根据本说明书公开的技术涉及一种将电池模块和其他电气机器电连接的结构。
背景技术：
已知有在将通过排列并连接多个单电池的电池模块和配置于电池模块侧方的其他电气机器电连接时，在位于电池模块的端部的电极和电气机器的连接部之间架设了连接母线的结构(例如，下述专利文献1)。作为具体例子，鉴于电池模块的电极和电气机器的连接部的高度位置不同(例如电气机器的连接部相比于电池模块的电极处于高位置。)，提出有如下手段：通过超声波焊接等将具有平板状的焊接面的L字形的焊接板后安装于连接母线的前端，使用紧固部件将连接母线的基端紧固并固定到电气机器的连接部，另一方面将焊接板的焊接面载置于电池模块的电极并通过激光焊接进行固定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-95381号公报
技术实现要素：
发明所要解决的课题
在上述结构中，在将焊接板的焊接面激光焊接到电池模块的电极的情况下，通常使用治具按压焊接面，但是因为焊接板被后安装到电池模块的电极的关系，可能有焊接板与对方的电极的相对间隔产生偏差、焊接面倾斜等错位。这样的话，即使用治具按压焊接面，也可能有使焊接面不能与对方的电极正规地密合，进而导致焊接不良。
另外，焊接板的焊接面和对方的电极之间的错位也因焊接板等的尺寸公差、电池模块和电气机器之间的配置公差等，而同样地产生。
在本说明书中公开的技术是基于如上述的实情而完成的，其目的为能够将设置于连接母线的焊接板牢固地焊接到对方的电池模块的连接用电极。
用于解决课题的方案
根据本说明书公开的电池模块和电气机器的连接结构，将由多个单电池以排列状态连接而成的电池模块和配置于所述电池模块的侧方的电气机器连接，所述电池模块和电气机器的连接结构具备：连接部，其设置于所述电气机器；连接用电极，其设置于所述电池模块；以及连接母线，其一端与所述电气机器的所述连接部连接，在另一端设置有被焊接于所述电池模块的所述连接用电极的焊接板，在所述焊接板设置有变形允许部，该变形允许部能够进行使该焊接板的焊接面和所述电池模块的所述连接用电极维持为抵接状态的弹性变形。
在焊接板的焊接面抵接到对方的连接用电极时，即使在两者之间产生偏差，变形允许部弹性变形并使焊接面和连接电极被维持为抵接状态。其结果，能够将设置于连接母线的焊接板牢固地焊接并连接到对方的电池模块的连接用电极。
也可以采用如下构成。
所述变形允许部是在所述焊接板的宽度方向整个区域形成的呈折弯的形状的槽状凹部。
不同于为了允许弹性变形而对开口进行冲裁、形成为薄壁，变形允许部的截面积不变，因此电气流通时的抵抗较小、导电性优良。
所述焊接板通过厚度比所述连接母线薄的薄板材而相对所述连接母线独立地形成。
容易加工设置于焊接板的变形允许部。
所述焊接板能够被收纳于绝缘性的保持部件，该保持部件装配于所述电池模块的所述连接用电极的上表面，在所述焊接板和所述保持部件之间设置有限制部，该限制部对基于所述变形允许部的复原弹力的所述焊接板的复动变形进行限制。
在焊接后，因变形允许部的复原弹力而促进像焊接面与焊接板剥离这样的复动变形的情况下，复动变形被限制部限制。结果，牢固的焊接状态被维持。
所述焊接板形成为以在从所述连接母线的前端沿上下方向直角地延伸的垂直面的前端使所述焊接面向前方突出的形式设置的L字形，在所述垂直面设置有所述变形允许部。
能够有效地适用于电池模块的连接用电极和电气机器的连接部的高度位置不同的情况。
发明效果
根据本说明书公开的技术，将设置于连接母线的焊接板牢固地固定到对方的电池模块的连接用电极。
附图说明
图1是实施方式所涉及的单电池组的俯视图。
图2是树脂保护件的俯视图。
图3是母线的俯视图。
图4是连接母线的俯视图。
图5是连接母线的主视图。
图6是表示连接母线被装配到保持部件的状态的俯视图。
图7是表示连接母线被装配到保持部件的状态的主视图。
图8是表示连接电池模块与电气机器连接之前的状态的俯视图。
图9是表示连接后的状态的俯视图。
图10是表示连接结构的局部切面主视图
图11是图10的局部放大图。
图12是图6的XII部的放大图。
具体实施方式
<实施方式>
根据图1-图12对实施方式进行说明。在本实施方式中，如图8以及图9所示，例示了适用于如下部分的例子：被搭载于电动汽车或者混合动力车等车辆(未图示)，而将作为用于驱动车辆的动力源使用的电池模块20和配置于该电池模块20的侧方的逆变器等电气机器10电连接。
如图1所示，电池模块20通过在将多个(图示例子为9个)单电池22排列而构成的单电池组21的上表面，如图8所示，装配布线模块30而构成。
如图1所示，构成单电池组21的各个单电池22形成为扁平的长方体状，在其上表面，在长度方向的靠两端部的位置配置有一对电极端子23。电极端子23中的一方为正极端子23A，另一方为负极端子23B。各个电极端子23为金属制，如图10所示，以突出成方筒状的方式设置，在上表面的中央部以高出一截的形态形成有抵接面24。
如图1所示，单电池22以如下方式排列：在相邻的2个单电池22中，不同极性的电极端子23相互相邻，即、一个单电池22的正极端子23A与和该单电池22相邻的其他单电池22的负极端子23B相互相邻。
在各个单电池22的上表面中的一对电极端子23之间设置有方形的定位凹部26，定位凹部26用于嵌合后述的绝缘保护件40的定位突部47。
在此，单电池组21中的配置于端部的单电池22的一方(图1的上侧)的电极端子23成为与电气机器10连接的连接用电极23X。
布线模块30构成为具备合成树脂制的绝缘保护件40(参照图2)、电极间连接母线35(以下简称为母线35)以及电压检测端子(未图示)等，母线35被该绝缘保护件40保持，将相邻的单电池22的正极端子23A和负极端子23B连接，电压检测端子与该母线35重叠地配置并电连接。
母线35通过对金属板进行冲压加工而形成，如图3所示，形成为俯视时呈大致长方形状。在该母线35的长度方向的中央部形成有宽幅部36，电压检测端子在该宽幅部36上重叠并被固定。
如图2所示，绝缘保护件40通过将图示2个单位保护件41A、41B连结而构成。
作为绝缘保护件40的整体结构，沿宽度方向的两个侧缘(该图的上下侧缘)形成有一对母线保持部43，并且在各个母线保持部43的内侧(宽度方向的中心侧)形成有一对电线收纳槽44。各个母线保持部43构成为在长度方向排列配置有4个方筒状的收纳壁50，收纳壁50能够将母线35以及相邻的2个电极端子23分别从上下收纳。一对母线保持部43以沿长度方向错开与一个电极端子23的尺寸相对应的距离的方式配置。
在一对电线收纳槽44之间以将电线收纳槽44的下表面相互连结的方式形成有呈平板状的基板46。在基板46，在绝缘保护件40被组装到单电池组21的状态下与单电池22的定位凹部26对应的位置向下突出形成有2个与该定位凹部26嵌合的方形的定位突部47。
在构成母线保持部43的各个收纳壁50中，在两个短壁的相对面形成有将母线35的短边侧的端缘收纳的收纳部52，并且遍及两个长壁的长度方向的中央部之间地，分隔壁53以与收纳部52相同的高度形成。另外，在两个长壁的相对面形成有弹性防脱片55，弹性防脱片55与母线35的长边侧的端缘弹性地卡止而防止母线35脱落。另外，在与电线收纳槽44相邻的长壁，在长度方向的中央部形成有电线导出槽45，电线导出槽45用于向电线收纳槽44侧导出与电压检测端子连接的检测电线(未图示)。
母线35被收纳壁50引导并且使弹性防脱片55弹性变形而从上方被压入，直到被压入到与收纳部52以及分隔壁53抵接时，弹性防脱片55弹性复原，从而母线35被保持为防止向上方脱落的状态(参照图8)。母线35成为其背面中的位于收纳部52和分隔壁53之间的区域朝下露出的状态。
另外，在绝缘保护件40(左侧的单位保护件41)中的位于图2的左上的角部，详细地在与基板46同一平面上形成有载置部57，载置部57用于载置后述的部件间连接母线60(以下，称为连接母线60)的载置保持部件80。在载置部57开设有电极插通孔58，在电极插通孔58中上述的端部的单电池22的连接用电极23X从下方大致紧密地插通，并且在电极插通孔58的该图中的上下两侧立设有一对定位销59。
电池模块20例如以如下方式组装。首先，组装布线模块30，在其中各个母线35被收纳于绝缘保护件40的母线保持部43(收纳壁50)中并被保持，并且设置于检测电线的末端的电压检测端子(未图示)通过焊接等而被固定到母线35的上表面，被引出的检测电线从电线导出槽45沿电线收纳槽44布线。
这样组装的布线模块30使定位突部47嵌合到定位凹部26并装配到单电池组21的上表面。伴随于此，因为单电池22的电极端子23从下方进入到收纳壁50内而与母线35的下表面抵接，所以通过对母线35照射激光，从而通过激光焊接而对母线35和电极端子23进行焊接。
另外，随着装配布线模块30，预定的单电池22的连接用电极23X穿过绝缘保护件40的载置部57的电极插通孔58而向其上方突出。
由此，电池模块20的组装完成，该电池模块20被设置于车辆内的预定位置。
如图8所示，在电池模块20的侧方的预定位置配置有电气机器10。在电气机器10的上表面中的角部立设有连接部11。该电气机器10的连接部11与立设于电池模块20的预定的单电池22的连接用电极23X之间通过连接母线60而被电连接。
电气机器10的连接部11为金属制，如图8以及图10所示，以突出成比上述的单电池22的电极端子23大一圈的方筒状的方式设置，并且在上表面的中央部以紧固面12高出一截的方式形成。在紧固面12形成有螺栓孔13。
电气机器10的连接部11位于单电池组21中的一侧(图1的上侧)的电极端子23的排列方向的延长线上，且如图10所示，该连接部11的紧固面12设定成位于比上述的单电池22的连接用电极23X的抵接面24高出预定尺寸的位置。
连接母线60通过对金属板进行冲压加工而形成，如图4以及图5所示，形成为具有比电池模块20与电气机器10的分开距离稍微短的预定的长度尺寸的带状。为了实现轻量化等，材料优选为铝、铝合金。
连接母线60的基端部被紧固到电气机器10的连接部11，在该连接母线60的基端部开口有供螺栓15插通的螺栓插通孔61。另外，在连接母线60的前端部开设有由圆孔构成的定位孔62(参照图10)。
在连接母线60的前端部设置有焊接板70，焊接板70通过焊接而连接到上述的单电池22的连接用电极23X。焊接板70通过将与连接母线60相比为薄壁的金属板冲压加工成预定的形状而形成。考虑到导电性等，材料优选为铜、铜合金。
详细地，如图5所示，焊接板70具备：安装面71，其与连接母线60的前端部的背面抵接；下垂面72，其从连接母线60的前端缘向下方直角地弯曲而形成；以及焊接面73，其从下垂面72的下缘朝向前方而直角地弯曲，焊接板70形成为曲柄状(除了安装面71以外成为L字形)。如图4所示，焊接板70中的安装面71和下垂面72为与连接母线60相同的宽度，焊接面73向一侧缘(图4的下缘)伸出而形成为宽宽度。焊接面73的凸出部作为治具的按压部74而利用。在安装面71形成有与连接母线60的定位孔62匹配的定位孔75(参照图10)。
如上所述，鉴于在电气机器10的连接部11的紧固面12与单电池22的连接用电极23X的抵接面24之间存在高度方向的尺寸差，焊接板70实际上形成为L字形，因此下垂面72的高度尺寸设定成与上述的高度方向的尺寸差相对应。
焊接板70通过在使定位孔75、62彼此匹配的状态下安装面71与连接母线60的前端部的背面抵接并进行超声波焊接而被接合(参照图5)。因此，详细后述，但是如图10所示，在连接母线60的基端部载置于电气机器10的连接部11的紧固面12的情况下，焊接板70设定成焊接面73与单电池22的连接用电极23X的抵接面24抵接。
在上述的焊接板70的下垂面72，在其表面的靠上缘的位置以遍及整个宽度地形成有槽状凹部77，槽状凹部77以向背面侧凹陷折弯的形式沿横切下垂面72的方向延伸而形成。该槽状凹部77相当于“变形允许部”。
另外，焊接板70的下垂面72中的左右纵缘，在比上述的槽状凹部77靠下方的位置突出地形成有一对限制片79。
另一方面，还具备保持部件80，保持部件80能够收纳并保持连接母线60中的包括焊接板70在内的前端部。保持部件80为合成树脂制，如图6以及图10所示，形成为被载置于在上述的绝缘保护件40的载置部57的大致上表面开口的箱形。更详细地，如图10所示，保持部件80的位于与电气机器10相对的一侧的面的上部侧伸出地形成(凸出部82)，并且如图6所示，左右侧壁成为由内壁85A和外壁85B构成的双重壁部84。左右的双重壁部84的内壁85A的对应间隔与连接母线60的宽度相同。
在保持部件80中的主体箱部81的底面开设有电极插通孔88，在电极插通孔88中能够插通单电池22的连接用电极23X，并且在主体箱部81的双重壁部84的底面形成有用于定位销59嵌入的定位孔89，定位销59立设于绝缘保护件40的载置部57。主体箱部81的双重壁部84中的一侧(图6的上侧)的内壁85A的上缘如图10所示，停留在比凸出部82的底面稍微靠下方的位置，另一侧(图6的下侧)的内壁85A的上缘为了避免与焊接板70的焊接面73发生干扰，而进一步向下降低。
如图10所示，在凸出部82的底面立设有定位销91，定位销91插通于在连接母线60的前端部开口的定位孔62以及在焊接板70的安装面71开口的定位孔75，并且如图6所示，在凸出部82的内壁85A的相对面设置有一对弹性卡止片92，弹性卡止片92与连接母线60的前端部的两侧缘弹性地卡止而实现防止连接母线60向上方脱落。
另外，在主体箱部81的双重壁部84中的内壁85A，在靠其凸出部82侧的位置形成有限制槽94，上述的突出形成于焊接板70的下垂面72的两侧缘的限制片79能够从上方插通到限制槽94。
接着，对将电池模块20和电气机器10的连接顺序的一个例子进行说明。
首先，将连接母线60用的保持部件80装配到构成布线模块30的绝缘保护件40的载置部57上。保持部件80在使底面的定位孔89与定位销59对准并压入到与载置部57接触的位置，而使保持部件80正规地载置于载置部57上后，如图10所示，连接用电极23X穿过电极插通孔88而突出到主体箱部81内的底部。
接着，连接母线60架设于电池模块20和电气机器10之间。首先，连接母线60的前端部与焊接板70一起从上方插入于保持部件80内。详细地，连接母线60的前端部和在前端部的背面突出的焊接板70的安装面71通过将定位销91嵌入于定位孔62、75而被定位，并且如图6所示，以被夹在凸出部82的相对的内壁85A之间的方式被收纳。针对焊接板70，向下垂面72的两侧缘鼓出而形成的限制片79沿在主体箱部81的相对的内壁85A形成的限制槽94而向下方被引导，并且以焊接面73被夹于一方的双重壁部84的内壁85A和另一方的双重壁部84的外壁85B的方式被收纳，如图10所示，在焊接面73抵接到连接用电极23X的抵接面24时，收纳动作完成。此时，如图6所示，通过设置于凸出部82的双重壁部84的弹性防脱片92卡止于连接母线60的前端部的两侧缘，从而防止连接母线60向上方脱落。
如上所述在连接母线60的前端侧的收纳完成的部位，连接母线60的基端部在螺栓插通孔61和螺栓孔13匹配的状态下被载置于电气机器10的连接部11的紧固面12之上。
从该状态，使螺栓15穿过连接母线60的基端部的螺栓插通孔61而螺入到连接部11的紧固面12的螺栓孔13，从而如图9以及图10所示，连接母线60的基端部以被按压到紧固面12的形式被固定。
另一方面，通过在设置于连接母线60的前端部的焊接板70侧使用治具按压在焊接面73凸出而形成的按压部74，使焊接面73与连接用电极23X的抵接面24密接，从该状态使用激光照射装置(未图示)而朝向焊接面73照射激光，从而焊接面73和抵接面24通过激光焊接而被焊接，进而设置于连接母线60的前端的焊接板70和连接用电极23X之间通过焊接而被固定。
以上，构筑使用连接母线60而将电池模块20的连接用电极23X和电气机器10的连接部11电连接的连接结构100。
在本实施方式中，因为在通过焊接将连接母线60的前端部固定到电池模块20的连接用电极23X时，采用通过超声波焊接而将独立地形成为曲柄状的焊接板70后安装到连接母线60的前端部的结构，所以可能有因焊接状态等而导致连接母线60和焊接板70的焊接面73之间的尺寸偏差、焊接板70以倾斜的姿势被固定。
在这样的情况下，随着通过紧固螺栓15而将连接母线60的基端部固定到电气机器10的连接部11，在为了进行激光焊接而使焊接板70的焊接面73与连接用电极23X的抵接面24相对的情况下，可能有例如在焊接板70的焊接面73和连接用电极23X的抵接面24之间产生间隙，但是此时，在用治具对按压部74进行按压时，下垂面72的槽状凹部77弹性地扩幅变形、即下垂面72沿垂直方向(图11的箭头A方向)延伸变形，并且焊接面73遍及连接用电极23X的抵接面24的整个表面地正确密接。
另外，即使在焊接面73的前端侧成为朝向斜上方的倾斜姿势，在焊接面73的前端侧和连接用电极23X的抵接面24之间形成有间隙的情况下，在用治具对按压部74进行按压时，下垂面72的槽状凹部77弹性地扩幅变形，并且下垂面72沿箭头A方向延伸，焊接面73沿水平方向(箭头B方向)移位，从而焊接面73成为水平姿势，相同地焊接面73遍及连接用电极23X的抵接面24的整个表面地正确密接。
另一方面，在为了进行激光焊接而使焊接板70的焊接面73与连接用电极23X的抵接面24相对的情况下，与上述相反地，可能有在焊接板70的焊接面73与连接用电极23X的抵接面24之间形成负的间隙，但是此时，下垂面72的槽状凹部77以槽宽度变窄的方式弹性地变形，且下垂面72沿垂直方向(图11的箭头A方向)缩小变形，在不对焊接面73施加过负载的情况下，遍及连接用电极23X的抵接面24的整个表面的正确密接。
另外，在焊接面73的前端侧采取朝向斜下方倾斜的倾斜姿势，在焊接板70的焊接面73与连接用电极23X的抵接面24的之间产生负的间隙的情况下，下垂面72的槽状凹部77也以槽宽度变窄的方式弹性地变形，下垂面72沿箭头A方向缩小、焊接面73向水平方向(箭头B方向)移位同时，焊接面73在不受到过负载情况下采取水平姿势，相同地焊接面73遍及连接用电极23X的抵接面24的整个表面地正确密接。
另外，焊接板70的焊接面73和对方的连接用电极23X的抵接面24之间的错位有可能有焊接板70等部件的尺寸公差、电池模块20与电气机器10之间的配置公差等而同样地产生，但是与上述同样地，伴随槽状凹部77的弹性变形，下垂面72沿箭头A方向伸缩、焊接面73沿箭头B方向移位的同时错位被吸收，使得焊接面73遍及连接用电极23X的抵接面24的整个表面地正确密接。
其结果，能够将设置于连接母线60的焊接板70牢固地固定到对方的电池模块20的连接用电极23X。
另外，如上述的那样，伴随槽状凹部77的弹性变形，在焊接板70的焊接面73与连接用电极23X的抵接面24密接的状态进行激光焊接的情况下，可能会伴随槽状凹部77想要复原变形的力，例如焊接面73沿图11的箭头B方向移位，而使焊接部分剥离。
相对于此，在本实施方式中，通过下垂面72的两侧缘的限制片79嵌合于双重壁部84的限制槽94，从而焊接面73沿图11的箭头B方向的移位被限制，其结果，焊接部分剥离的情况防止于未然。
如上所述，根据本实施方式，在将被固定到连接母线60的前端部的焊接板70的焊接面73激光焊接到对方的连接用电极23X的抵接面24时，即使在激光焊接之前两者之间存在偏差，伴随设置于焊接板70的下垂面72的槽状凹部77的弹性变形而使该偏差被吸收，从而使焊接面73遍及连接用电极23X的抵接面24的整个表面正确密接。其结果，能够将被设置于连接母线60的焊接板70牢固地焊接到对方的电池模块20的连接用电极23X并连接。
在该实施方式中，作为“变形允许部”而采用槽状凹部77。若采用该结构，则与为了允许弹性的变形而在焊接板70冲裁开口、形成为薄壁的情况不同，因为没有截面积变化的部分，所以电气导通时的电阻被抑制得小，从而导电性优良。
通过将限制片79突出地形成于焊接板70的下垂面72的两侧缘，将该限制片79嵌合到被设置于保持部件80的双重壁的限制槽94，从而构筑对焊接板70的焊接面73沿前后方向(图11的箭头B方向)的移位进行限制的手段。
也就是说，伴随槽状凹部77的弹性变形，在焊接板70的焊接面73与连接用电极23X的抵接面24密接的状态下实施激光焊接的情况下，可能会伴随槽状凹部77想要复原变形的力，焊接面73沿前后移位而使焊接部分剥离，但是在本实施方式中，通过采用上述的限制单元，从而对焊接面73沿该方向的移位进行限制，焊接部分被剥离的情况防止于未然。
<其他实施方式>
本说明书公开的技术不限定为根据上述描述以及附图进行说明的实施方式，如下的实施方式被包括在保护范围内。
(1)在上述实施方式中，例示了焊接板(除了安装面以外)形成为L字形的情况，但是在电池模块的连接用电极的抵接面和电气机器的连接部的紧固面设定成同一高度的情况下，焊接板的形状可以根据连接方式而适当地变更，例如焊接板形成为平板状等。
(2)将连接母线所具备的焊接板焊接于连接用电极的手段除了上述实施方式例示的激光焊接以外，也可以采用超声波焊接、软钎焊(焊接的一种)等其他焊接手段。
(3)在上述实施方式中例示的电池模块和电气机器的连接顺序的例子仅仅是一个例子，可以适当地变更，例如先将设置于连接母线的前端的焊接板保持于保持部件，之后将该保持部件装配于电池模块侧的载置部等。
(4)在上述实施方式中，例示了将焊接板分开地形成并加装于连接母线，但是焊接板一体地形成于连接母线的前端部，即使是这样的构成，也会因部件的尺寸公差、配置公差而引起焊接板的焊接面和连接用电极的抵接面之间的偏差，所以能够同样地使用本公开的技术。
(5)作为变形允许部的槽状凹部不限于上述实施方式的方形截面，也可以形成为梯形等的其他截面形状。另外，槽状凹部也可以在高度方向上设置成多段。
(6)作为允许焊接板的变形的手段，不限于在上述实施方式中例示的槽状凹部，也可以采用对开口进行冲裁、形成为薄壁等其他手段。
(7)在上述实施方式中，例示了将设置于连接母线的前端部的焊接板焊接于单电池的连接用电极，但是也可以采用将该焊接板焊接到将相邻的电极端子之间连接的母线上的结构。在这种情况下，母线也成为“连接用电极”。
(8)配置于电池模块的侧方的电气机器除了逆变器以外也可以采用接线箱等其他电气机器，此外也可以采用其他电池模块。
(9)作为连接形式，有将一个电池模块和通过中继母线而将多个电池模块连结的单元中的中继母线连接的方式。在该方式中，单元相当于“电气机器”，中继母线相当于“连接部”。总之，配置于电气机器内的中继母线等导电部件当成“电气机器的连接部”，这样的构成也被包括在保护范围内。
(10)在上述实施方式中，作为对焊接板的复动变形进行限制的限制部，例示了对焊接面向沿板面的方向移位进行限制的结构，除此以外，可以采用在下垂面的下端和保持部件之间对下垂面在上下方向上的移位进行限制等，只要为了防止焊接面的剥落，而能够对焊接板的复动变形进行限制，就可以采用其他结构。
附图标记说明
10…电气机器
11…连接部
20…电池模块
22…单电池
23…连接用电极
60…连接母线
70…焊接板
72…下垂面(垂直面)
73…焊接面
77…槽状凹部(变形允许部)
79…限制片(限制部)
80…保持部件
94…限制槽(限制部)
100…电池模块和电气机器的连接结构