CN108431993A - 连接模块 - Google Patents

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Abstract

一种连接模块(1)，安装于由多个蓄电元件(61)排列而成的蓄电元件组(6)，具备：母线(连接部件)(41)，其连接于电极端子(65)并且形成为沿上下方向延伸的形状；绝缘保护器(10)，其具有对母线(41)进行保持的保持部(13)；以及盖(20)，其以将母线(41)覆盖的方式配设，在盖(20)设置有进气口(35)和排气口(37)，排气口(37)位于比进气口(35)靠上方的位置，在盖(20)与保持部(13)之间形成有通气路(30)，通气路(30)与进气口(35)以及排气口(37)连通从而能使空气在上下方向上流通，在该通气路(30)内配设母线(41)。

Description

连接模块
技术领域
本说明书公开的技术涉及连接模块。
背景技术
以往，作为电动汽车或者混合动力车专用的蓄电模块，为了使输出更大，已知有一种蓄电模块，具备将多个蓄电元件排列而成的蓄电元件组。在这样的蓄电模块中，通过将具备对连接部件进行保持的绝缘保护器的连接模块从与蓄电元件的排列方向正交的方向安装于蓄电元件组，利用连接部件将相邻的蓄电元件的电极端子之间进行连接，从而连接多个蓄电元件。当对这样的蓄电模块进行通电时，因为在将电极端子之间连接的连接部件中有大电流流动，所以在将发热量设为Q，将电流设为I、将电阻设为R，将时间设为t的情况下，根据用下式1表示的焦耳法则，在连接部件产生的发热量Q也增加。若因为这样产生的大量的热而使蓄电模块变成高温的话，则有可能产生如下情况：例如树脂制的绝缘保护器产生热变形、对蓄电元件的电池性能带来坏悪影响。
Q＝I2×R×t(式1)
于是，作为防止蓄电模块变成高温的技术，例如提出了如下述专利文献1的技术。在专利文献1所公开的电池连接模块中，在对连接部件进行保持并安装于单电池组的保护器中，通过将与单电池组相对的面形成为台阶状，从而在与单电池之间的距离相比于第1面与单电池之间的距离相对较大的第2面与单电池之间形成通气空间，从而将容易充满于连接模块与单电池组之间的热放出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开第5776935号说明书
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在以进行绝缘以及保护为目的而具备以将连接部件覆盖的方式配设的盖的连接模块中，在连接部件被配设的盖的内部充满热，因而连接模块的内部容易变成高温。因此，虽然通过配置送风装置等而进行送风冷却等，但是因为受到设置条件、使用条件、且价格等的限制，所以有时送风装置等的配设变得困难。于是，要求通过自然对流而将连接模块内的热有效地放出的技术。
本说明书公开的技术基于上述实情而完成的，其目的在于提供一种能够通过简单的结构而将连接模块内的热有效地放出的连接模块。
用于解决课题的方案
本说明书公开的连接模块，安装于由多个蓄电元件排列而成的蓄电元件组，所述蓄电元件具备具备正极以及负极的电极端子，所述连接模块具备：连接部件，其连接于所述电极端子并且形成为沿上下方向的形状；以及盖，其以将被安装于所述蓄电元件组的所述连接部件覆盖的方式配设，所述盖具有进气口和排气口，该排气口设置于比所述进气口的位置高的位置，在所述盖与所述蓄电元件组之间形成有通气路，该通气路与所述进气口以及排气口连通从而能使空气在上下方向上流通，所述连接部件配设于所述通气路内。
根据上述构成，通过在盖设置进气口以及排气口这样的非常简单的构成，在连接模块内形成以能使空气在上下方向上流通的通气路。并且，因为在该通气路内配设有产生热的连接部件，所以能够通过烟囱效果而将连接模块内的热有效地放出。详细地讲，从设置于盖的进气口流入到连接模块内的空气与配置于通气路内的连接部件接触而被加热。通过被加热而密度下降的空气变轻而在通气路内上升，并且从在盖上设置于比进气口靠上方、即高的位置的排气口流出。由此，能够将在连接部件产生的热有效地放出到连接模块外。另外，因为被加热的空气上升而在通气路内产生负压，外部的空气容易从进气口流入到连接模块内，从而连接部件的冷却效率进一步提高。
在本说明书公开的连接模块中，所述通气路也可以形成于所述盖，在所述通气路设置有肋，该肋朝向所述连接部件突出并从所述进气口侧朝向所述排气口侧延伸。根据这样的构成，不仅通过形成通气路的部分的盖的刚性增加而实现强度提高，还通过在通气路内突出的肋作为整流板发挥作用，调整在通气路内的空气流向而使流通性提高，从而能够更加有效地放出热。
另外，在本说明书公开的连接模块中，所述通气路也可以沿铅垂方向形成。根据这样的构成，能够使空气容易在通气路内流通，从而更加有效地放出热。
另外，在本说明书公开的连接模块中，所述连接部件也可以是在所述蓄电元件组中以跨在多个所述蓄电元件的方式配设的长尺寸连接部件。在此，上述式1若用电阻率ρ、截面积A、长度l，则如下述式2表示，发热量Q随着连接部件成为长尺寸而增加。在这样的构成中，能够特别有效地适用本说明书公开的技术。
Q＝I×(ρl/A)×t (式2)
发明效果
根据本说明书记载的技术，能够提供通过简单的结构而将内部的热有效地放出的连接模块。
附图说明
图1是一个实施方式所涉及的安装有连接模块的蓄电模块的主视图。
图2是蓄电元件组的主视图。
图3是处于在图2中安装了绝缘保护器的状态的主视图。
图4是处于在图3中安装了母线的状态的主视图。
图5是盖的后视图。
图6是图1的局部仰视图。
图7是图1的局部俯视图。
图8是图1的A-A线剖视图。
图9是图1的B-B线剖视图。
具体实施方式
<实施方式>
以下，参照图1-图9对一个实施方式所涉及的安装有连接模块1的蓄电模块M1进行说明。
另外，蓄电模块M1以将图1-图5、以及图8中的上侧作为上U(将下侧作为下)的姿势使用。在以下说明中，将图1-图4中的将纸面跟前侧作为前F(将底侧作为后)，将左侧作为左L(将右侧作为右)。
〔蓄电模块M1〕
在图1中示出的蓄电模块M1例如被搭载于电动汽车或者混合动力汽车等车辆(未图示)，作为用于驱动车辆的动力源使用。如图1以及图6-图9所示，蓄电模块M1大体由蓄电元件组6(参照图2)和连接模块1构成，蓄电元件组6将多个蓄电元件61沿上下层叠而成，连接模块1安装于蓄电元件组6的前表面。
〔蓄电元件组6〕
如图2所示，蓄电元件组6通过将多个蓄电元件61(在本实施方式中为9个)沿上下方向层叠为一列而构成。
(蓄电元件61)
在图2等中示出的本实施方式的蓄电元件61能够例如作为二次电池而使用。或者，作为蓄电元件61，也可以采用电容器等。
各个蓄电元件61形成为扁平的长方体状的外形，一面成为电极配置面63。在电极配置面63，在靠左右两个端部的位置形成有一对电极端子65。电极端子65中的一方为正极端子65A，另一方为负极端子65B。各个电极端子65为金属制，并且从电极配置面63朝前方成方筒状地突出。
在各个蓄电元件61的电极配置面63，在一对电极端子65之间的中央部设置有定位凹部67，定位凹部67与后述的保护器单元11的定位部17嵌合。定位凹部67具有矩形的开口，还如图8等所示，形成为从电极配置面63凹陷成凹状的形态。
多个蓄电元件61以电极配置面63配置于一个铅垂面上并且在上下相邻的2个蓄电元件61上不同极性的电极端子65相互相邻(也就是说，在1个蓄电元件61的正极端子65A的上面或者下面配置与该1个蓄电元件61相邻的另一个蓄电元件61的负极端子65B)的方式沿上下方向层叠为一列，并且通过未图示的固定部件而被固定。
〔连接模块1〕
如图1等所示，本实施方式所涉及的连接模块1安装于在蓄电元件组6中由各个蓄电元件61的电极配置面63构成的铅垂面(前表面)。连接模块1具备：多个母线(连接部件的一个例子)41，其与电极端子65连接；绝缘保护器10，其具有对母线41进行保持的保持部13；以及盖20，其以将保持部13覆盖的方式安装于绝缘保护器10。
(母线41)
在图4等中示出的母线41能够通过例如对金属板进行冲裁加工而形成。作为金属板的材质，可以列举铜、铜合金、铝、铝合金、不锈钢(SUS)等。如图4所示，在本实施方式中，采用多个连接母线41A、以及构成一对输出母线的短尺寸母线41B和长尺寸母线41C的共计3种母线41。
连接母线41A在蓄电元件组6前表面上将在上下相邻的正极端子65A以及负极端子65B之间进行连接。连接母线41A整体形成为大致长方形的平板状，并以将长边方向作为上下方向的姿势被绝缘保护器10保持。
一对输出母线将蓄电模块M1和其他电气机器电连接。短尺寸母线41B整体形成为大致长方形状，并且以将长边方向作为上下方向的姿势被绝缘保护器10保持。长尺寸母线41C通过短尺寸的平板状部分和长尺寸的部分以直角连接而形成为整体呈大致L字状，长尺寸的部分以从连结部朝上方延伸的姿势被绝缘保护器10保持。长尺寸母线41C是以长尺寸的部分跨在多个蓄电元件61之间的方式配设的长尺寸连接部件。如图8所示，短尺寸母线41B以及长尺寸母线41C的上端部以截面呈向后方开口的大致U字型的方式被折弯，而夹住成形为扁平的箱状的加强用树脂部件45，与其他电气机器连接的外部连接端子43B以及外部连接端子43C分别从该上端面突出设置。
(绝缘保护器10)
如图3等所示，本实施方式的绝缘保护器10由2个保护器单元11构成，保护器单元11由合成树脂等绝缘材料构成。2个保护器单元11通过设置于连结部19的卡合结构而被相互连结固定。在各个保护器单元11的中央部以向后方突出的方式设置有定位部17。如图8所示，使该定位部17与蓄电元件61的定位凹部67嵌合，并且2个保护器单元11沿上下排列并安装于蓄电元件组6的前表面。
在各个保护器单元11的前表面形成有保持部13，保持部13保持母线41。如图3以及图4所示，在本实施方式中，与上述母线41对应地形成有如下3种保持部13：多个连接母线保持部13A，其收纳保持连接母线41A；短尺寸母线保持部13B，其收纳保持短尺寸母线41B；以及长尺寸母线保持部13C，其保持长尺寸母线41C。
连接母线保持部13A以在绝缘保护器10的前表面沿左右两个端部而在上下方向延伸的方式沿上下排列地形成有多个(在本实施方式中，在左列以及右列各设置4个)。连接母线保持部13A具有方筒状的收纳壁12A，收纳壁12A向前方突出设置。收纳壁12A在绝缘保护器10安装于蓄电元件组6的前表面的状态下，以将在上下相邻的2个电极端子65一并包围的方式形成。连接母线保持部13A的后表面在与各个电极端子65对应的位置开口，在这些开口之间以架桥方式形成有支承面14A。另外，如图9所示，支承面14A形成于比保护器单元11的中央部面靠前方的位置。另外，在收纳壁12A的内表面形成有上下一对连接母线保持爪16A，连接母线保持爪16A能挠曲变形。
短尺寸母线保持部13B在绝缘保护器10的前表面上形成于右上角部。短尺寸母线保持部13B具有收纳壁12B，收纳壁12B向前方突出设置。收纳壁12B在绝缘保护器10被安装于蓄电元件组6的状态下，以将配置于右列的最上位的电极端子65的周围包围并朝上方开放的方式形成。另外，短尺寸母线保持部13B的后表面在与该电极端子65对应的位置开口，在该开口的周缘形成有支承面14B。
长尺寸母线保持部13C在绝缘保护器10的前表面，以遍及从左下角部沿左右中心线的区域的方式形成为大致L字型。长尺寸母线保持部13C具有收纳壁12C，收纳壁12C朝前方突出设置。收纳壁12C以在绝缘保护器10被安装于蓄电元件组6的状态下将配置于左列的最下位的电极端子65的周围包围的方式形成。长尺寸母线保持部13C的后表面在与该电极端子65对应的位置开口，在该开口的周缘形成有支承面14C。此外，长尺寸母线保持部13C具有支承壁15C，支承壁15C以沿左右中心线延伸的方式向前方突出设置。如图9所示，支承壁15C以该前表面和所述支承面14A、支承面14B以及支承面14C配置于同一平面上的方式形成。另外，沿左右支承壁15C，比这些支承壁15C更向前方突出的2对长尺寸母线保持爪16C以沿上下排列的方式立设。在将收纳壁12C和支承壁15C连接的中间位置，也以沿左右排列的方式立设有2对长尺寸母线保持爪16C。
(盖20)
在图1、以及图6-图9中示出的盖20为合成树脂制，并具有前壁部21，前壁部21形成为比绝缘保护器10的前表面大一圈的大致长方形的板状，从该各个端缘朝向后方延伸设置有上壁部23、下壁部25、左壁部27、右壁部29。并且，左壁部27以及右壁部29的前端部分向外侧被折弯，从而形成凸缘部28。
如图6所示，在盖20的下壁部25的中央部排列形成有5个进气口35，来自外部的空气能够通过这些进气口35而流入到连接模块1内。另一方面，如图7所示，在上壁部23的中央部以及右端部形成有外部连接用开口39C以及外部连接用开口39B，并且以在外部连接用开口39C的左右两侧各设置2个的方式形成有共计4个排气口37。连接模块1内的空气能够通过这些排气口37而流出到外部。
图5是从后方看盖20时的后视图。如图5所示，在上壁部23以及下壁部25的内表面，以与前壁部21的内表面相连的方式隔着一定间隔地形成有用于加固的加强肋33。另外，在前壁部21内表面的中央部以在从上端部到下端范围延伸的方式突出设置有6条肋31。所述进气口35形成于在下壁部25中与6条肋31连接的部分之间。另外，所述外部连接用开口39C形成于在上壁部23中从中心起第2条的左右的肋31之间的上方，所述排气口37形成于位于两端的肋31连接的部分的两侧。
〔蓄电模块M1的组装方法〕
接着，对本实施方式的蓄电模块M1的组装方法的一个例子进行说明。另外，蓄电模块M1的组装方法不限定为下述方法。
在组装本实施方式的蓄电模块M1时，事先将多个蓄电元件61以电极配置面63配置于一铅垂面上的方式沿上下方向层叠并固定，从而形成蓄电元件组6(图2)。
首先，将2个保护器单元11在连结部19相互连结，从而形成绝缘保护器10。然后，将该绝缘保护器10安装于蓄电元件组6的前表面(由蓄电元件61的电极配置面63形成的铅垂面)(图3)。当使各个保护器单元11的定位部17从前方嵌合于蓄电元件61的定位凹部67时，收纳壁12A将上下相邻的一对电极端子65包围。另外，收纳壁12B将配置于右列最上位的电极端子65包围，收纳壁12C将配置于左列最下位的电极端子65包围。
接着，使母线41保持于绝缘保护器10的保持部13(图4)。连接母线41A以如下方式从前方被防止脱落：使连接母线41A的周缘沿收纳壁12A，从前方插入到连接母线保持部13A，一边使连接母线保持爪16A弹性变形一边压入到连接母线保持爪16A的后方。由此，连接母线41A以使两个端部抵接于从绝缘保护器10露出的在上下相邻的电极端子65的状态被收纳保持于收纳壁12A内。
短尺寸母线41B以使下缘沿收纳壁12B的方式从前方插入到短尺寸母线保持部13B。由此，短尺寸母线41B使其一个端部与从绝缘保护器10露出的配置于右列最上位的电极端子65抵接，从而以使外部连接端子43B向上方突出的状态被收纳保持于收纳壁12B内。
长尺寸母线41C以使短尺寸的部分沿收纳壁12C的方式从前方插入到长尺寸母线保持部13C。然后，使成对的长尺寸母线保持爪16C弹性变形并压入到它们之间，从而防止长尺寸母线保持爪16C从前方脱落。由此，长尺寸母线41C使其一个端部与从绝缘保护器10露出的配置于左列最下位的电极端子65抵接，从而以使外部连接端子43C向上方突出的状态被保持于收纳壁12C内以及支承壁15C的前表面。
接着，对母线41和电极端子65进行激光焊接。通过未图示的激光照射装置，从前方对母线41的预定位置照射激光，从而在外部连接端子43B和外部连接端子43C之间，各个蓄电元件61彼此经由连接母线41A串联连接。
接着，从连接保持有母线41的绝缘保护器10的前方安装盖20(图1等)。如图6-图9所示，盖20以在凸缘部28抵触于蓄电元件组6的前表面的状态下将安装于蓄电元件组6的前表面的绝缘保护器10包住的方式进行安装。盖20通过未图示的公知的锁定结构而被固定于绝缘保护器10。
当安装盖20时，如图1所示，长尺寸母线41C的外部连接端子43C从形成于盖20的上壁部23的外部连接用开口39C朝盖20的上方突出，短尺寸母线41B的外部连接端子43B从外部连接用开口39B朝盖20的上方突出。然后，如图9所示，形成于前壁部21内表面的肋31在被保持于支承壁15C的前表面的长尺寸母线41C的长尺寸的部分的前方以留下空间的状态被固定。如此，形成于盖20的前壁部21内表面与绝缘保护器10之间的空间与设置于盖20的下壁部25的进气口35以及设置于上壁部23的排气口37连通，由此构成通气路30。
〔作用效果〕
接着，对本实施方式的作用以及效果进行说明。
当对如上述构成的蓄电模块M1进行进行通电时，因为在母线41中较大的电流流动，所以各个母线41产生大量的热。因此，在现有的结构中，连接模块1内有时变成高温。
于是，在本实施方式的连接模块1中，在成为连接模块1的下表面的盖20的下壁部25形成有进气口35，在成为上表面的上壁部23形成有排气口37，并且以将它们连通的方式形成能够使空气在上下方向上流通的通气路30。并且，在产生热的母线41，特别是发热量较大的长尺寸母线41C(长尺寸连接部件)的长尺寸的部分配置于该通气路30内。因此，能够通过烟囱效果而将容易充满于连接模块1的内部的热有效地放出。详细地讲，从被设置于盖20的下壁部25的进气口35流入到连接模块1内的空气与配置于通气路30内的长尺寸母线41C接触而被加热。被加热而使密度下降的空气变轻从而在通气路30内上升，由此从被设置于上壁部23的排气口37流出。其结果，能够将在长尺寸母线41C产生的热有效地排出到连接模块1外。另外，因为被加热的空气的上升而在通气路30内产生负压，所以外部的空气容易从进气口35流入到连接模块1内，从而冷却效率进一步提高。如此，根据在盖20设置进气口35以及排气口37这样的非常简单的构成，能够在不导致制造成本或者作业工时增加的情况下，得到能将内部的热有效地放出的连接模块1。
另外，在本实施方式的连接模块1中，长尺寸母线41C被设置于长尺寸母线保持部13C的支承壁15C的前表面支承，在支承壁15C之间空气也能在上下方向上流通。也就是说，通气路30内的空气从前表面以及后表面的双方接触到长尺寸母线保持部13C，能够有效地进行冷却。
另外，在本实施方式的连接模块1中，在盖20的中央部、即形成通气路30的部分设置有多个肋31，肋31朝向被保持于绝缘保护器10的长尺寸母线41C突出并沿上下方向延伸。通过这些肋31不仅增加盖20的刚性而实现强度提高，还通过肋31向通气路30内突出而作为整流板发挥作用，从而调整通气路30内的空气流向。其结果，在长尺寸母线41C的前表面侧流动的空气的流通性提高，能够更有效地排出热。另外，在长尺寸母线41C的后表面侧流动的空气能在沿上下方向延伸的2个支承壁15C之间顺利地流通。
在本实施方式的连接模块1中，通气路30沿铅垂方向形成为直线状。因此，通气路30内的空气非常容易流通，能够有效地排出热。
在本实施方式的连接模块1中，分别设置有多个进气口35以及排气口37。换句话来讲，通过设置多个进气口35以及排气口37从而确保充分地空气流通量，并且将各个进气口35以及排气口37的面积设定得小，从而在维护时等使作业者的手指不能进入，由此抑制感电等的危险。由此，连接模块1的作业安全性也优良。
<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说明的实施方式，例如以下的实施方式也被包括在保护范围内。
(1)在上述实施方式中，通气路30可以设置于连接母线41A、短尺寸母线41B所配设的部分、或者还可以在连接模块1的多处设置。例如可以在盖20的下壁部25的右端部以及/或者左端部设置进气口35，在上壁部23的右端部以及/或者左端部设置排气口37，将多个连接母线41A以及/或者短尺寸母线41B等配设于通气路30内。
(2)在上述实施方式中，在盖20的下壁部25设置进气口35，在上壁部23设置排气口37，但是不限于这样的构成。进气口35以及排气口37的配置只要形成为排气口37比进气口35位于上方即可，能够考虑设置环境等而决定。例如，在假定在水滴有可能滴下等环境中使用的情况下，只要将排气口37形成于前壁部21、左壁部27或者右壁部29，就能抑制浸入到连接模块1内。另外，为了确保作业安全性，作为进气口35以及排气口37，也可以设置作业者的指尖不能进入的(例如1cm以下)宽度的狭缝状的开口，以代替设置多个面积小的开口。
(3)盖20的配设方式不被限定。盖20例如可以从上方或者下方滑动卡合于绝缘保护器10，还可以经由铰接机构等而一体设置于绝缘保护器10。另外，连接模块1也可以采用不具备绝缘保护器10，盖20直接安装于蓄电元件组6的构成等。
(4)肋31不限定为一体形成于盖20，也可以通过嵌装、粘接等而将作为分体的部件后安装于盖20。
(5)母线41不限定为焊接连接，也可以是通过螺栓以及螺母的紧固等而连接于电极端子65。
(6)蓄电元件组6中的蓄电元件61的排列方向不限定为上下方向，可以沿左右方向等任意的方向排列。
附图标记说明
M1…蓄电模块
1…连接模块
6…蓄电元件组
10…绝缘保护器
13A…连接母线保持部(保持部)
13B…短尺寸母线保持部(保持部)
13C…长尺寸母线保持部(保持部)
20…盖
23…上壁部
25…下壁部
30…通气路
31…肋
35…进气口
37…排气口
41A…连接母线(连接部件)
41B…短尺寸母线(连接部件)
41C…长尺寸母线(长尺寸连接部件)
61…蓄电元件
63…电极配置面
65A…正极端子(电极端子)
65B…负极端子(电极端子)

Claims (4)

1.一种连接模块，安装于由多个蓄电元件排列而成的蓄电元件组，所述蓄电元件具备正极以及负极的电极端子，所述连接模块具备：
连接部件，其连接于所述电极端子并且形成为沿上下方向的形状；以及
盖，其以将被安装于所述蓄电元件组的所述连接部件覆盖的方式配设，
所述盖具有进气口和排气口，该排气口设置于比所述进气口的位置高的位置，
在所述盖与所述蓄电元件组之间形成有通气路，该通气路与所述进气口以及排气口连通从而能使空气在上下方向上流通，所述连接部件配设于所述通气路内。
2.根据权利要求1所述的连接模块，其中，
所述通气路形成于所述盖，
在所述通气路设置有肋，该肋朝向所述连接部件突出并从所述进气口侧朝向所述排气口侧延伸。
3.根据权利要求1或者2所述的连接模块，其中，
所述通气路沿铅垂方向形成。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的连接模块，其中，
所述连接部件是在所述蓄电元件组中以跨在多个所述蓄电元件的方式配设的长尺寸连接部件。
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