JP2015179645A - 電気機器ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】配線部材によって電気的に接続される複数の電気機器を備えた電気機器ユニットにおいて、構造の複雑化を抑制すること、組立を容易化すること。【解決手段】第一電気機器１０および第二電気機器２０と、第一電気機器１０と第二電気機器２０を電気的に接続する複数の配線部材３０と、複数の配線部材３０が固定される、硬質材料で形成された配線保持部材４０と、第一電気機器１０および第二電気機器２０の少なくとも一部を覆うケース部材５０と、を備え、配線保持部材４０がケース部材５０に固定されるとともに、当該配線保持部材４０に第一電気機器１０が支持されている電気機器ユニット１とする。【選択図】図２

Description

本発明は、配線部材によって電気的に接続される複数の電気機器を備えた電気機器ユニットに関する。

下記特許文献１には、基板と電池（二つの電気機器）が端子（配線部材）によって接続されたユニット（電池ユニット）が開示されている。

特開２０１４−１３７２２号公報

上記特許文献１に記載のユニットでは、基板をケースに固定している。したがって、ケース形状の複雑化、基板固定作業の煩雑化を招く。

本発明は、配線部材によって電気的に接続される複数の電気機器を備えた電気機器ユニットにおいて、構造の複雑化を抑制すること、組立を容易化することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明にかかる電気機器ユニットは、第一電気機器および第二電気機器と、前記第一電気機器と前記第二電気機器を電気的に接続する複数の配線部材と、前記複数の配線部材が固定される、硬質材料で形成された配線保持部材と、前記第一電気機器および前記第二電気機器の少なくとも一部を覆うケース部材と、を備え、前記配線保持部材が前記ケース部材に固定されるとともに、当該配線保持部材に前記第一電気機器が支持されていることを特徴とする。

前記配線部材は、前記配線保持部材における前記第一電気機器が支持される面から突出し、前記第一電気機器に接続される端子部を有するとよい。

前記配線部材は、前記配線保持部材に固定された部分よりも前記第二電気機器側の部分であって、前記配線保持部材に固定されていない余長部を有するとよい。

前記第一電気機器は基板であり、前記配線部材は、前記配線保持部材における前記基板が支持される面から突出し、当該基板に形成されたスルーホールに通される端子部を有するとよい。

本発明にかかる電気機器ユニットは、配線保持部材が第一電気機器を支持する役割を果たすとともに、第一電気機器とケース部材と一体化させる（第一電気機器とケース部材を中継する）役割を果たす。つまり、配線作業時に複数の配線が絡まること等を防止し、配線作業を容易にする配線保持部材を、第一電気機器を支持し、かつケース部材に固定するものとしても利用することができる。したがって、ユニット構造の複雑化が抑制される。また、ユニットの組立が容易になる。

配線部材が第二電気機器側に配線保持部材に固定されていない余長部を有する構成とすれば、配線部材と第二電気機器の接続が容易になる。また、配線部材と第二電気機器の接続部分に生ずる応力が低減される。

第一配線保持部材および第二配線保持部材の支持面上に載置された第一電気機器が、両配線保持部材の固定部に挟まれた状態にあれば、当該固定部によって第一電気機器の動きが規制される。つまり、配線保持部材の固定部を、ケース部材に固定する部分としてだけでなく、第一電気機器が動かないように規制する部分としても機能させることができる。したがって、第一電気機器と配線部材の接続部分に生ずる応力が低減される。

配線保持部材における基板が支持される面から突出し、基板のスルーホールに通される端子部が配線部材に設けられていれば、基板と配線部材（端子部）の接続（はんだ付け等）が容易になる。

本発明の一実施形態にかかる電気機器ユニットの分解斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる電気機器ユニットの断面を模式的に示した図である。 配線保持部材およびそれに固定された配線部材の側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、特に明示した場合を除き、以下の説明における上下方向とは図２における上下方向をいい、幅方向（左右方向）とは図２における左右方向をいい、長手方向とは上下方向および幅方向に直交する方向をいうものとする。なお、これらの方向は、電気機器ユニット１の設置方向を限定するものではない。

図１および図２に示す本発明の一実施形態にかかる電気機器ユニット１は、第一電気機器（基板１０）、第二電気機器（電池スタック２０）、配線部材３０、配線保持部材４０、およびケース部材５０を備える。以下、各構成について説明する。

第一電気機器および第二電気機器は、配線部材３０を介して電気的に接続されるものである。本実施形態における第一電気機器は基板１０であり、第二電気機器は複数の電池セル２１が並べられてなる電池スタック２０である。本実施形態における電気機器ユニット１は、ハイブリット自動車や電気自動車等の車両用電池として用いられるものである。

第一電気機器である基板１０は、各電池セル２１の電圧（各電池セル２１の端子間電圧）を監視するための回路が構築されたものである。当該回路は、基板１０に形成された導電パターンや実装された素子によって構築されている。導電パターンには、配線部材３０が接続されるランド部１１が形成されている（ランド部１１以外の導電パターンは図示略）。ランド部１１は、基板１０の幅方向両側に、並列方向に沿って複数並ぶように形成されている。複数の電池セル２１によって構成される電池スタック２０は、過充電による発火等を防止するため、電池スタック２０を構成する全ての電池セル２１の電圧を監視する必要がある。そのため、基板１０に形成された回路（導電パターンや各種素子から構成される）は、全ての電池セル２１の端子と電気的に接続される。基板１０における各ランド部１１の中央には、スルーホール１２（貫通孔）が形成されている。つまり、各ランド部１１は、スルーホール１２の周囲に形成されている。

かかる基板１０は、電池スタック２０の上面（端子が位置する面）に対向するように設置される。つまり、基板１０は、複数の電池セル２１の並列方向に沿って設けられる。基板１０の固定構造の詳細については後述する。本実施形態における基板１０の並列方向における長さは、当該方向における電池スタック２０の長さと略等しく、基板１０の幅方向における長さは、当該方向における電池スタック２０の長さよりも小さい。

第二電気機器である電池スタック２０は、上面に端子（以下、電池端子２１０と称することもある）が設けられた複数の電池セル２１が並べられて構成される。具体的には、電池スタック２０の幅方向一方側および他方側において、プラス端子とマイナス端子が交互に並ぶように電池セル２１が並べられる（幅方向一方側に直線状に並ぶ端子群を第一端子群２１１と、他方側に直線状に並ぶ端子群を第二端子群２１２と称する）。そして、一の電池セル２１のプラス端子とその一方側に隣接する電池セル２１のマイナス端子、および一の電池セル２１のマイナス端子とその他方側に隣接する電池セル２１のプラス端子が、導電性材料で形成されたバスバー（図を分かりやすくするため図示略）で接続される。つまり、電池スタック２０を構成する複数の電池セル２１は直列に接続されている。

また、本実施形態では、各電池セル２１の幅方向両側面における上側に、詳細を後述するケース部材５０を電池スタック２０に固定するための引掛突起２１３が形成されている。なお、電池スタック２０を構成する各電池セル２１は、ケース部材５０によって一体化される構造であってもよいし、ケース部材５０以外のものによって一体化される構成であってもよい。例えば、各電池セル２１に、隣接する電池セル２１との物理的な接続を図るための構造が設けられていてもよい。

配線部材３０は、基板１０に形成された導電パターン（回路）と、各電池セル２１の電池端子２１０とを電気的に接続するための部材である。各電池セル２１の電圧を測定する必要があるため、配線部材３０は複数（電池セル２１の数×２）用いられる。本実施形態における配線部材３０は、電線３１の一方側端部に、電池セル２１の電池端子２１０に接続される電池側接続端子部３２が設けられ、他方側端部に基板１０のランド部１１に接続される基板側接続端子部３３（本発明における端子部に相当する）が設けられたものである。本実施形態における配線部材３０の基板側接続端子部３３は、導電性の硬質材料で形成された軸状の部分である。

配線保持部材４０は、絶縁性の硬質材料で形成されている。配線保持部材４０は、並列方向に細長い直方体形状の部材である。配線保持部材４０の並列方向の長さは、基板１０や電池スタック２０と略同じである。

かかる配線保持部材４０に複数の配線部材３０が固定されている。その固定構造はどのようなものであってもよいが、例えばインサート成形によって複数の配線部材３０を等間隔に並べた状態で、配線保持部材４０に固定することができる。配線保持部材４０に固定された各配線部材３０の基板側接続端子部３３は、後述する支持面４１（基板１０が支持される面）から突出している。基板側接続端子部３３は、配線保持部材４０の長手方向（並列方向）に沿って等間隔に並ぶ。

一方、配線部材３０の電池側接続端子部３２側の一部は、配線保持部材４０に固定されていない。すなわち、配線部材３０における配線保持部材４０に固定された部分よりも電池セル２１の電池端子２１０側の部分（以下余長部３０１と称する。図３参照）は、配線保持部材４０による規制を受けない部分である。したがって、当該余長部３０１は、配線保持部材４０の規制を受けずに独立して動きうる。

本実施形態では、ユニットの幅方向両側に二つの配線保持部材４０（第一配線保持部材４０１および第二配線保持部材４０２）が設けられる。各配線保持部材４０は、支持面４１および固定部４２を有する。支持面４１は、上下方向に直交する平面である。固定部４２は、ケース部材５０に固定される部分である。

ケース部材５０は、第一電気機器と第二電気機器の少なくとも一部を覆う保護部材である。本実施形態におけるケース部材５０は、下方に向かって開口した箱型の部材である。ケース部材５０の幅方向両側には、下方に向かって延びる複数の引掛片５１が設けられている。幅方向両側で一対となる引掛片５１は、電池スタック２０全体を構成する電池セル２１と同数設けられている。並設方向において、一対の引掛片５１の間隔は電池セル２１に設けられた一対の引掛突起２１３の間隔と等しい。各引掛片５１の先端側には引掛突起２１３が通ることのできる貫通孔が形成されており、各引掛片５１の貫通孔に引掛突起２１３を引っ掛けることにより、ケース部材５０を電池スタック２０に固定することができる。固定されたケース部材５０は、電池スタック２０を構成する複数の電池セル２１の各電池端子２１０および基板１０を覆う。

かかるケース部材５０に、上記配線保持部材４０が固定されている。具体的には、第一配線保持部材４０１および第二配線保持部材４０２それぞれの固定部４２が、ケース部材５０の内底面（内側の上面）に接続されることによって両配線保持部材４０が固定される。かかる固定の方法としては、ねじ止めや溶着用、公知の手法を用いることができるため、詳細な説明および図示を省略する。

ケース部材５０に固定される両配線保持部材４０は、各支持面４１が同じ高さに位置する。基板１０は、幅方向一方側が第一配線保持部材４０１の支持面４１に、幅方向他方側が第二配線保持部材４０２の支持面４１に支持される。両配線保持部材４０の支持面４１からは、基板側接続端子部３３が上方に向かって突出しており、各基板側接続端子部３３は基板１０に形成されたスルーホール１２に通される。スルーホール１２に通された各基板側接続端子部３３は、基板１０に形成された各ランド部１１にはんだ付けされる。これにより、各配線部材３０と基板１０（導電パターン）が電気的に接続される。

両配線保持部材４０の固定部４２は、それぞれの支持面４１よりも幅方向外側に位置する。つまり、基板１０の幅方向外側に、両配線保持部材４０の固定部４２が位置する。したがって、基板１０は、両配線保持部材４０の固定部４２に挟まれた状態にある。

本実施形態にかかる電気機器ユニット１は、次のように組み立てることができる。複数の電池セル２１を並べて、電池スタック２０を構成する（第一工程）。また、複数の配線部材３０と配線保持部材４０を一体化する（第二工程）。第一工程と第二工程の順は問わない。第二工程を経た後、基板１０を支持面４１上に載置するとともに、スルーホール１２に通された各基板側接続端子部３３を基板１０の各ランド部１１にはんだ付けする（第三工程）。これにより、基板１０・配線部材３０・配線保持部材４０が一体となったユニットが得られる。なお、配線部材３０と基板１０のはんだ付けは、いわゆるリフロー方式を用いて行うことができる。第三工程を経た後、配線保持部材４０の固定部４２をケース部材５０の内底面に接続する（第四工程）。これにより、基板１０・配線部材３０・配線保持部材４０・ケース部材５０が一体となったユニットが得られる。第四工程後、各配線部材３０の電池側接続端子部３２を各電池セル２１の電池端子２１０に接続する。具体的には、幅方向一方側の電池側接続端子部３２を第一端子群２１１に、他方側の電池側接続端子部３２を第二端子群２１２に接続する（第五工程）。第五工程後、ケース部材５０を電池スタック２０に固定する（第六工程）。つまり、各引掛片５１を対応する引掛突起２１３に引っ掛ける。これにより、電池スタック２０を構成する複数の電池セル２１の各電池端子２１０および基板１０（第一電気機器および第二電気機器の少なくとも一部を覆う）がケース部材５０に覆われた状態となる。

以上説明した本発明にかかる電気機器ユニット１は、配線保持部材４０が第一電気機器である基板１０を支持する役割を果たすとともに、基板１０とケース部材５０と一体化させる（基板１０とケース部材５０を中継する）役割を果たす。つまり、配線作業時に複数の配線が絡まること等を防止し、配線作業を容易にする配線保持部材４０を、基板１０を支持し、かつケース部材５０に固定するものとしても利用することができる。したがって、ユニット構造の複雑化が抑制される。また、ユニットの組立が容易になる。

また、本実施形態では、配線部材３０が第二電気機器である電池スタック２０側に配線保持部材４０に固定されていない余長部３０１を有するものであるため、配線部材３０と電池スタック２０（各電池セル２１の電池端子２１０）の接続が容易になる。また、配線部材３０と電池スタック２０の接続部分に生ずる応力が低減される。

また、本実施形態では、第一配線保持部材４０１および第二配線保持部材４０２の支持面４１上に載置された第一電気機器である基板１０が、両配線保持部材４０の固定部４２に挟まれた状態にあるため、当該固定部４２によって基板１０の動きが規制される。つまり、配線保持部材４０の固定部４２を、ケース部材５０に固定する部分としてだけでなく、基板１０が動かないように規制する部分としても機能させることができる。したがって、第一電気機器である基板１０と配線部材３０の接続部分に生ずる応力が低減される。

また、本実施形態では、基板側接続端子部３３が配線保持部材４０の支持面４１から突出した構造であるから、基板１０と配線部材３０（基板側接続端子部３３）の接続が容易になる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

上記実施形態にかかる電気機器ユニット１は、第一電気機器として基板１０、第二電気機器として電池スタック２０を備えるものであることを説明したが、両電気機器は、配線部材３０を介して電気的に接続されるものであれば、どのようなものであってもよい。

１ 電気機器ユニット
１０ 基板（第一電気機器）
１１ ランド部
１２ スルーホール
２０ 電池スタック（第二電気機器）
２１ 電池セル
２１０ 電池端子
３０ 配線部材
３３ 基板側接続端子部
３０１ 余長部
４０ 配線保持部材
４０１ 第一配線保持部材
４０２ 第二配線保持部材
４１ 支持面
４２ 固定部
５０ ケース部材

Claims (4)

1. 第一電気機器および第二電気機器と、
   前記第一電気機器と前記第二電気機器を電気的に接続する複数の配線部材と、
   前記複数の配線部材が固定される、硬質材料で形成された配線保持部材と、
   前記第一電気機器および前記第二電気機器の少なくとも一部を覆うケース部材と、
   を備え、
   前記配線保持部材が前記ケース部材に固定されるとともに、当該配線保持部材に前記第一電気機器が支持されていることを特徴とする電気機器ユニット。
2. 前記配線部材は、前記配線保持部材に固定された部分よりも前記第二電気機器側の部分であって、前記配線保持部材に固定されていない余長部を有することを特徴とする請求項１に記載の電気機器ユニット。
3. 前記配線保持部材は、第一配線保持部材およびこれに対向して配置される第二配線保持部材を含み、
   前記第一配線保持部材および前記第二配線保持部材は、
   前記第一電気機器が支持される支持面と、
   前記支持面よりも外側に設けられた、前記ケース部材に固定される固定部と、
   を有し、
   前記第一電気機器は、両配線保持部材の前記支持面上に載置され、両配線保持部材の前記固定部に挟まれた状態で、両配線保持部材に支持されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気機器ユニット。
4. 前記第一電気機器は基板であり、
   前記配線部材は、前記配線保持部材における前記基板が支持される面から突出し、当該基板に形成されたスルーホールに通される端子部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電気機器ユニット。

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