JP5834857B2 - 電池モジュール接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電システムのラックに電池モジュールを組み付けるときに、ラック側の回路に電池モジュールを通電可能に接続するための電池モジュール接続装置に関するものである。

家庭用や車両用等の蓄電システムのような高い電圧と大きな電気容量が必要とされる蓄電システムは、多数の二次電池を使用する必要がある。

そのため、上記のような蓄電システムを構築する場合は、一般に、所定の数の二次電池の電池セルを直並列に接続して１つのモジュール筐体に収納することで、或る一定の電気容量と電圧を有する大きな電池のように一体に取り扱うことが可能な電池モジュールを形成し、この電池モジュールを、必要に応じて更に直列、並列に接続することで、蓄電システムに必要とされる電圧と電気容量を得るようにしている（たとえば、特許文献１参照）。

複数の電池モジュールを接続して１つの蓄電システムを構築する場合は、複数のモジュール収納区画を棚状に備えたラックを用いて、該ラックの各モジュール収納区画に、個別の電池モジュールを差し込んで組み付けることが多く行われている。

ところで、上記電気モジュールは、上記ラックへの組み付けを行うときには収納した各電池セルによって電圧が生じている。

そのため、上記電池モジュールは、ラックのモジュール収納区画への差し込み方向の先端側となる端部に、外部接続用のコネクタを装備してなる構成としてあり、一方、上記ラックは、バックボードにおける各モジュール収納区画の奥側となる個所に、ラック側の回路に接続されたコネクタを設置した構成としてある。これにより、上記各電池モジュールは、ラックの各モジュール収納区画にそれぞれ差し込む操作に伴って、該電池モジュール側のコネクタを、ラック側のコネクタに接続させるようにしてある。

このように、電池モジュールとラック側の回路の接続用のコネクタとしては、従来、ドロワコネクタが広く一般的に採用されている。

特許第４１０３４８８号公報

ところが、ドロワコネクタは、レセプタクルにプラグが差し込まれるという構造上、接続状態ではレセプタクルとプラグとの接続方向に直交する方向への相対変位が拘束されると共に、接続状態を保持したままでレセプタクルとプラグの角度の変更を行うことは困難である。

そのため、蓄電システムが振動条件の激しい対象に適用された場合は、該適用対象の振動に起因して、ラックの各モジュール収納区画内に収納されている各電池モジュールが、対応するモジュール収納区画に設けられているクリアランスの範囲内や、該ラックの構成部材の撓みによって許容される範囲内で該ラックに対して変位しようとするときに、ラック側と電池モジュールとの接続に用いているドロワコネクタが破損する虞がある。このようなドロワコネクタの破損は、電池モジュールとラック側の回路との接続の遮断に繋がるため、蓄電システムが使用不能になる虞が生じる。

そこで、本発明は、ラックの各モジュール収納区画に対する個別の電池モジュールの差し込み操作によって、該各電池モジュールをラック側の回路に接続することができると共に、振動が生じても上記各電池モジュールとラック側の回路との接続を良好に維持することが可能な電池モジュール接続装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、複数のモジュール収納区画を備えたラックのバックボードに、複数のモジュール収納区画に収納される電池モジュールの正極と負極を直並列接続するよう配置したブスバを設けて、モジュール収納区画毎に配置された異なるブスバの端部に、各モジュール収納区画へ向けて突出する突出片をそれぞれ設け、上記ラックのモジュール収納区画に差し込んで収納させるための電池モジュールにおける差し込み方向先端面に、上記ラックに組み付けられた状態の電池モジュールが主として変位すると想定される方向に沿うように配置された一対のフォーク片の間に対応する上記ブスバの突出片を挟み込んで接続させることができるようにした正極用と負極用のフォーク型コネクタを設けてなる構成を有する電池モジュール接続装置とする。

更に、上記構成において、ラックのバックボードに設けた取付穴の内側に、隙間を持たせてカラーを挿入配置し、該カラーを介してブスバをバックボードに支持させるようにした構成とする。

本発明の電池モジュール接続装置によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）複数のモジュール収納区画を備えたラックのバックボードに、複数のモジュール収納区画に収納される電池モジュールの正極と負極を直並列接続するよう配置したブスバを設けて、モジュール収納区画毎に配置された異なるブスバの端部に、各モジュール収納区画へ向けて突出する突出片をそれぞれ設け、上記ラックのモジュール収納区画に差し込んで収納させるための電池モジュールにおける差し込み方向先端面に、上記ラックに組み付けられた状態の電池モジュールが主として変位すると想定される方向に沿うように配置された一対のフォーク片の間に対応する上記ブスバの突出片を挟み込んで接続させることができるようにした正極用と負極用のフォーク型コネクタを設けてなる構成としてあるので、ラックの各モジュール収納区画に電池モジュールをそれぞれ差し込んで収納させる操作により、該各電池モジュールの正極用と負極用の各フォーク型コネクタを、ラック側に装備されているブスバの突出片に接続することができる。
（２）又、蓄電システムの適用対象の振動が該蓄電システムに作用して、ラックの各モジュール収納区画に収納した各電池モジュールが、該ラックに対する相対変位や角度姿勢の変化を生じようとしても、正極用と負極用の各フォーク型コネクタにより、対応する各ブスバの突出片に対する接続状態を維持することができる。よって、蓄電システムが振動条件の激しい対象に適用された場合であっても、電池モジュールとラック側の回路との接続の遮断により該蓄電システムが使用不能になる虞を回避することができる。

本発明の電池モジュール接続装置の実施の一形態を示す概略平面図である。 図１のＡ−Ａ方向矢視拡大図である。 蓄電システムに振動が生じた場合のラック側のブスバと、電池モジュール側のフォーク型プラグとの間で許容される動きを示すもので、（ａ）はブスバとフォーク型プラグに接続方向と直交する方向の相対変位が生じる状態を、（ｂ）はブスバとフォーク型プラグに角度の変化が生じる状態をそれぞれ示す図２に対応する図である。 本発明の実施の他の形態を示す概略斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

図１及び図３（ａ）（ｂ）は本発明の電池モジュール接続装置の実施の一形態を示すものである。

すなわち、本発明の電池モジュール接続装置は、図１及び図２に符号１で示すように、複数のモジュール収納区画３を備えたラック２のバックボード４に取り付けたブスバ（Ｂｕｓ‐ｂａｒ）５と、該ブスバ５の端部に、上記各モジュール収納区画３の内側へ向けて突出するよう屈曲させて設けた突出片６ａ，６ｂと、電池モジュール７における上記ラック２のモジュール収納区画３へ差し込んで組み付けるときに差し込み方向の先端部となる端面８（以下、差し込み方向先端面８と云う）に設けたフォーク型コネクタ９ａ，９ｂとからなる構成とする。

詳述すると、上記電池モジュール７には、正極用と負極用のフォーク型コネクタ９ａ，９ｂが設けてある。

上記フォーク型コネクタ９ａ，９ｂは、対向配置された導体製の一対の平板状のフォーク片１０と、該各フォーク片１０を互いに近接する方向へ付勢するための図示しない付勢手段とから構成されている。これにより、上記フォーク型コネクタ９ａ，９ｂは、上記一対のフォーク片１０の先端側を、該各フォーク片１０とほぼ平行に配置されている平板状の導電部材の端縁に対して押し付けることで、該一対のフォーク片１０の間に上記平板状の導電部材を挟み込んで、該各フォーク片１０を導電部材に対して導通可能に接続できるようにしてある。

上記電池モジュール７に設けられた正極用と負極用のフォーク型コネクタ９ａと９ｂは、上記各フォーク片１０が、上記ラック２のモジュール収納区画３に対する電池モジュールの差し込み方向と平行になるように配置されている。更に、上記各フォーク型コネクタ９ａと９ｂは、蓄電システムが適用される対象の振動に起因して、ラック２に組み付けられた状態の電池モジュール７が主として変位すると想定される方向、たとえば、上下方向に沿うように上記各フォーク片１０が配置されている。

上記ラック２のバックボード４には、複数のモジュール収納区画３を跨ぐようにブスバ５が取り付けられている。

上記ブスバ５は、たとえば、各モジュール収納区画３に組み付けられる複数の電池モジュール７を直列に接続する場合は、隣接する２つのモジュール収納区画３を跨ぐように配置されている。更に、上記ブスバ５は、一方のモジュール収納区画３に収納される電池モジュール７の正極用フォーク型コネクタ９ａに対応する個所と、他方のモジュール収納区画３に収納される別の電池モジュール７の負極用フォーク型コネクタ９ｂに対応する個所に配置された両端部に、上記各モジュール収納区画３の内側へ向けて突出するように屈曲させた突出片６ａ，６ｂが設けられている。

更に又、上記ブスバ５の上記ラック２のバックボード４への取り付けを行うときには、図１、図２に示すように、該バックボード４に設けた取付穴１１の内側に、隙間を持たせてカラー１２を挿入配置し、この状態で、上記カラー１２に対して、ボルト１３と座金１４とナット１５を用いて上記ブスバ５を固定するようにしてある。これにより、上記バックボード４に対するブスバ５の取り付け個所に、上記取付穴１１の内側で上記カラー１２が変位したり、傾いたりする分の緩みを持たせるようにしてある。

以上の構成としてある本発明の電池モジュール接続装置１を使用する場合は、ラック２の各モジュール収納区画３に、電池モジュール７を、正極用と負極用の各フォーク型コネクタ９ａ，９ｂが取り付けられている側より個別に差し込んで組み付けるようにする。これにより、上記電池モジュール７の正極用フォーク型コネクタ９ａが、ラック２のバックボード４の対応する個所に配置されているブスバ５の突出片６ａを挟み込むようにして接続されると共に、負極用フォーク型コネクタ９ｂが、対応する個所に配置されている別のブスバ５の突出片６ｂを挟み込むようにして接続される。

したがって、上記電池モジュール７は、上記ラック２の各モジュール収納区画３に、それぞれ差し込むようにして組み付けることで、隣接するモジュール収納区画３に収納された各電池モジュール７の正極用フォーク型コネクタ９ａと負極用フォーク型コネクタ９ｂが、ブスバ５を介して接続されるようになる。よって、上記ラック２に収納された各電池モジュール７が、すべて直列に接続された蓄電システムが形成されるようになる。

上記蓄電システムが、該蓄電システムの適用対象の振動に伴って振動すると、上記各モジュール収納区画３に収納された各電池モジュール７に、各モジュール収納区画３に設けられているクリアランスの範囲内や、該ラック２の構成部材の撓みによって許容される範囲内で該ラック２に対して変位しようとする。

このとき、上記各電池モジュール７の各フォーク型コネクタ９ａ，９ｂは、上記各モジュール収納区画３に収納された各電池モジュール７が変位しようとする方向に平行となるように各フォーク片１０が配置してある。このため、上記各フォーク型コネクタ９ａ，９ｂは、図３（ａ）に一点鎖線と二点鎖線で示すように、対応する各ブスバ５の突出片６ａ，６ｂに対して、該各突出片６ａ，６ｂの面に沿う方向に変位しても、各フォーク片１０で上記各突出片６ａ，６ｂを挟んだ状態を保持できて、導通を維持することができる。又、図３（ｂ）に一点鎖線と二点鎖線で示すように、対応する各突出片６ａ，６ｂに対して、該各突出片６ａ，６ｂが配置されている面内で角度変化しても、上記と同様に導通を維持することができる。

更に、上記バックボード４に対する各ブスバ５の取り付け個所には、上記取付穴１１の内側で上記カラー１２が変位したり、傾いたりする分の緩みが持たせてあるため、この緩みによっても、上記各モジュール収納区画３における各電池モジュール７の変位や角度変更を許容できる。これにより、上記各電池モジュール７の各フォーク型コネクタ９ａ，９ｂの各ブスバ５の突出片６ａ，６ｂに対する接続状態を、より良好に維持させることができる。

なお、上記電池モジュール７の正極用と負極用の各フォーク型コネクタ９ａ，９ｂは、それぞれ上記ラック２のバックボード４に設けてあるブスバ５の突出片６ａ，６ｂに、該突出片６ａ，６ｂを一対のフォーク片１０で挟むことによって接続されているものであるため、上記ラック２のモジュール収納区画３から電池モジュール７を抜き出す操作によって、該電池モジュール７の各フォーク型コネクタ９ａ，９ｂを、対応する各ブスバ５の突出片６ａ，６ｂより容易に離脱させて、接続状態を解除することができる。

このように、本発明の電池モジュール接続装置１によれば、ラック２の各モジュール収納区画３に個別の電池モジュール７を差し込んで収納させるという操作により、該各電池モジュール７の正極用と負極用の各フォーク型コネクタ９ａ，９ｂを、ラック２側に装備されているブスバ５の突出片６ａ，６ｂに接続することができる。

又、本発明の電池モジュール接続装置は、蓄電システムの適用対象の振動が該蓄電システムに作用して、上記ラック２の各モジュール収納区画３に収納した各電池モジュール７に、該ラック２に対する相対変位や角度姿勢の変化が生じるとしても、各電池モジュール７の正極用と負極用の各フォーク型コネクタ９ａ，９ｂの対応する各ブスバ５の突出片６ａ，６ｂに対する接続状態を維持することができる。よって、蓄電システムが振動条件の激しい対象に適用された場合であっても、電池モジュール７とラック２側の回路との接続の遮断により該蓄電システムが使用不能になる虞を回避することができる。

しかも、上記各電池モジュール７の各フォーク型コネクタ９ａ，９ｂは、各フォーク片１０を、上記各モジュール収納区画３に収納された状態で蓄電システムに作用する振動によって各電池モジュール７が変位しようとする方向に平行となるように配置してあることから、上記各フォーク型コネクタ９ａ，９ｂのブスバ５の各突出片６ａ，６ｂに対する変位や角度変更を、接続状態を維持したまま良好に行わせることができる。

上記実施の形態では、ラック２が横方向に配列された電池モジュール７を収納するものとして、又、各電池モジュール７が、正極用と負極用の各フォーク型コネクタ９ａ，９ｂを横方向に配置して備えた構成を示したが、上記ラック２は、図４に示すように、電池モジュール７を収納するためのモジュール収納区画３を縦横に配列して備えてなる構成としてもよい。

又、各電池モジュール７は、正極用と負極用の各フォーク型コネクタ９ａ，９ｂを、それぞれのフォーク片１０と平行となる方向に配列して備えた構成としてもよい。

上記のようなラック２と、電池モジュール７を使用する場合は、たとえば、上記ラック２側に装備するブスバ５は、図４のように配置するようにすればよい。

なお、図４では、図示する便宜上、ラック２におけるバックボード４の記載を省略してある。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、各電池モジュール７における正極用と負極用の各フォーク型コネクタ９ａ，９ｂの配置は適宜変更してもよい。

又、上記各フォーク型コネクタ９ａ，９ｂのフォーク片１０の向きは、各電池モジュール７をラック２に収納して形成する蓄電システムに対して作用する振動の方向に応じて適宜変更してもよい。

ラック２に装備するブスバ５は、ラック２の各モジュール収納区画３の配置に応じて適宜変更してもよい。

上記実施の形態では、ラック２に設けるブスバ５は、各モジュール収納区画３に収納される各電池モジュール７を直列に接続する形式として示したが、各電池モジュール７を直並列に接続する形式としてもよい。

電池モジュール７の高さ、幅、奥行きは、図示した以外のいかなる寸法であってもよい。それに対応して、ラック２のモジュール収納区画３の形状やサイズは適宜変更してよい。

ラック２に備えるモジュール収納区画３の数は、蓄電システムに所望する電圧や電気容量に応じて自在に設定してよい。

フォーク型コネクタ９ａ，９ｂは、各フォーク片１０の外側に絶縁材製のカバーを備えた構成としてもよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 電池モジュール接続装置
２ ラック
３ モジュール収納区画
４ バックボード
５ ブスバ
６ａ，６ｂ 突出片
８ 差し込み方向先端面
９ａ 正極用フォーク型コネクタ
９ｂ 負極用フォーク型コネクタ
１０ フォーク片
１１ 取付穴
１２ カラー

Claims (2)

1. 複数のモジュール収納区画を備えたラックのバックボードに、複数のモジュール収納区画に収納される電池モジュールの正極と負極を直並列接続するよう配置したブスバを設けて、モジュール収納区画毎に配置された異なるブスバの端部に、各モジュール収納区画へ向けて突出する突出片をそれぞれ設け、
   上記ラックのモジュール収納区画に差し込んで収納させるための電池モジュールにおける差し込み方向先端面に、上記ラックに組み付けられた状態の電池モジュールが主として変位すると想定される方向に沿うように配置された一対のフォーク片の間に対応する上記ブスバの突出片を挟み込んで接続させることができるようにした正極用と負極用のフォーク型コネクタを設けてなる構成を有することを特徴とする電池モジュール接続装置。
2. ラックのバックボードに設けた取付穴の内側に、隙間を持たせてカラーを挿入配置し、該カラーを介してブスバをバックボードに支持させるようにした請求項１記載の電池モジュール接続装置。

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