JP2014191954A - 配線モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】温度検知部材を備えた配線モジュールにおいて、温度検知部材の大型化を抑制する。
【解決手段】正極及び負極の電極端子１２Ａ，１２Ｂを有する蓄電素子１１を複数個並べてなる蓄電素子群１０に取り付けられる配線モジュール２０は、隣り合う電極端子１２Ａ，１２Ｂを電気的に接続する接続部材２１を保持する接続部材保持部２４を有する絶縁プロテクタ２３と、接続部材保持部２４に保持されている接続部材２１と接触するように配されて当該接続部材２１の温度を検知する温度検知部材５１と、絶縁プロテクタ２３を覆うカバー３３と、カバー３３を絶縁プロテクタ２３に被せ付けることにより温度検知部材５１の移動を規制する規制部材３４と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、配線モジュールに関する。

電気自動車やハイブリッド車用の蓄電モジュールにおいては、出力を大きくするために多数の蓄電素子が横並びに接続されている。複数の蓄電素子は、隣り合う電極端子間をバスバーなどの接続部材で接続することにより直列や並列に接続されるようになっている。

このような蓄電モジュールを高温状態で使用すると寿命が低下することがあり、リチウムイオン電池などを複数個接続してなる蓄電モジュールでは、充電の際に高温になることにより発火することがある。そこで、このような事態を避けるべく、蓄電モジュールには蓄電素子の温度を検知するための温度センサが取り付けられる（例えば特許文献１を参照）。

特許文献１に記載の温度センサは、インサート成形により、複数の蓄電素子からなる蓄電素子群に組みつけられる樹脂モジュールと一体的に成形されており、樹脂モジュールを蓄電素子に組み付けることにより、蓄電素子本体に接触するように取り付けられる。

特開２０１２−１５４９０１号公報

上記特許文献１に記載されている構成では、樹脂モジュールを蓄電素子にとりつけることにより温度センサが位置決めされるので取り付け作業が容易であるが、温度検知対象となる蓄電素子の位置や数に応じて樹脂モジュールを作製する必要があり自由度が低いという問題がある。

そこで、温度検知対象を例えばバスバーまたは電圧検知端子として、温度検知部材を温度検知対象となるバスバー等に接触するように取り付ける構成とすることが考えられる。

このような場合、温度検知部材をバスバー等とともに、バスバー等を保持する絶縁性材料からなるプロテクタ（絶縁プロテクタ）に保持させる必要がある。しかしながら、温度検知部材の保持構造を、バスバー等と電極端子とを接続するための工具等と干渉しないように設けると、温度検知部材を絶縁プロテクタの保持構造により保持可能な大きさとする必要があるため温度検知部材が大型化することが懸念された。温度検知部材が大型化すると、これを保持する絶縁プロテクタも大型化するおそれがある。さらに、温度検知部材の保持構造が、バスバー等を保持する構造と干渉するおそれもあった。

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、温度検知部材を備えた配線モジュールにおいて、温度検知部材の大型化を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するものとして本発明は、正極及び負極の電極端子を有する蓄電素子を複数個並べてなる蓄電素子群に取り付けられる配線モジュールであって、隣り合う前記電極端子を電気的に接続する接続部材を保持する接続部材保持部を有する絶縁プロテクタと、前記接続部材保持部に保持されている前記接続部材と接触するように配されて当該接続部材の温度を検知する温度検知部材と、前記絶縁プロテクタを覆うカバーと、前記カバーを前記絶縁プロテクタに被せ付けることにより前記温度検知部材の移動を規制する規制部材と、を備える配線モジュールである。

本発明においては、接続部材の温度を検知する温度検知部材を、絶縁プロテクタの接続部材保持部に保持させた接続部材と接触するように配した状態としてから、カバーをかぶせつけると、温度検知部材が規制部材により移動を規制されるようになっている。

したがって、本発明によれば、絶縁プロテクタに温度検知部材を保持する構造を設けなくても、温度検知部材を移動規制状態で保持可能であるので、温度検知部材を備えた配線モジュールにおいて、温度検知部材の大型化を抑制することができる。

本発明は以下の構成としてもよい。
前記規制部材は前記カバーと一体的に設けられていてもよい。
このような構成とすると、カバーを被せ付ける作業を行うだけで、温度検知部材が規制部材により移動を規制されるので、温度検知部材を保持する作業を簡易なものとすることができる。

前記カバーには、前記絶縁プロテクタに係止される被係止部が設けられていてもよい。
このような構成とすると、カバーが絶縁プロテクタに係止されるので、温度検知部材の移動規制状態を維持することができる。

前記接続部材保持部には、その一部を切り欠くことにより前記温度検知部材の一部を受け入れて位置決めする位置決め部が設けられていてもよい。
このような構成とすると、切り欠いた部分に温度検知部材が受け入れられて位置決めされるので、位置決め部と他の部材との干渉の問題が生じない。

本発明によれば、温度検知部材を備えた配線モジュールにおいて、温度検知部材の大型化を抑制することができる。

実施形態１の配線モジュールを取り付けた電池モジュールの一部平面図 図１のＡ−Ａ線における一部断面図 電池モジュールの一部斜視図 図１のＢ−Ｂ線における一部断面図 蓋をあけた状態の配線モジュールを備える電池モジュールの一部平面図 図５のＣ−Ｃ線における一部断面図 蓋をあけた状態の電池モジュールの一部斜視図 温度検知部材の一部平面図 図８のＤ−Ｄ線における断面図 配線モジュールを単電池群の上に配置した状態を示す一部平面図 図１０のＥ−Ｅ線における一部断面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１１によって説明する。本実施形態に係る電池モジュールＭ１（蓄電モジュールの一例）は、電気自動車又はハイブリッド自動車等の車両（図示せず）に搭載されて、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Ｍ１は、電池パック１１（蓄電素子の一例）を複数並べてなる単電池群１０（蓄電素子群の一例）と、単電池群１０に取り付けられた配線モジュール２０と、を備える。以下の説明において、複数の同一部材については、一の部材に符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。

（単電池群１０）
本実施形態の電池モジュールＭ１は、図１に示すように、４個の単電池（図示せず）を直列接続してなる電池パック１１を複数並べてなる単電池群１０を有する。本実施形態において、単電池は厚みの薄いラミネート型の単電池であり、その内部には発電要素が収容されている。

各電池パック１１は扁平な略直方体形状をなし、図１に示すように、その上面からは正極および負極の電極端子１２Ａ，１２Ｂが突出形成されている。正極電極端子１２Ａおよび負極の電極端子１２Ｂは同形同大である。各電極端子１２Ａ，１２Ｂは、孔状をなしており、後述する接続部材２１と接続するためのボルト１６のねじ山と螺合可能なねじ部（図示せず）が形成されている。複数の電池パック１１は、隣り合う電極端子１２Ａ，１２Ｂが異なる極性となるように配置されている。

正極および負極の電極端子１２Ａ，１２Ｂの間には、図２に示すように、上方が開口した筒状のコネクタ部１３が設けられている。コネクタ部１３の外壁には、図２に示すように、（嵌合相手）となるコネクタ４０を係止する係止突部１４が形成されている。

コネクタ部１３内には各単電池と接続されている雄型の端子１５が突出して配されている。つまり１つのコネクタ部１３内には４つの端子１５が突出して配されていることになる。コネクタ部１３内に配置されている４つの端子１５は、相手方のコネクタ４０の端子４７と電気的に接続されるようになっている。

（配線モジュール２０）
配線モジュール２０は、隣り合う電池パック１１の正極の電極端子１２Ａおよび負極の電極端子１２Ｂに接続される金属製の複数の接続部材２１と、接続部材２１を保持する接続部材保持部２４を有する絶縁材料からなる絶縁プロテクタ２３と、接続部材２１の温度を検知する温度検知部材５１と、を備える。

（接続部材２１）
接続部材２１は、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等からなる金属製の板材を所定の形状にプレス加工することにより形成され、図５および図８に示すように、全体として略長方形状をなしている。接続部材２１の表面には、スズ、ニッケル等の金属がメッキされていてもよい。接続部材２１には、電極端子１２Ａ，１２Ｂと接続するためのボルト１６が挿通される略円形状をなす一対の端子貫通孔２２，２２が、接続部材２１を貫通して形成されている。

この端子貫通孔２２，２２は、電極端子１２Ａ，１２Ｂの孔径よりも若干大きく設定されている。ボルト１６が端子貫通孔２２内に挿通されるとともにそのねじ山が電極端子１２Ａ，１２Ｂの孔内に螺合されて、ボルト１６の頭部と端子台との間に接続部材２１が挟まれることにより、隣り合う電極端子１２Ａ，１２Ｂと接続部材２１とが電気的に接続される。

なお、温度検知対象となる接続部材２１に関してはボルト１６の頭部と端子台との間に温度検知部材５１の検知部５４と接続部材２１とが挟まれるようになっている。

（絶縁プロテクタ２３）
絶縁プロテクタ２３は、複数の連結ユニット２３Ａを連結してなり、図１に示すように、電池パック１１の並び方向（図１における左右方向）に細長い形状をなしている。絶縁プロテクタ２３には、上方に開口すると共に外部と仕切って接続部材２１を保持可能な仕切壁を有する複数の接続部材保持部２４が、長手方向に沿って２列に並んで設けられている。各接続部材保持部２４には、接続部材２１が上方に抜けるのを防止する押さえ片２９が複数形成されている。

２列の接続部材保持部２４のうち、図５における奥側に並んでいる接続部材保持部２４の外側壁２４Ａは、電極端子１２Ａ，１２Ｂの配される位置と対応して一部が切り欠かれている。接続部材保持部２４の外側壁２４Ａの切り欠かれた部分は、温度検知部材５１の素子収容部５３と検知部５４との間の、検知部５４よりも幅狭に形成された被保持部５６を受け入れて位置決めする位置決め部２４Ｂである。

また、図５における奥側に並んでいる接続部材保持部２４においては、隣り合う接続部材保持部２４の間に、受入溝３１を覆うカバー３３（カバーの一例）を係止する蓋係止孔３０が設けられている。蓋係止孔３０の孔壁には、図４に示すように、カバー３３に設けたロック突部３５（被係止部の一例）を受け入れる係止凹部３０Ａが形成されている
さらに、図５における奥側に並んでいる接続部材保持部２４の外側には、図５に示すように温度検知部材５１の素子収容部５３を受け入れる受入溝３１が形成されている。

受入溝３１は電池パック１１の並び方向（図示左右方向）に伸びて形成されている。受入溝３１には図５に示すように、素子収容部５３および素子収容部５３から導出された電線Ｗ２が配されている。受入溝３１の上方は開口している。

２列の接続部材保持部２４の間には、コネクタ保持部２６が設けられており、コネクタ保持部２６と各接続部材保持部２４の間にはそれぞれ電線収容溝２７が設けられている。

電線収容溝２７はコネクタ保持部２６に保持されるコネクタ４０の端子収容部４５に収容される端子４７の一端部に接続される電線Ｗ１を収容するためのものである。

２つの電線収容溝２７は、図５に示すように、一対の溝壁部２７Ａ，２７Ｂおよびこれらをつなぐ底部２７Ｃを有しており、その内部に複数の電線Ｗ１を収容可能としている。

また、電線収容溝２７の上端縁には、電線収容溝２７から電線Ｗ１のはみ出しを規制する電線固定部２８が、一方の溝壁部２７Ａから他方の溝壁部２７Ｂに至って設けられている。電線固定部２８は、隣り合う接続部材保持部２４の間に位置して設けられている。

本実施形態においては、２つの電線収容溝２７の間にコネクタ保持部２６が設けられている。コネクタ保持部２６は、コネクタ４０の外周に沿った形状をなしている。

（カバー３３）
さて、本実施形態では、受入溝３１の開口した部分を覆うカバー３３がヒンジ３２を介して設けられている。本実施形態では、カバー３３が絶縁プロテクタ２３とヒンジ３２を介して一体となっている。カバー３３は絶縁プロテクタ２３と同様に絶縁材料からなる。

カバー３３は受入溝３１に沿って設けられており、カバー３３のうち位置決め部２４Ｂに対応する部分には位置決め部２４Ｂに嵌り込んで、上方から温度検知部材５１を押さえて温度検知部材５１の移動を規制する規制壁３４（規制部材の一例）が突出形成されている。本実施形態ではカバー３３と規制壁３４とが一体となっている。

カバー３３には、隣り合う接続部材保持部２４の間に設けられた蓋係止孔３０（絶縁プロテクタ２３）に係止されるロック突部３５（被係止部の一例）が設けられたロック片３６が突出形成されている。

（コネクタ４０）
コネクタ保持部２６に保持されるコネクタ４０には、図１に示すように４つの端子４７が収容されるようになっている。コネクタ４０は略直方体状のハウジング４１と、ハウジング４１に収容される４個の端子４７と、を備える。

ハウジング４１にはコネクタ部１３の係止突部１４を受け入れて単電池に対し係止される係止片４２が形成されている。係止片４２には係止突部１４が嵌り込む係止孔４２Ａが形成されている。

ハウジング４１には、コネクタ部１３を受け入れる溝部４４が形成されている。ハウジング４１には４つの端子収容部４５が並列して形成されている。端子収容部４５の内周面には、端子収容部４５内へ撓み可能に突出することにより、端子収容部４５内に収容された端子４７と係合するランス４６が形成されている。

ハウジング４１に収容されている端子４７はいわゆる雌型の端子４７であり、一端部（図２における上端部）には電線Ｗ１が接続されるバレル部４８，４９が形成され、他端部（図２における下端部）には箱状をなし、単電池と接続可能な接続部５０が形成されている。

バレル部４８，４９は、詳細は図示しないが、電線Ｗ１の端末において露出する露出芯線（図示せず）に圧着されるワイヤバレル部４８と、電線Ｗ１の絶縁被覆により被覆されている部分に圧着されるインシュレーションバレル部４９とを有する。

接続部５０には、図示しない弾性接触片が形成されており、弾性接触片とコネクタ部１３の端子１５とが接触することにより単電池とコネクタ４０の端子４７とが電気的に接続されるようになっている。また、端子４７の接続部５０とバレル部４８，４９との間にはランス４６と係合する係合部（図示せず）が形成されている。

コネクタ４０に収容されている端子４７は単電池の電圧を検出する端子４７である。端子４７に接続されている電線Ｗ１は、端子収容部４５の奥壁４５Ａ（図２における上側に配されている壁部）からハウジング４１の外側に導出され、例えばＥＣＵなどのようなコントロールユニット（図示せず）に接続されている。電線Ｗ１はハウジング４１の係止片４２とは反対側の電線収容溝２７に配されている。

（温度検知部材５１）
温度検知部材５１は、温度検出素子５２を収容し電線Ｗ２が導出される素子収容部５３と、検知部５４と、を有する。

素子収容部５３は筒状をなしておりその内部に電線Ｗ２が接続された温度検出素子５２が収容されている。温度検出素子５２は、例えば、サーミスタにより構成される。サーミスタとしては、ＰＴＣサーミスタ、又はＮＴＣサーミスタを適宜に選択できる。また、温度検出素子５２としては、サーミスタに限られず、温度を検出可能であれば任意の素子を適宜に選択できる。

温度検出素子５２には一対の電線Ｗ２が接続されており素子収容部５３から外側に導出されている。電線Ｗ２は、図示しない外部回路に接続されており、温度検出素子５２からの信号はこの電線Ｗ２を介して外部回路に送信されるようになっている。外部回路は、例えば図示しない電池ＥＣＵに配されて、温度検出素子５２からの信号によって接続部材２１の温度を検知するようになっている。

検知部５４は平板状をなしており、素子収容部５３と検知部５４との間の、検知部５４よりも幅狭に形成された被保持部５６は、絶縁プロテクタ２３に形成された位置決め部２４Ｂに受け入れられ保持される部分である。検知部５４と素子収容部５３とは被保持部５６を介して連なっている。

検知部５４には電極端子１２Ａ，１２Ｂを挿通可能な端子挿通孔５５が形成されている。検知部５４の端子挿通孔５５と接続部材２１の端子貫通孔２２とが重なり合って形成される孔には電極端子１２Ａ，１２Ｂが挿通されるようになっている。

素子収容部５３は、図９に示すように、検知部５４と比べると厚み寸法が大きくなっている。本実施形態では、素子収容部５３が接続部材２１により接続される隣り合う２つの電極端子１２Ａ，１２Ｂの軸心Ｐを結ぶ線Ｘ（図５参照）に対して平行に配されている。

本実施形態の温度検知部材５１は、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等からなる金属製の板材に加工を施すことにより作製される。温度検知部材５１は、例えば、金属板材を所定形状にプレスしたものに曲げ加工等を施すことにより筒状の素子収容部５３を形成し、電線Ｗ２を接続した温度検出素子５２を素子収容部５３内に入れた後、素子収容部５３内に絶縁性の樹脂（例えばエポキシ樹脂）を流し込んで固める方法などにより作製される。

（配線モジュール２０の組立方法）
本実施形態の配線モジュール２０を組み立てる際には、まず、接続部材２１を絶縁プロテクタ２３の接続部材保持部２４内に収容する。

次に、一端部に電線Ｗ１を接続した端子４７をコネクタ４０の端子収容部４５に収容し、このコネクタ４０をコネクタ保持部２６に嵌めこんでコネクタ保持部２６に取り付ける。

次に、コネクタ４０に接続された電線Ｗ１を電線収容溝２７に収容する（図１０および図１１を参照）。電線Ｗ１を収容する際には、その電線Ｗ１が接続されているコネクタ４０のハウジング４１に設けられている係止片４２とは反対側の電線収容溝２７に収容する。

次に、温度検知部材５１を取り付ける。温度検知部材５１の素子収容部５３を受入溝３１に対応させるとともに、検知部の端子挿通孔５５を接続部材２１の端子貫通孔２２と重なるように配して、被保持部５６を絶縁プロテクタ２３の位置決め部２４Ｂに嵌めこむ。

すると、被保持部５６が絶縁プロテクタ２３の位置決め部２４Ｂに嵌り込むとともに、素子収容部５３が受入溝３１内に受け入れられて、検知部５４と接続部材２１とが面接触する。被保持部５６が位置決め部２４Ｂに受け入れられると温度検知部材５１が絶縁プロテクタ２３において位置決めされる。この状態において温度検知部材は上下方向への移動は可能である。なお、温度検出素子５２に接続された電線Ｗ２は受入溝３１内に配索される。

次に、カバー３３をヒンジ３２のところで折り曲げて受入溝３１の開口部を覆うと、カバー３３の規制壁３４が位置決め部２４Ｂに嵌り込んで上方から温度検知部材５１を押さえて、温度検知部材５１の（上方への）移動が規制される（図２および図３を参照）。そして、カバー３３のロック突部３５が、蓋係止孔３０の孔縁に当接すると外側方向にたわみ変形し、ロック突部３５が蓋係止孔３０内の係止凹部３０Ａに至ると弾性復帰して係止される。

温度検知部材５１が規制壁３４により移動が規制された状態でカバー３３が樹脂プロテクタ２３に係止されると、温度検知部材５１は移動規制状態で絶縁プロテクタ２３に保持される。

（単電池群１０への組み付け方法）
複数の電池パック１１を、隣り合う電極端子１２Ａ，１２Ｂが異なる極性となるようにならべておき、温度検知部材５１、接続部材２１およびコネクタ４０を配置した配線モジュール２０を、接続部材２１の端子貫通孔２２を電極端子１２Ａ，１２Ｂの位置に合わせて、電池パック１１の電極端子１２Ａ，１２Ｂが形成されている面に被せ付ける。すると、コネクタ保持部２６内に電池パック１１のコネクタ部１３が配される。

次に、各接続部材２１および検知部５４に挿通された電極端子１２Ａ，１２Ｂの孔状の部分に電池接続用のボルト１６を接続する。全てのボルト１６を接続した後、各コネクタ４０を下方におしこんでコネクタ４０と単電池とを電気的に接続可能な状態とする（図６を参照）。ボルト１６の接続作業およびコネクタ４０接続作業が終了すると、電池モジュールＭ１が完成する。

（本実施形態の作用、効果）
本実施形態においては、接続部材２１の温度を検知する温度検知部材５１を、接続部材保持部２４に保持させた接続部材２１と接触するように配した状態としてから、カバー３３をかぶせつけると、温度検知部材５１が規制壁３４により移動を規制されるようになっている。

したがって、本実施形態によれば、絶縁プロテクタ２３に温度検知部材５１を保持する構造を別途設けなくても、温度検知部材５１を移動規制状態で保持可能であるので、温度検知部材５１を備えた配線モジュール２０において、温度検知部材５１の大型化を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、規制壁３４はカバー３３と一体的に設けられているから、カバー３３を被せ付ける作業を行うだけで、温度検知部材５１が規制壁３４により移動を規制されるので、温度検知部材５１を保持する作業を簡易なものとすることができる。

また、本実施形態によれば、カバー３３には、絶縁プロテクタ２３に係止されるロック突部３５が設けられているから、温度検知部材５１の移動規制状態を維持することができる。

また、本実施形態によれば、接続部材保持部２４には、その一部を切り欠くことにより温度検知部材５１の被保持部５６（一部）を受け入れて位置決めする位置決め部２４Ｂが設けられているから、位置決め部２４Ｂに温度検知部材５１が受け入れられて位置決めされるので、位置決め部２４Ｂと他の部材との干渉の問題が生じない。

さらに、本実施形態によれば、温度検知部材５１の検知部５４が接続部材２１とともに電極端子１２Ａ，１２Ｂに接続されるので、接続作業の作業効率に優れる。

＜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）上記実施形態では、カバー３３と絶縁プロテクタ２３が一体となったものを示したが、カバーと樹脂プロテクタとは別体であってもよい。
（２）上記実施形態では、規制壁３４（規制部材）とカバー３３とが一体的に設けられているものを示したが、規制部材はカバーと別体であってもよい。
（３）上記実施形態では、絶縁プロテクタ２３に係止されるロック突部３５が設けられているカバー３３を示したが、絶縁プロテクタに係止される構造を備えないカバーであってもよい。
（４）上記実施形態では、接続部材保持部２４には、その一部を切り欠くことにより温度検知部材５１の一部を受け入れて位置決めする位置決め部２４Ｂが設けられている構成を示したが、位置決め部のないものであってもよいし、接続部材保持部に凹部等を設けて温度検知部材を位置決めしてもよい。

Ｍ１…電池モジュール（蓄電モジュール）
１０…単電池群（蓄電素子群）
１１…電池パック（蓄電素子）
１２Ａ，１２Ｂ…電極端子
２０…配線モジュール
２１…接続部材
２３…絶縁プロテクタ
２４…接続部材保持部
２４Ｂ…位置決め部（切り欠き部分）
３０…蓋係止孔
３０Ａ…係止凹部
３１…受入溝
３２…ヒンジ
３３…カバー
３４…規制壁（規制部材）
３５…ロック突部（被係止部）
３６…ロック片
５１…温度検知部材
５２…温度検出素子
５３…素子収容部
５４…検知部
５５…端子挿通孔
５６…被保持部

Claims (4)

1. 正極及び負極の電極端子を有する蓄電素子を複数個並べてなる蓄電素子群に取り付けられる配線モジュールであって、
   隣り合う前記電極端子を電気的に接続する接続部材を保持する接続部材保持部を有する絶縁プロテクタと、
   前記接続部材保持部に保持されている前記接続部材と接触するように配されて当該接続部材の温度を検知する温度検知部材と、
   前記絶縁プロテクタを覆うカバーと、
   前記カバーを前記絶縁プロテクタに被せ付けることにより前記温度検知部材の移動を規制する規制部材と、を備える配線モジュール。
2. 前記規制部材は前記カバーと一体的に設けられている請求項１に記載の配線モジュール。
3. 前記カバーには、前記絶縁プロテクタに係止される被係止部が設けられている請求項１または請求項２に記載の配線モジュール。
4. 前記接続部材保持部には、その一部を切り欠くことにより前記温度検知部材の一部を受け入れて位置決めする位置決め部が設けられている請求項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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