じて決定すればよく、 垂直壁部 6 4 aのみを当接させてボルト 3 1の共回りを防止するようにしてもよレ、。
また、 ナツト 3 9に加わったトルクを保持部材 6 1に設けられた当接部 6 4で 受けるので、 金属端子 4 1に加わる力を軽減することができる。 これにより金属 端子 4 1の変形などの不具合を抑制することができる。 なお、 図 8に示すように、 保持部材 6 1の当接部 6 4には瞵接する電極 2 1のボノレト 3 1が当接するが、 上 述のように保持部材 6 1は絶縁性の材料で構成されているので、 両電極 2 1の間 の絶縁性を確保することができる。
ここでは、 ボルト 3 1の拡大部 3 5を平面視矩形に形成し、 その側面を垂直壁 部 6 4 aに当接するようにしたが、 ボルト 3 1の拡大部 3 5の周囲に凹凸を設け、 その凹凸と係合するような形状の当接部を設けるようにしてもよい。
(実施の形態 2 )
次に実施の形態 2について図 1 1を参照して説明する。 図 1 1は、 実施の形態 1の図 1 0に対応する図であり、 電極の構造を示す縦断面図である。 .
本実施の形態においては、 絶縁体 4 3の構造を変更し、 ボルト 3 1の脱落防止 と共周り防止とを、 絶縁体 4 3により行なうようにしたものである。 具体的には、 絶縁体 4 3をボルト 3 1の拡大部 3 5を囲み、 ボルト 3 1の下側と蓋体 1 3 bと の間を埋めるように拡大して脱落防止部 4 5を形成する。 また、 絶縁体 4 3の下 面で脱落防止部 4 5の下側には、 下向きに突出する係合突起 4 6を設ける。
ボルト 3 1の拡大部 3 5は、 脱落防止部 4 5に当接することで、 金属端子 4 1 からの脱落が防止される。 また、 ポルト 3 1の拡大部 3 5の周囲が脱落防止部 4 5に設けられた壁部 4 7に囲まれているので、 ナット 3 9にトルクを与えたとき には、 拡大部 3 5は脱落防止部 4 5に回転を阻止され、 共回りが防止される。 このとき、 絶縁体 4 3の底面に係合突起 4 6を設け、 係合突起 4 6を蓋体 1 3 bの凹部 1 3 cに挿入しているので、 絶縁体 4 3が位置ずれすることが P且止され、 より確実にボルト 3 1の共回りを防止することができる。
また、 本実施の形態における金属端子 4 1は、 実施の形態 1と同一の形状とし ている。 したがって、 実施の形態 1と同様、 端子片 4 1 cに大きな応力が加わつ た場合でも、 接続片 4 1 bが変形することにより、 金属端子 4 1と筐体 1 3との 固定部に加わる応力を緩和することができる。
(実施の形態 3 )
次に実施の形態 3について図 1 2および図 1 3を参照して説明する。 図 1 2は、 実施の形態 1の図 1 0に対応する図であり、 電極の構造を示す縦断面図である。 図 1 3は、 本実施の形態の電池モジュールの平面図である。 図 1 3においては、 バスバー 8 1を取り付ける前の状態を示している。
本実施の形態においては、 実施の形態 2と同様、 ボルト 3 1の脱落防止と共周 り防止とを、 絶縁体 4 3により行なうようにしている。 さらに、 本実施の形態に おいては、 金属端子 4 1の屈曲部に剛性低下部を形成している。
本実施の形態においては、 ポルト 3 1の拡大部 3 5を六角形にすると共に、 拡 大部 3 5のねじ部側端部に鍔部 3 5 aを設けている。 鍔部 3 5 aは、 拡大部 3 5 の本体部よりも外側に突出している。
絶縁体 4 3の脱落防止部 4 5にボノレト 3 1の拡大部 3 5を囲む壁部 4 7を設け ている。 壁部 4 7により六角形のくぼみが形成され、 拡大部 3 5の六角形の本体 部が挿入される。 壁部 4 7により形成されたくぼみに拡大部 3 5が揷入されるこ とにより、 ナツト 3 9にトルクを与えたときのボルト 3 1の共回りが防止される。 また、 壁部 4 7の上端が鍔部 3 5 aに下方から当接することにより、 ボノレト 3 1は、 下方に落下することが阻止されている。 絶縁体 4 3の下面で脱落防止部 4 5および壁部 4 7の下側には、 下向きに突出 する係合突起 4 6が設けられている。 係合突起 4 6は、 蓋体 1 3 bの凹部 1 3 c に揷入されている。 これにより絶縁体 4 3が大きく位置ずれすることが阻止され、 より確実にボルト 3 1の共回りを防止することができる。
金属端子 4 1は、 実施の形態 1および実施の形態 2と同様に、 固定片 4 1 aと、 固定片 4 1 aに屈曲方向に連続する接続片 4 1 bと、 接続片 4 1 bに屈曲方向に 連続する端子片 4 1 cとを有している。
また、 実施の形態 1と同様に、 接続片 4 1 bは必ずしも平板状でなくてもよく、 屈曲した形状であってもよレ、。 たとえば、 接続片 4 1 bは二つの屈曲部し、 側面 視略 Z字型であってもよい。
金属端子 4 1の固定片 4 1 aと接続片 4 1 bとの境界に位置する屈曲部 4 1 t、 および、 接続片 4 1 bと端子片 4 1 cとの境界に位置する屈曲部 4 1 uにおいて、 入り隅側 （屈曲部の内角側） を曲面を描くように溝状に窪ませて剛性低下部を形 成している。 剛性低下部を構成する屈曲部 4 1 t , 4 1 uの溝の内面は必ずしも 曲面でなくてもよい。
これにより、 ナット 3 9にトルクを加えてバスバー 8 1を緊結する工程におい て、 剛性低下部を構成する屈曲部 4 1 t , 4 1 uが変形することでナット 3 9に 加えた締め付け力を固定片 4 1 aに伝えにくくすることができる。 これにより、 リベット 5 1が緩んだり、 絶縁体 4 3やガスケット 5 9などが変形することを抑 制することができる。
特に、 端子片 4 1 cが上下する方向に力が加わると、 固定片 4 l aが上下する 方向の力として伝達されるので、 リベット 5 1に緩みが生じやすくなり問題であ る。 本実施の形態の構造によると、 屈曲部 4 1 t , 4 1 uに溝を形成するように 窪みを設けているので、 端子片 4 1 cが上下する方向の力に対して特に剛性を低 下させることができる。 これにより特に問題となるリベット 5 1の緩みを効果的 に防止することができる。 その結果、 絶縁体 4 3やガスケット 5 9によるシール 性の低下を効果的に抑制することができる。
さらに、 本実施の形態においては、 屈曲部 4 1 t， 4 1 uの入り隅側に曲面を 描くように窪みを設けているので入り隅部の曲率半径が大きくなる。 これにより、 屈曲部 4 l t， 4 1 uの入り隅部における応力集中を緩和することができる。 そ の結果、 屈曲部 4 1 t， 4 1 uにおける強度の低下を最小限にすることができる。 加えて、 本実施の形態においては、 屈曲部 4 1 t , 4 1 uのみに剛性低下部を 設けている。 単に剛性を低下させるだけであれば、 金属端子 4 1の全長に亙って 板厚を薄くすることでも可能である。 し力 し、 金属端子 4 1の全長に亙って板厚 を薄くすると、 金属端子 4 1の断面積ノ表面積比が小さくなり、 自己発熱による 温度上昇の問題が生じる。 本実施の形態のように、 局部的に板厚を薄くすること で、 断面積 表面積比の低下を最小限にすることができる。
なお、 本実施の形態においては、 屈曲部 4 1 t , 4 1 uの入り隅側に窪みを設 けて剛性低下部を形成したが、 出隅側 （屈曲部の外角側） を削ることにより剛性 低下部を構成することも可能である。
屈曲部 4 1 t , 4 1 uのいずれか一方のみを剛性低下部としてもよい。
上述したように、 接続片 4 1 bに屈曲部を設けて接続片 4 1 bを屈曲形状とし てもよいが、 その場合に接続片 4 1 bの内部の屈曲部も剛性低下部としてもよい。 また、 屈曲部 4 1 t , 4 1 uを剛性低下部とせずに、 接続片 4 1 bの内部の屈曲 部の 、ずれか 1つまたは複数のみを剛性低下部としてもよレ、。
さらには、 屈曲部 4 I t , 4 1 uにおいてのみ金属端子 4 1の幅を狭くするこ とで剛性低下部を形成することも可能である。 これらの組み合わせにより、 剛性 低下部を構成することも可能である。
なお、 実施の形態 1および 2の構造においても、 実施の形態 3で説明したよう な剛性低下部をその金属端子 4 1の屈曲部に設けることも可能である。
図 1 4は、 本実施の形態の剛性低下部を設けた金属端子と、 剛性低下部を設け ない金属端子との荷重に対する変形のしやすさを比較した図である。
図 1 4に示すように、 剛性低下部を設けた場合には、 剛性低下部を設けない場 合に比べて、 同一の荷重を加えたときに、 1 . 5倍変形させることができる。 す なわち、 外力の伝達を 2 / 3にすることができる。 その結果、 剛性低下部がない 場合には、 圧縮されたガスケット 5 9が 0 . 0 3 mm膨張するような力を加えて も、 剛性低下部が設けられている場合には、 膨張を 0 . 0 2 mmに抑えることが できる。 これにより、 シールゴムの潰し代が確保でき、 通常であれば、 その寿命 を 5〜1 0年程度延長することができる。
なお、 図 1 4は、 板厚が 1 . O mmの金属端子を用い、 剛性低下部における最 小厚みを 0 . 7 mmとした場合の計算結果である。
図 1 5は、 剛性低下部を設けた金属端子 1 4 1の参考例を示す図である。 図 1 5に示す金属端子 1 4 1は、 一回のみ屈曲させている。 すなわち、 屈曲部 1 4 1 tを一箇所のみ設けた、 L字型形状としている。 屈曲部 1 4 1 tの入り隅側を溝 状に窪ませることで、 他の部分より厚みが小さい剛性低下部を形成している。 このように、 屈曲部が一回以上設けられていれば、 屈曲部に剛性低下部を設け ることが可能となる。 これにより、 金属端子 1 4 1の端子片 1 4 1 cに加わった 力を剛性低下部で緩和して、 固定片 1 4 1 aに伝えにくくする効果を得ることが 出来る。 - なお、 今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、 限定的な解 釈の根拠となるものではない。 したがって、 本発明の技術的範囲は、 上記した実 施の形態のみによって解釈されるのではなく、 請求の範囲の記載に基づいて画定 される。 また、 請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれ る。 ' 産業上の利用可能性
本発明に係る電極構造およびバッテリ装置の製造方法によると、 絶縁体により 仮固定が可能となるので、 金属端子へのボルトの仮固定を容易に行なうことがで きる。 また、 仮固定されたポルトを用いて、 電極へのバスパーの取り付けを容易 に行なうことができる。

Claims

請求の範囲
1. 電池モジュール （1 1) をバスバー （8 1) に接続するための電極構造であ つて、
電池モジュール本体から延出する金属端子 （4 1) と、
抜け止めを構成する拡大部 （35) を後端部に有し、 前'記金属端子 （4 1) を 上向きに貫通するボルト （3 1) と、
前記金属端子 （4 1) と電池モジュール （ 1 1 ) の筐体との間を絶縁する絶縁 体 （4 3) と、 を備え、
前記絶縁体 （4 3) は、 前記ボルト （3 1) の拡大部 （3 5) に少なくとも下 方から当接して前記金属端子 （41) からの前記ボルト （3 1) の脱落を防止す る脱落防止部 （45) を有する、 電極構造。
2. 前記金属端子 （4 1) は、 前記絶縁体 （4 3) を介して前記筐体に固定され る固定片 （4 1 a) と、 前記固定片 （41 a) に屈曲方向に連続し、 少なくとも 前記固定片 （4 1 a) に連続する部分が前記筐体から離れる方向に延びる接続片
(4 1 b) と、 前記接続片 （4 1 b) に屈曲方向に連続し、 前記ボルト （3 1) が貫通する貫通孔が設けられた端子片 （4 1 c) と、 を有する、 請求の範囲第 1 項に記載の電極構造。
3. 前記固定片 （4 1 a) と前記端子片 （4 1 c) との間の前記筐体から離れる 方向の距離は、 前記接続片 （4 1 b) の幅の 5 0%以上でありかつ前記接続片
(4 1 b) の厚みの 5倍以上である、 請求の範囲第 2項に記載の電極構造。
4. 前記拡大部 （35) は下面および側面を有し、
前記脱落防止部 （45) は、 相互に直交方向に位置する二つの当接面 （45 a , 4 5 b) を有し、 一方の当接面 （45 a) が前記拡大部 （3 5) の下面に当接し、 他方の当接面 （45 b) が前記拡大部 （3 5) の側面に当接する、 請求の範囲第 1項に記載の電極構造。
5. 前記脱落防止部 （45) は、 前記拡大部 （3 5) の外周を囲む壁部 （4 7) を有する、 請求の範囲第 1項に記載の電極構造。
6. 前記固定片 （4 1 a) と前記端子片 （4 1 c) との間に複数の屈曲部を有し、 前記複数の屈曲部 （4 I t , 4 1 u) の少なくともいずれか 1つが、 '金属端子 (4 1) の他の部分よりも厚みおよび幅の少なくともいずれか一方において小さ い剛性低下部とされている、 請求の範囲第 2項に記載の電極構造。
7. 前記屈曲部 （4 1 t, 41 u) の入り隅側を溝状に窪ませて前記剛性低下部 が形成されている、 請求の範囲第 6項に記載の電極構造。
8. 電池モジュール本体から延出する金属端子 （4 1) と、 抜け止めを構成する 拡大部 （3 5) を後端部に有し前記金属端子 （4 1) を上向きに貫通するボルト
(3 1) と、 前記ボルト （3 1) の拡大部 （3 5) の少なくとも底面に当接して 前記金属端子 （4 1) からの前記ポルト （3 1) の脱落を防止する脱落防止部 (4 5) を有し、 前記金属端子 （4 1) と電池モジュール （1 1) の筐体との間 を絶縁する絶縁体 （43) とを備えた電極 （2 1) が設けられた複数の電池モジ ユール （ 1 1 ) を配列する工程と、
前記電極 （2 1 ) 間を電気的に接続するバスバー （8 1) を、 前記バスバー (8 1) に設けられた貫通孔に前記ボルト （3 1) を挿入して取り付ける工程と、 前記ポルト （3 1) にナット （3 9) を緊結して前記バスバー （8 1) を固定 する工程とを含む、 バッテリ装置の製造方法。
9. 前記金属端子 （4 1) は、 前記絶縁体 （43) を介して前記筐体に固定され る固定片 （4 1 a) と、 前記固定片 （4 1 a) に屈曲方向に連続し前記筐体から 離れる方向に延びる接続片 （41 b) と、 前記接続片 （4 1 b) に屈曲方向に連 続し、 前記ボルト （3 1) が貫通する貫通孔が設けられた端子片と、 を有する、 請求の範囲第 8項に記載のバッテリ装置の製造方法。
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