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CN109155385B - 汇流排组装结构和电池模块 - Google Patents

汇流排组装结构和电池模块 Download PDF

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Abstract

一种汇流排组装结构，是将板状的汇流排组装于电极端子而成的。在汇流排中的插通孔的一侧的开口缘部设有毛刺，在螺帽中的螺纹部的一侧的开口缘部设有具有比插通孔的孔径大的最大直径的锥形部。汇流排的平板部在毛刺位于由锥形部形成的空间内的状态下被螺栓和螺帽夹持。

Description

汇流排组装结构和电池模块
技术领域
本发明涉及汇流排组装结构和电池模块。
背景技术
作为这种领域的技术，例如有专利文献1记载的电池连接组件。现有的该电池连接组件是用于将多个电池单元群中的电极端子彼此连接的组件，使用了设有供电极端子贯通的一对插通孔的汇流排。汇流排的插通孔是将汇流排穿孔而形成的，在穿孔时在插通孔的一个开口缘部形成有毛刺。因此，在现有的该电池连接组件中，在汇流排设有用于对表里进行识别的切口，从没有毛刺的另一个开口缘侧将电极端子插通于插通孔。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2011-258450号公报
发明内容
发明要解决的问题
在汇流排组装结构中，也采用在将电极端子插通于汇流排的插通孔后，用螺栓-螺帽等紧固构件将汇流排固定来进行组装的结构。在这种结构中，如果在汇流排的插通孔的开口缘部存在毛刺，则可以想到毛刺会被紧固部分夹住。如果毛刺被紧固部分夹住，则有可能会发生轴向力降低导致的螺纹松动、汇流排与电极端子之间的电接触不良。虽然也可以考虑通过倒角、面挤压来除去汇流排的毛刺，但是这有可能会使汇流排组装的工序复杂化，导致成本增大。
本发明是为了解决上述问题而完成的，目的在于提供一种汇流排组装结构和电池模块，即使在汇流排上存在毛刺，也能防止轴向力降低导致的螺纹松动、以及汇流排与电极端子之间的电接触不良。
用于解决问题的方案
本发明的一个方面的汇流排组装结构是将板状的汇流排组装于电极端子而成的汇流排组装结构，汇流排具有：平板部，其设有使电极端子插通的插通孔；以及弯曲部，其向平板部的一面侧突出，电极端子具有：外螺纹，其具有插通于插通孔的轴部；以及内螺纹，在其内周侧具有与从插通孔突出的轴部的顶端螺合的螺纹部，在汇流排中的插通孔的一侧的开口缘部设有毛刺，在内螺纹中的螺纹部的一侧的开口缘部设有锥形部，锥形部具有比插通孔的孔径大的最大直径，汇流排的平板部在毛刺位于由锥形部形成的空间内的状态下被外螺纹和内螺纹夹持。
在该汇流排组装结构中，在内螺纹中的螺纹部的一个开口缘部设有锥形部，锥形部具有比汇流排的插通孔的孔径大的最大直径。并且，在毛刺位于由锥形部形成的空间内的状态下，汇流排的平板部被外螺纹和内螺纹夹持。在这种结构中，汇流排的毛刺不会被外螺纹和内螺纹直接夹住，因此能防止轴向力降低导致的螺纹松动、以及汇流排与电极端子之间的电接触不良。
另外，在汇流排中，也可以是，弯曲部是与毛刺向同一面侧突出，电极端子是将外螺纹作为基座部而内螺纹的螺纹部螺合于轴部。在这种情况下，能根据毛刺的朝向来规定外螺纹相对于插通孔的插通朝向，因此能防止组装汇流排时汇流排的朝向错误等。
另外，在汇流排中，也可以是，弯曲部是向毛刺的相反面侧突出，电极端子是将内螺纹作为基座部而外螺纹的轴部螺合于螺纹部。在这种情况下，能根据毛刺的朝向来规定外螺纹相对于插通孔的插通朝向，因此能防止组装汇流排时汇流排的朝向错误等。
另外，也可以是，线束的圆形端子与汇流排的平板部一起被外螺纹和内螺纹夹持，圆形端子的内径比锥形部的最大直径大。在将线束的圆形端子与汇流排一起组装的情况下，通过使圆形端子的内径比内螺纹的锥形部的最大直径大，能提高圆形端子相对于外螺纹的轴部的组装容易性。
另外，也可以是，线束的圆形端子与汇流排的平板部一起被外螺纹和内螺纹夹持，圆形端子的内径比锥形部的最大直径小。在将线束的圆形端子与汇流排一起组装的情况下，通过使圆形端子的内径比内螺纹的锥形部的最大直径小，能用内螺纹的支承面牢固地夹持圆形端子。
另外，在本发明的一个方面的电池模块中，具备将多个电池单元排列而成的排列体，相邻的电池单元的电极端子间由上述汇流排组装结构连结。
在该电池模块中，汇流排的毛刺不会被外螺纹和内螺纹直接夹住，因此能防止轴向力降低导致的螺纹松动、以及汇流排与电极端子之间的电接触不良。
发明效果
根据本发明，即使在汇流排上存在毛刺，也能防止轴向力降低导致的螺纹松动、以及汇流排与电极端子之间的电接触不良。
附图说明
图1是示出电池模块的一个实施方式的概略图。
图2是示出汇流排组装结构的第1实施方式的截面图。
图3是示出汇流排的一个例子的立体图。
图4是示出汇流排组装结构的第1实施方式的变形例的截面图。
图5是示出汇流排组装结构的第1实施方式的另一变形例的截面图。
图6是示出汇流排组装结构的第2实施方式的截面图。
图7是示出汇流排组装结构的第2实施方式的变形例的截面图。
图8是示出汇流排组装结构的第2实施方式的另一变形例的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的一个方面的汇流排组装结构和电池模块的优选实施方式。
[电池模块的整体构成]
图1是示出电池模块的一个实施方式的概略图。如该图所示，电池模块1具备：将多个电池单元2排列而成的排列体3；在电池单元2的排列方向上对排列体3施加约束负荷的约束构件4；以及介于排列体3与约束构件4之间的弹性体5。
排列体3包括例如7个电池单元2。在电池单元2、2间，夹设有未图示的传热板。电池单元2例如为锂离子二次电池。电池单元2例如是将电极组装体和电解液收纳于呈大致长方体状的中空的壳体6内而成的。
在壳体6的顶面6a，相互分离地设有一对电极端子7、7。其中一个电极端子7是与电极组装体的正极连接的正极端子，另一个电极端子7是与电极组装体的负极连接的负极端子。相邻的电池单元2、2以正极端子与负极端子相互相邻的方式排列，通过用汇流排(busbar)8将相邻的正极端子与负极端子连接，从而被串联电连接。
约束构件4具备：一对端板9、9；以及将端板9、9彼此紧固的紧固构件10。端板9例如由铁等金属形成为平板状，配置为在排列方向上夹着排列体3和弹性体5。
紧固构件10包括：长条的连结螺栓11；以及与连结螺栓11螺合的螺帽12。连结螺栓11以将端板9的外缘部分彼此连结的方式从一个端板9插通到另一个端板9。螺帽12从端板9的外侧螺合到连结螺栓11的顶端，从而，电池单元2、弹性体5以及传热板被夹持而实现单元化，并且被施加约束负荷。
弹性体5是除了防止约束负荷导致电池单元2破损以外，还用于防止约束部件破损的构件。弹性体5例如由聚氨酯(urethane)制的橡胶海绵形成为矩形的板状。弹性体5配置为与排列体3中的一个排列端的电池单元2相邻。弹性体5的形成材料的其它例子能举出例如三元乙丙橡胶(EPDM)、氯丁橡胶、硅橡胶等。弹性体5不限于橡胶，也可以是弹簧材料等。
[汇流排组装结构的第1实施方式]
接着，详细说明汇流排8相对于上述的电极端子7的组装结构。
图2是示出汇流排组装结构的第1实施方式的截面图。如该图所示，在第1实施方式的汇流排组装结构21中，电极端子7构成为包括螺栓(外螺纹)22以及螺帽(内螺纹)23。螺栓22具有头部22a以及轴部22b。螺栓22构成了电极端子7的基座部。即，螺栓22以头部22a抵接于电池单元2中的壳体6的顶面6a并且轴部22b以大致直角从顶面6a突出的方式固定于壳体6。
螺帽23在内周侧具有螺纹部23a。在螺帽23中的螺纹部23a的一侧的开口缘部设有无螺纹槽的锥形部23b。在本实施方式中，锥形部23b呈大致圆锥形状。锥形部23b与螺纹部23a连通，随着趋向外侧而开口直径扩大，在开口端面处成为最大直径。锥形部23b的最大直径R1与后述的汇流排8的插通孔24a的孔径R2相比充分大。
汇流排8例如由铜等导电性良好的金属形成为板状。如图3所示，汇流排8具有一对平板部24、24以及弯曲部25。平板部24是固定到电极端子7的部分，分别位于汇流排8的长边方向的两端部。在平板部24的中央部分设有使电极端子7插通的插通孔24a。插通孔24a的孔径R2为比螺栓22的轴部22b的直径稍大的直径。另外，插通孔24a的孔径R2为比螺帽23中的锥形部23b的最大直径R1充分小的直径。
弯曲部25是将一对平板部24、24相连的部分。弯曲部25具有与平板部24大致平行的顶部26以及将顶部26与平板部24相连的斜面部27，为向平板部24的一面侧突出的状态。通过利用该弯曲部25将一对平板部24、24相连，从而在对汇流排8的长边方向(将平板部24、24间连结的方向)上施加了力的情况下，能使斜面部27相对于平板部24和顶部26的角度可变。
由于斜面部27的角度可变，从而平板部24、24间的间隔相对于汇流排8的长边方向可变。因此，在发生异常时等电池单元2发生了膨胀的情况下，能使插通孔24a、24a的位置跟随相邻的电池单元2、2间的电极端子7、7的间隔的扩大。由此，能防止电池单元2的膨胀时对汇流排8施加过度的力而致使其破损。
上述的平板部24的插通孔24a例如是通过穿孔加工等剪切加工而形成的。因此，如图2所示，在插通孔24a的一侧的开口缘部产生了毛刺(burr)28，在插通孔24a的另一侧的开口缘部产生了塌边29。在本实施方式中，弯曲部25相对于平板部24、24突出的方向与毛刺28在插通孔24a周围突出的方向一致。即，在汇流排8中，弯曲部25是与毛刺28向同一面侧突出。
在汇流排组装结构21中，汇流排8以使弯曲部25成为向与电池单元2相反的一侧突出的朝向的方式搭接在电极端子7、7间。其中一个电极端子7的轴部22b在汇流排8的一个插通孔24a中通过，另一个电极端子7的轴部22b在汇流排8的另一个插通孔24a中通过。并且，使螺帽23螺合于从各插通孔24a突出的轴部22b的顶端部分，从而汇流排8被稳固地固定到电极端子7、7。
更详细地说，在汇流排组装结构21中，在插通孔24a的一侧的开口缘部产生的毛刺28向螺帽23侧突出，在插通孔24a的另一侧的开口缘部产生的塌边29面向螺栓22的头部22a侧。另外，螺帽23以锥形部23b朝向汇流排8的平板部24侧的方式螺合于轴部22b的顶端部分。因此，在平板部24与螺帽23之间利用锥形部23b在轴部22b周围形成有空间S，成为在插通孔24a的一侧的开口缘部产生的毛刺28位于该空间S内的状态。
在本实施方式中，在设螺栓22的轴部22b的直径为A，螺栓22的轴部22b的直径相对于汇流排8的插通孔24a的直径的差(轴部22b的周面与插通孔24a的内壁面的最大间隙)为B，插通孔24a的孔径R2加上毛刺28的宽度所得的直径为C的情况下，优选螺帽23的锥形部23b的最大直径R1至少满足R1＞C，更优选满足C＞R2的关系。另外，在本实施方式中，如果设锥形部23b的高度为E，毛刺28的高度为F，则满足E＞F的关系。
如以上说明的那样，在汇流排组装结构21中，在螺帽23中的螺纹部23a的一个开口缘部设有具有比汇流排8的插通孔24a的孔径R2大的最大直径R1的锥形部23b。并且，在毛刺28位于由锥形部23b形成的空间S内的状态下，汇流排8的平板部24被螺栓22和螺帽23夹持。在这种结构中，汇流排8的毛刺28不会被螺栓22和螺帽23直接夹住，因此能防止轴向力降低导致的螺纹松动、以及汇流排8与电极端子7之间的电接触不良。
另外，在汇流排组装结构21中，在汇流排8中，弯曲部25是与毛刺28向同一面侧突出，电极端子7是将螺栓22作为基座部而螺帽23的螺纹部23a与轴部22b螺合，由此夹持汇流排8的平板部24。根据这种构成，能根据毛刺28的朝向规定螺栓22相对于插通孔24a的插通朝向。在将汇流排8装配到电极端子7时，通过使螺栓22的轴部22b从产生了塌边29的一方的开口缘部插通于插通孔24a，从而能确保轴部22b向插通孔24a的插通容易性。另外，毛刺28成为汇流排8的朝向的标识，能防止组装汇流排8时汇流排8的朝向(弯曲部25的朝向)错误等。
[汇流排组装结构的第1实施方式的变形例]
图4是示出汇流排组装结构的第1实施方式的变形例的截面图。如该图所示，第1实施方式的变形例的汇流排组装结构21A与图2所示的实施方式的不同之处在于，对电极端子7进一步组装有线束(harness)的圆形端子30。
线束例如是用于电池单元2的电压检测的线束，连接到电池模块1中包含的电池单元2的指定的电极端子7。线束的基端侧被捆扎成线束捆，连接到电压监视用ECU(未图示)。在汇流排组装结构21A中，圆形端子30被夹持于汇流排8的平板部24与螺帽23之间。圆形端子30的内径R3为比螺帽23的锥形部23b的最大直径R1大的直径。
在这种汇流排组装结构21A中，毛刺28也位于由锥形部23b形成的空间S内，因此能避免汇流排8的毛刺28被螺栓22和螺帽23直接夹住。因此，能防止轴向力降低导致的螺纹松动、以及汇流排8与电极端子7之间的电接触不良。另外，能根据毛刺28的朝向规定螺栓22相对于插通孔24a的插通朝向，因此能防止组装汇流排8时汇流排8的朝向(弯曲部25的朝向)错误等。
而且，在汇流排组装结构21A中，在组装线束的圆形端子30时，圆形端子30的内径R3比锥形部23b的最大直径R1大。通过使圆形端子30的内径R3比锥形部23b的最大直径R1大，能提高圆形端子30相对于螺栓22的轴部22b的组装容易性。另外，由于圆形端子30的内径R3充分大，因此能防止毛刺28碰到圆形端子30，能抑制电极端子7与圆形端子30之间发生电连接不良。
此外，也可以如图5所示的汇流排组装结构21B那样，使圆形端子30的内径R3比锥形部23b的最大直径R1小。在这种情况下，能用螺帽23的支承面牢固地夹持圆形端子30。在该构成中，也优选圆形端子30的内径R3具有不与毛刺28接触的程度的直径。
[汇流排组装结构的第2实施方式]
图6是示出汇流排组装结构的第2实施方式的截面图。如该图所示，第2实施方式的汇流排组装结构31与第1实施方式相比，电极端子7的构成和汇流排8的插通孔24a周围的毛刺28、塌边29的位置关系不同。
更具体地说，在汇流排组装结构31中，螺帽23成为了电极端子7的基座部。螺帽23以锥形部23b朝向与壳体6的顶面6a相反的一侧的方式固定于顶面6a。
另外，在汇流排组装结构31中，在汇流排8中，弯曲部25是向毛刺28的相反面侧突出。即，在汇流排8中，在插通孔24a的一侧的开口缘部产生了塌边29，在另一侧的开口缘部产生了毛刺28。汇流排8以弯曲部25向与电池单元2相反的一侧突出的朝向(毛刺28向螺帽23侧突出的朝向)搭接在电极端子7、7间。并且，在将插通孔24a的位置和螺帽23的螺纹部23a的位置对准的状态下使螺栓22的轴部螺合于螺纹部23a，从而汇流排8被稳固地固定到电极端子7、7。
在这种汇流排组装结构31中，与第1实施方式同样，毛刺28也位于由锥形部23b形成的空间S内，因此能避免汇流排8的毛刺28被螺栓22和螺帽23直接夹住。因此，能防止轴向力降低导致的螺纹松动、以及汇流排8与电极端子7之间的电接触不良。另外，能根据毛刺28的朝向规定螺栓22相对于插通孔24a的插通朝向，因此能防止组装汇流排8时的汇流排8的朝向(弯曲部25的朝向)错误等。
[汇流排组装结构的第2实施方式的变形例]
图7是示出汇流排组装结构的第2实施方式的变形例的截面图。如该图所示，第2实施方式的变形例的汇流排组装结构31A与图6所示的实施方式的不同之处在于，对电极端子7进一步组装有线束的圆形端子30。在该汇流排组装结构31A中，圆形端子30被夹持在汇流排8的平板部24与螺帽23之间。另外，圆形端子30的内径R3为比螺帽23中的锥形部23b的最大直径R1大的直径。
在这种汇流排组装结构31A中，与上述实施方式同样，毛刺28也位于由锥形部23b形成的空间S内，因此能避免汇流排8的毛刺28被螺栓22和螺帽23直接夹住。因此，能防止轴向力降低导致的螺纹松动、以及汇流排8与电极端子7之间的电接触不良。另外，能根据毛刺28的朝向规定螺栓22相对于插通孔24a的插通朝向，因此能防止组装汇流排8时的汇流排8的朝向(弯曲部25的朝向)错误等。而且，由于圆形端子30的内径R3充分大，因此能防止毛刺28碰到圆形端子30，能抑制电极端子7与圆形端子30之间发生电连接不良。
此外，也可以如图8所示的汇流排组装结构31B那样，使圆形端子30的内径R3比锥形部23b的最大直径R1小。在这种情况下，能用螺帽23的支承面牢固地夹持圆形端子30。在该构成中，也优选圆形端子30的内径R3具有不与毛刺28接触的程度的直径。
本发明不限于上述实施方式。例如在上述实施方式中，锥形部23b为大致圆锥形状，但是锥形部23b的形状只要是具有比插通孔的孔径大的最大直径的形状即可。例如，锥形部23b也可以是直径按1级或者多级的台阶状扩大的形状。
附图标记说明
1 电池模块
2 电池单元
3 排列体
7 电极端子
8 汇流排
21、21A、21B、31、31A、31B 汇流排组装结构
22 螺栓(外螺纹)
22b 轴部
23 螺帽(内螺纹)
23a 螺纹部
23b 锥形部
24 平板部
24a 插通孔
25 弯曲部
28 毛刺
30 圆形端子
S 空间
R1 锥形部的最大直径
R2 插通孔的孔径
R3 圆形端子的内径。

Claims (4)

1.一种汇流排组装结构，是将板状的汇流排组装于电极端子而成的，上述汇流排组装结构的特征在于，
上述汇流排具有：平板部，其设有使上述电极端子插通的插通孔；以及弯曲部，其向上述平板部的一面侧突出，
上述电极端子具有：螺栓，其具有插通于上述插通孔的轴部；以及螺帽，在其内周侧具有与从上述插通孔突出的上述轴部的顶端螺合的螺纹部，
在上述汇流排中的上述插通孔的一侧的开口缘部设有毛刺，
在上述螺帽中的上述螺纹部的一侧的开口缘部设有锥形部，该锥形部具有比上述插通孔的孔径大的最大直径，
上述汇流排的上述平板部在上述毛刺位于由上述锥形部形成的空间内的状态下被上述螺栓和上述螺帽夹持，
在上述汇流排中，上述弯曲部是与上述毛刺向同一面侧突出，
上述电极端子是将上述螺栓作为基座部而上述螺帽的上述螺纹部螺合于上述轴部。
2.根据权利要求1所述的汇流排组装结构，
线束的圆形端子与上述汇流排的上述平板部一起被上述螺栓和上述螺帽夹持，
上述圆形端子的内径比上述锥形部的最大直径大。
3.根据权利要求1所述的汇流排组装结构，
线束的圆形端子与上述汇流排的上述平板部一起被上述螺栓和上述螺帽夹持，
上述圆形端子的内径比上述锥形部的最大直径小。
4.一种电池模块，其特征在于，
具备将多个电池单元排列而成的排列体，
相邻的电池单元的电极端子间由权利要求1～3中的任意一项所述的汇流排组装结构连结。
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