JP2013152918A - 配線モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、製造コストが低減された配線モジュールを提供する。
【解決手段】配線モジュール１３は、端部に単電池１１の状態を検知する検知端子１９を備えた複数の導電路２０と、一対の電力端子２９のうち少なくとも一つの電力端子２９に接続されたバスバー２３と、複数の導電路２０及びバスバー２３の双方を保持する絶縁性の保持部材２１と、保持部材２１に設けられ、検知端子１９を内部に収容して単電池群１２に設けられた被嵌合部１７と嵌合することで検知端子１９をモニター端子１８と接続させるコネクタ嵌合部４０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線モジュールに関する。

複数の単電池が並べられて直列接続されてなる単電池群に取り付けられる配線モジュールとして、特許文献１に記載のものが知られている。このものは、単電池に形成された電極端子に電力用の導電路が接続されている。特許文献１においては、導電路は電線で構成されている。この電線は直列接続された単電池の電極端子に接続されているので、比較的に大きな電流が流れる。このため、電線は金属製の導体の外周を絶縁樹脂で被覆してなる。この絶縁樹脂により、電線が、他の部材に対して電気的に絶縁されている。

特開２０１１−１８４７３号公報

比較的に大きな電流が流れる電力用の導電路を電気的に絶縁するためには、例えば絶縁被覆材料を、確実に、且つ所定の厚さで形成する必要がある等、配線モジュールの製造コストが増大するという問題がある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、製造コストが低減された配線モジュールを提供することを目的とする。

本発明は、内部の状態を監視するためのモニター端子を備えた複数の単電池が並べられて直列接続されてなると共に、一対の電力端子を有する単電池群に取り付けられる配線モジュールであって、端部に前記単電池の状態を検知する検知端子を備えた複数の検知導電路と、前記一対の電力端子のうち少なくとも一つの電力端子に接続された電力導電路と、前記複数の検知導電路及び前記電力導電路の双方を保持する絶縁性の保持部材と、前記保持部材に設けられ、前記検知端子を内部に収容して前記単電池群に設けられた被嵌合部と嵌合することで前記検知端子を前記モニター端子と接続させるコネクタ嵌合部と、を備える。

本発明によれば、電力導電路は絶縁性の保持部材に保持されているので、電力導電路に対する絶縁構造を別途設ける必要がない。この結果、製造コストの削減を図ることができる。

本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記電力導電路には前記電力端子と接続される電力端子接続部が形成されており、前記保持部材には、前記電力端子と前記電力端子接続部の双方を覆う電力端子カバーが、ヒンジを介して前記保持部材と一体に形成されていることが好ましい。

上記の態様によれば、電力端子と、電力端子接続部の双方を確実に絶縁することができる。

前記保持部材には、前記検知導電路と前記電力導電路とを電気的に絶縁された状態で仕切る仕切り部が形成されている。

上記の態様によれば、電力導電路と検知導電路とを確実に電気的に絶縁できる。

前記導電路はフレキシブルプリント基板に形成されていることが好ましい。これにより、例えば、複数の電線を束ねたワイヤーハーネスによって複数の導電路を形成する場合に比べて、電線を束ねる工程が不要になる。更には、配線モジュールを軽量化することができる。

前記導電路は、複数の電線を束ねたワイヤーハーネスによって形成されていることが好ましい。これにより、例えば、フレキシブルプリント基板を用いる場合に比べて、製造コストを低減させることができる。

本発明によれば、配線モジュールの製造コストを低減させることができる。

図１は本発明の実施形態１に係る電池モジュールを示す斜視図である。 図２は単電池を示す正面図である。 図３は単電池群と配線モジュールとを示す分解斜視図である。 図４はＦＰＣを示す平面図である。 図５はＦＰＣを示す正面図である。 図６は配線モジュールを示す分解斜視図である。 図７はケースユニットを示す斜視図である。 図８はケースユニットを示す平面図である。 図９はケースユニットを示す正面図である。 図１０はカバーを示す斜視図である。 図１１はカバーを示す正面図である。 図１２は端部カバーを示す一部拡大斜視図である。 図１３は配線モジュールを示す側面図である。 図１４はコネクタ嵌合部と被嵌合部との嵌合構造を示す一部切欠断面図である。 図１５は本発明の実施形態２に係る電池モジュールを示す斜視図である。 図１６は単電池群と配線モジュールとを示す分解斜視図である。 図１７はワイヤーハーネスを示す斜視図である。 図１８は配線モジュールを示す分解斜視図である。 図１９はケースユニットを示す斜視図である。 図２０はケースユニットを示す平面図である。

＜実施形態１＞
本発明を電池モジュール１０に適用した実施形態１を、図１ないし図１４を参照しつつ説明する。本実施形態に係る電池モジュール１０は、例えば電気自動車、又はハイブリッド自動車等の車両を駆動するための電源として使用される。電池モジュール１０は、複数の単電池１１を並べてなる単電池群１２と、この単電池群１２に取り付けられた配線モジュール１３と、を備える。なお、以下の説明においては、図１におけるＺ方向を上方とし、Ｚ方向と反対方向を下方とする。また、図１におけるＸ方向を前方とし、Ｘ方向と反対方向を後方とする。また、図１におけるＹ方向を右方とし、Ｙ方向と反対方向を左方とする。

（単電池群１２）
図２に示すように、単電池１１は扁平な略直方体形状をなす。単電池１１の内部には図示しない発電要素が収容されている。単電池１１の上下左右の側面は合成樹脂製の絶縁枠部１４によって覆われている。単電池１１の上面には、左右方向の両端部寄りの位置に上方に突出する一対の電極端子８０が形成されている。

電極端子８０は金属製であって、その外周にはねじ山が形成されている。一対の電極端子８０は、一方が正極であり、他方が負極とされる。互いに隣り合う単電池１１同士は、異なる極性の電極端子８０同士が接触するように並べられている。隣り合う単電池１１の電極端子８０同士は、金属板材をプレス加工してなるバスバー８１によって電気的に接続されている。詳細には、バスバー８１は、電極端子８０に形成されたねじ山に螺合されたナット８２によって、電極端子８０に固定されている。これにより、複数の単電池１１は直列接続されている。バスバー８１を構成する金属は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択できる。バスバー８１の表面には、スズ、ニッケル、亜鉛等、必要に応じて任意の金属からなるメッキ層を形成することができる。

図３に示すように、単電池群１２の前後両端には、一対の拘束板１６が取り付けられている。拘束板１６の外面は絶縁性の合成樹脂からなる。複数の単電池１１は、一対の拘束板１６に挟まれることによって、前後方向に所定の圧力が加えられた状態で固定されている。拘束板１６の上面には、上方に突出する電力端子２９が形成されている。電力端子２９の外面にはねじ山が形成されている。なお、単電池群１２は、複数の単電池１１と、一対の拘束板１６とを含む。

絶縁枠部１４の上面には、右端部寄りの位置に、上方に突出する被嵌合部１７が形成されている。被嵌合部１７は上方に開口された筒状をなしている。被嵌合部１７の内部には、発電要素と電気的に接続されたモニター端子１８が配されている。このモニター端子１８により、単電池１１の電圧を外部から監視できるようになっている。

（配線モジュール１３）
図１に示すように、単電池群１２の上面には配線モジュール１３が取り付けられている。配線モジュール１３は、端部に単電池１１の状態を検知する検知端子１９を備えた複数の導電路（検知導電路に相当）２０と、複数の導電路２０を保持する絶縁性の保持部材２１と、を備える。保持部材２１の内部には、フレキシブルプリント基板（以下、単に「ＦＰＣ」ともいう）２２と、バスバー（電力導電路に相当）２３と、が保持されている。

（ＦＰＣ２２）
図４及び図５に示すように、ＦＰＣ２２は、例えば、ポリイミドフィルムや液晶状フィルム等からなる絶縁性のベースフィルムの片面又は両面にプリント配線技術により複数の導電路２０を形成し、その導電路２０の表面を保護フィルム（例えばポリイミド製フィルム）で覆った構造とされる。図中、一部の導電路２０のみを記載し、他の導電路２０は省略してある。ＦＰＣ２２は、前後方向に細長く延びて形成されている。ＦＰＣ２２の右端縁には、右方に延出された複数の延出片２４が、前後方向に間隔を空けて並んで配されている。

延出片２４の先端部には、下方に突出する検知端子１９が、導電路２０と電気的に接続された状態で取り付けられている。検知端子１９は、導電路２０に、例えばはんだ付け等の公知の手法により取り付けられている。

また、ＦＰＣ２２の上面には、複数の電子部品２５が、導電路２０と電気的に接続された状態で取り付けられている。電子部品２５は、導電路２０に、例えばはんだ付け等の公知の手法により取り付けられている。

ＦＰＣ２２には、ベースフィルムを切り欠いて下方に折り曲げて形成されると共に、先端にサーミスタ２６が取り付けられたサーミスタ取り付け片２７が形成されている。サーミスタ２６は、サーミスタ取り付け片２７の下面に、導電路２０と電気的に接続された状態で取り付けられている。サーミスタ２６は、導電路２０に、例えばはんだ付け等の公知の手法により取り付けられている。

ＦＰＣ２２の上面には、前端部寄りの位置に、合成樹脂製のコネクタハウジング２８が取り付けられている。コネクタハウジング２８の内部にはコネクタ端子２８Ａが配されており、このコネクタ端子２８Ａは導電路２０に対して、例えばはんだ付け等の公知の手法により、電気的に接続されている。コネクタハウジング２８は、図示しない相手側コネクタと嵌合するようになっている。相手側コネクタは図示しないワイヤーハーネス６１を介して図示しないＥＣＵと接続されるようになっている。

（バスバー２３）
図６に示すように、バスバー２３は前後方向に細長く延びて形成されている。バスバー２３は、銅又は銅合金からなる金属板材を所定の形状にプレス加工してなる。バスバー２３の前後両端部は、下方にクランク状に曲げ加工されている。バスバー２３の前後両端部には、拘束板１６の電力端子２９が挿通される電力端子挿通孔（電力端子接続部に相当）３０が形成されている。電力端子挿通孔３０はバスバー２３を貫通すると共に前後方向に細長い形状に形成されている。バスバー２３と電力端子２９とは図示しないナットが電力端子２９のねじ山に螺合されることにより接続されるようになっている。

（保持部材２１）
図６に示すように、保持部材２１は合成樹脂製のケース３１と、このケース３１に上方から組み付けられてケース３１を覆う合成樹脂製のカバー３２と、を備える。

（ケース３１）
図７ないし図９に示すように、ケース３１は、前端部に配された前部ケースユニット３３と、複数（本実施形態では３つ）のケースユニット３４と、からなる。前部ケースユニット３３及びケースユニット３４は、左右方向に細長く延びた複数の分割部３５が、連結部３６を介して前後方向に並べられてなる。連結部３６は弾性変形可能なヒンジ４２構造を有する。連結部３６が前後方向に弾性変形することにより、複数の分割部３５同士の間隔が調節されるようになっている。

各分割部３５の左端部からやや右側に寄った位置には、上方に突出すると共に前後方向に延びた仕切り部３７が形成されている。この仕切り部３７よりも右側の領域にはＦＰＣ２２が載置され、左側の領域にはバスバー２３が載置される。この仕切り部３７により、ＦＰＣ２２とバスバー２３とは絶縁状態に保持されるようになっている。

前部ケースユニット３３及びケースユニット３４を構成する複数の分割部３５の少なくとも一つには、サーミスタ取り付け片２７が挿通されるサーミスタ挿通孔３８が、上下方向に貫通されている。分割部３５の底面には、サーミスタ取り付け片２７が保持されるサーミスタ保持部３９が下方に突出して形成されている。このサーミスタ保持部３９の下面にサーミスタ取り付け片２７が保持された状態で、サーミスタ２６が単電池１１の上面に上方から押し付けられるようになっている。

各分割部３５の右端部には、下方に突出すると共に内部に検知端子１９が収容されるコネクタ嵌合部４０が形成されている。コネクタ嵌合部４０は、単電池１１の被嵌合部１７に対して上方から嵌合可能になっている。コネクタ嵌合部４０と被嵌合部１７とが嵌合すると、検知端子１９とモニター端子１８とが電気的に接続するようになっている。

前部ケースユニット３３の前端部には、ＦＰＣ２２のコネクタハウジング２８を上方から覆うコネクタカバー４１が、ヒンジ４２を介して一体に形成されている。コネクタカバー４１は、コネクタカバー４１に形成されたコネクタカバー係止部４３と、前部ケースユニット３３に形成されたコネクタカバー係止受け部４４とが弾性的に係止するようになっている。

（カバー３２）
図１０及び図１１に示すように、カバー３２は前後方向に細長い形状をなしている。カバー３２の上壁には下方に突出すると共にケース３１に形成された係止孔４５の孔縁に係合することにより、カバー３２とケース３１とを一体に組み付ける係止爪４６が形成されている。また、ＦＰＣ２２には、係止爪４６が貫通可能な係止爪貫通孔４７が、係止爪４６に対応する位置に形成されている。

カバー３２は複数（本実施形態では４つ）のカバーユニット３２Ａが前後方向に並んで、ヒンジ形状をなす間隔調整手段３８Ｂによって連結されている。間隔連結手段３８Ｂが撓み変形することにより、カバーユニット３２Ａ間の前後方向の間隔が調整される。

カバー３２の前後両端部には、拘束板１６の電力端子２９及びバスバー２３の端部を覆う端部カバー４８が、ヒンジ４９を介してカバー３２と一体に形成されている。図１２に示すように、カバー３２の上壁には下方に突出する一対のバスバー係止爪５０が形成されている。このバスバー係止爪５０がバスバー２３の端部と係止することにより、端部カバー４８が閉じられた状態で保持されるようになっている。

カバー３２の右端縁には、右方に延びる複数のカバー側延出部５１が形成されている。カバー側延出部５１は、ケース３１の分割部３５に対して上下に対応する位置に形成されている。図３及び図１３に示すように、ケース３１の分割部３５と、カバー３２のカバー側延出部５１とによって、保持部材２１の右端縁から外方（右方）に片持ち状に延出された延出部５２が形成されている。

図１４に示すように、各延出部５２の右端部には、被嵌合部１７に形成されたコネクタ係止受け部５３と弾性的に係止するコネクタ係止部５４が形成されている。また、各分割部３５の左端部には、単電池１１の絶縁枠部１４に形成された係止受け部５５と弾性的に係止する係止部５６が形成されている。コネクタ係止部５４とコネクタ係止受け部５３とが係止すると共に、係止部５６と係止受け部５５とが係止することにより、配線モジュール１３が単電池群１２に一体に組み付けられるようになっている。

（本実施形態の組み付け工程）
続いて、本実施形態に係る電池モジュール１０の組み付け工程の一例を説明する。なお、電池モジュール１０の組み付け工程は、以下の記載に限定されない。

まず、前部ケースユニット３３と、ケースユニット３４とを前後方向に並べて配し、仕切り部３７の右側にＦＰＣ２２を載置する。このとき、検知端子１９がコネクタ嵌合部４０内に配されるようにする。そして、サーミスタ取り付け片２７をサーミスタ挿通孔３８内に挿通させてケース３１の下方に配し、更に、サーミスタ２６をケース３１のサーミスタ保持部３９に保持する。続いて、バスバー２３を、仕切り部３７の左側に載置する。

続いて、カバー３２を上方からケース３１に被せる。このとき、カバー３２の係止爪４６を、ＦＰＣ２２の係止爪貫通孔４７を貫通させると共に、ケース３１の係止孔４５の孔縁に係止させる。これにより、カバー３２とケース３１とを一体に組み付ける。次いで、コネクタカバー４１を閉じることにより、コネクタハウジング２８をコネクタカバー４１で覆う。これにより、配線モジュール１３が完成する。

次いで、複数の単電池１１を前後方向に並べ、一対の拘束板１６によって前後方向から所定の圧力で挟むことにより、単電池群１２を形成する。次いで、隣り合う電極端子８０同士をバスバー８１で電気的に接続する。

上記した配線モジュール１３を上方から単電池群１２に組み付ける。詳細には、配線モジュール１３のコネクタ嵌合部４０と、単電池群１２の被嵌合部１７とが嵌合するようにして組み付ける。この嵌合過程において、配線モジュール１３のコネクタ係止部５４と、被嵌合部１７に形成されたコネクタ係止受け部５３とが弾性的に係止すると共に、配線モジュール１３の係止部５６と、絶縁枠部１４に形成された係止受け部５５とが弾性的に係止することにより、配線モジュール１３と単電池群１２とが一体に組み付けられる。コネクタ嵌合部４０が被嵌合部１７に嵌合することにより、配線モジュール１３の検知端子１９と、単電池群１２のモニター端子１８とが電気的に接続される。このとき、拘束板１６の電力端子２９は、バスバー２３の電力端子挿通孔３０内に挿通される。

次いで、電力端子２９のねじ山にナットを螺合させることにより、バスバー２３と電力端子２９とを電気的に接続する。その後、端部カバー４８を閉じることにより、電力端子２９とバスバー２３の端部とを端部カバー４８によって覆う。これにより、電池モジュール１０が完成する。

（本実施形態の作用、効果）
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態によれば、バスバー２３は絶縁性の合成樹脂からなる保持部材２１に保持されているので、バス場９２３に対する絶縁構造を別途設ける必要がない。この結果、配線モジュール１３の製造コストの削減を図ることができる。

また、本実施形態によれば、保持部材２１には、電力端子２９と、バスバー２３の電力挿通孔３０の双方を覆う端部カバー４８が、ヒンジ４９を介して保持部材２１と一体に形成されている。これにより、電力端子２９と、バスバー２３の電力端子挿通孔３０の双方を確実に絶縁することができる。

また、本実施形態によれば、保持部材２１には、導電路２０が形成されたＦＰＣ２２と、バスバー２３とを、電気的に絶縁された状態で仕切る仕切り部３７が形成されている。これにより、バスバー２３と、ＦＰＣ２２に形成された導電路２０とを確実に電気的に絶縁できる

また、本実施形態によれば、導電路２０はフレキシブルプリント基板に形成されている。これにより、例えば、複数の電線６０を束ねたワイヤーハーネス６１によって複数の導電路２０を形成する場合に比べて、電線６０を束ねる工程が不要になる。更には、配線モジュール１３を軽量化することができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を、図１５ないし図２０を参照しつつ説明する。図１５に示すように、本実施形態においては、導電路に相当する複数の電線６０が束ねられてワイヤーハーネス６１が形成されている。電線６０の一方の端部には端子６２が接続されている。電線６０と端子６２とは、圧着、はんだ付け等の公知の手法により接続されている。電線６０の他方の端部には、複数（本実施形態では３つ）のコネクタハウジング６３が接続されている。コネクタハウジング６３の後面には、複数の電線６０が接続されている。

図１６及び図１７に示すように、ワイヤーハーネス６１とコネクタは、保持部材２１の前端部から前方に導出されている。コネクタには図示しない相手側コネクタが接続されて、この相手側コネクタを介して図示しないＥＣＵと接続されている。

また、図１５に示すように、ワイヤーハーネス６１には、一方の端部にサーミスタ６４が接続されたサーミスタ用電線６５が含まれる。サーミスタ用電線６５は、上記した電線６０と一体に束ねられている。サーミスタ用電線６５の他方の端部は、上記した電線６０と同様に、コネクタハウジング６３と接続されている。

図１８に示すように、ケース６６は、複数（本実施形態では４つ）のケースユニット６７から構成される。図１９及び図２０に示すように、各ケースユニット６７には、サーミスタ６４が取り付けられるサーミスタ取り付け部６８が、上方に開口して形成されている。サーミスタ取り付け部６８には、サーミスタ６４が上方から嵌合される。サーミスタ取り付け部６８に取り付けられたサーミスタ６４は、上方から単電池１１の上面に押圧される。

ワイヤーハーネス６１は、ケース６６の仕切り部６９よりも右側の位置に載置され、バスバー２３は、ケース６６の仕切り部６９よりも左側の位置に載置されている。これにより、ワイヤーハーネス６１とバスバー２３とが絶縁状態で保持される。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態によれば、導電路は、複数の電線６０を束ねたワイヤーハーネス６１によって形成されているので、例えば、ＦＰＣ２２を用いる場合に比べて、製造コストを低減させることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）本実施形態においては、検知端子１９は単電池１１の電圧を検知する構成としたが、これに限られず、検知端子１９は単電池１１を流れる電流を検知してもよい。

（２）本実施形態においては、単電池１１は、上面に一対の電極ポストが突出する構成としたが、これに限られず、上面と下面のそれぞれに電極ポストが一つずつ突出する構成としてもよい。また、単電池群１２に拘束板１６が含まれない構成としてもよい。

（３）本実施形態においては、電力導体としてバスバー２３を用いたが、これに限られず、裸電線でもよい。また、金属棒材でもよい。

１１...単電池
１２...単電池群
１３...配線モジュール
１７...被嵌合部
１８...モニター端子
１９...検知端子
２０...導電路（検知導電路）
２１...保持部材
２２...ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
２３...バスバー（電力導電路）
３０...電力端子挿通孔（電力端子接続部）
３７...仕切り部
４０...コネクタ嵌合部
４８...端部カバー（電力端子カバー）
５２...延出部
５５...係止受け部
５６...係止部
６０...電線（検知導電路）
６１...ワイヤーハーネス

Claims (5)

1. 内部の状態を監視するためのモニター端子を備えた複数の単電池が並べられて直列接続されてなると共に、一対の電力端子を有する単電池群に取り付けられる配線モジュールであって、
   端部に前記単電池の状態を検知する検知端子を備えた複数の検知導電路と、
   前記一対の電力端子のうち少なくとも一つの電力端子に接続された電力導電路と、
   前記複数の検知導電路及び前記電力導電路の双方を保持する絶縁性の保持部材と、
   前記保持部材に設けられ、前記検知端子を内部に収容して前記単電池群に設けられた被嵌合部と嵌合することで前記検知端子を前記モニター端子と接続させるコネクタ嵌合部と、
   を備えた配線モジュール。
2. 前記電力導電路には前記電力端子と接続される電力端子接続部が形成されており、
   前記保持部材には、前記電力端子と前記電力端子接続部の双方を覆う電力端子カバーが、ヒンジを介して前記保持部材と一体に形成されている請求項１に記載の配線モジュール。
3. 前記保持部材には、前記検知導電路と前記電力導電路とを電気的に絶縁された状態で仕切る仕切り部が形成されている請求項１または請求項２に記載の配線モジュール。
4. 前記導電路はフレキシブルプリント基板に形成されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の配線モジュール。
5. 前記導電路は、複数の電線を束ねたワイヤーハーネスによって形成されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の配線モジュール。

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