JP2016100211A - 蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】小型化可能な蓄電モジュールを提供する。
【解決手段】蓄電モジュール１０は、側縁から突出する正極および負極のリード端子１３を有する蓄電素子１２を複数並べてなる蓄電素子群１１と、リード端子１３に接合され複数の蓄電素子１２を電気的に接続する接続部材３０と、蓄電素子１２の状態を検知する検知端子３７と、を備える。検知端子３７および接続部材３０のうち、いずれか一方の部材は、他方の部材に取り付けられる取付突部３８を有する一方、他方の部材は取付突部３８を受け入れる端子取付孔３２Ｂを有し、検知端子３７は、電線Ｗ１が接続される電線接続部３９と、電線接続部３９と取付突部３８または端子取付孔３２Ｂとの間に設けられ、電線接続部３９を接続部材３０から離れた位置に配する屈曲部３７Ｂ，３７Ｃと、を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、蓄電モジュールに関する。

例えば電気自動車やハイブリッド車両に搭載される動力用の蓄電モジュールは、一般に、バスバーを介して多数の蓄電素子を直列接続して構成されている。この種の蓄電モジュールでは、蓄電素子の電圧を検知するための電圧検知線を、蓄電素子の電極端子に接続する場合がある。

電圧検知線を電極端子に接続する構成としては、例えば電圧検知線の端末に検知端子を圧着し、その検知端子を、バスバーとともに電極端子に共締めする構成が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１−７７０３１号公報

上記特許文献１に記載の蓄電モジュールにおいて、電極端子を挿通する挿通孔が設けられた検知端子は、当該検知端子の挿通孔が、電極端子を挿通する挿通孔が設けられたバスバーの挿通孔と整合するように重ねられた状態で、樹脂製のバスバーモジュールに収容されている。このバスバーモジュールは、検知端子の挿通孔およびバスバーの挿通孔に電極端子を挿通させながら、複数の蓄電素子を並べてなる蓄電素子群に取り付けられ、電極端子にナットを螺合させることで蓄電モジュールが組み立てられる。

このような構成によると、電極端子にナットを螺合させるためのスペースが必要であるため検知端子の接続構造が大型化し、これにより、蓄電モジュール自体が大型化するという問題があった。

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、小型化可能な蓄電モジュールを提供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、側縁から突出する正極および負極のリード端子を有する蓄電素子を複数並べてなる蓄電素子群と、前記リード端子に接合され複数の前記蓄電素子を電気的に接続する接続部材と、前記蓄電素子の状態を検知する検知端子と、を備え、前記検知端子および前記接続部材のうち、いずれか一方の部材は、他方の部材に取り付けられる取付突部を有する一方、前記他方の部材は前記取付突部を受け入れる取付受け部を有し、前記検知端子は、電線が接続される電線接続部と、前記電線接続部と前記取付突部または前記取付受け部との間に設けられ、前記電線接続部を前記接続部材から離れた位置に配する屈曲部と、を有する蓄電モジュールである。

本発明において、検知端子および接続部材のうち、いずれか一方の部材は、他方の部材に取り付けられる取付突部を有する一方、他方の部材は取付突部を受け入れる取付受け部を有する。従って本発明によれば、一方の部材の取付突部を他方の部材の取付受け部に取り付けるだけで、接続部材と検知端子とを電気的に接続可能であり、電極端子にナットを螺合させるためのスペースが不要である。その結果、本発明によれば、小型化可能な蓄電モジュールを提供することができる。

ところで、接続部材の端部にバリが存在する場合には、接続部材と検知端子とを密着させにくくなり、接合に支障が生じることがある。しかしながら、本発明において、検知端子は、電線が接続される電線接続部と、電線接続部と取付突部または取付受け部との間に設けられ、電線接続部を接続部材から離れた位置に配する屈曲部と、を有する。したがって本発明によれば、検知端子と接続部材とが接合される部分を密着させつつ、電線接続部を接続部材から離れた位置に配することができるので、接合に支障を生じない。また、本発明によれば、電線を接続部材の端部のバリからさけて取り付けることができるので、電線の損傷を防ぐこともできる。

本発明は以下の構成であってもよい。
絶縁材料からなるとともに、前記接続部材を保持する保持部材を備え、前記保持部材は、前記検知端子の前記電線接続部を固定する端子固定部を有していてもよい。
このような構成によれば、絶縁材料からなり、接続部材を保持しつつ検知端子を固定する端子固定部を有する保持部材を備えるので、検知端子および接続部材の接続状態を良好なものとしつつ、絶縁保持できる。

本発明によれば、小型化可能な蓄電モジュールを提供することができる。

実施形態１の蓄電モジュールを正面側から表した斜視図 蓄電モジュールの背面図 蓄電素子群に保持部材を取り付けた様子を示す側面図 蓄電素子群に保持部材を取り付けた様子を示す正面図 蓄電素子群に保持部材を取り付けた様子を示す背面図 接続部材および検知端子が取り付けられた保持部材の正面図 図６のＡ−Ａ線における断面図 検知端子の斜視図 検知端子のの平面図 検知端子の側面図 接続部材の斜視図

＜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。図面においては、複数の同一部材のうち一の部材にのみ符号を付し、他の同一部材については符号を省略する場合がある。以下の説明において、図２における上側を上とし、下側を下とし、図１における右側を前方（正面側）とし左側を後方（背面側）とする。

本実施形態の蓄電モジュール１０は、側縁から突出するリード端子１３を有する蓄電素子１２を複数（本実施形態では、２４個）並べてなる蓄電素子群１１と、リード端子１３に接合され複数の蓄電素子１２を電気的に接続する接続部材３０と、蓄電素子１２の状態を検知する検知端子３７と、接続部材３０を保持する保持部材２１と、を備える。

（蓄電素子１２）
蓄電素子群１１を構成する蓄電素子１２としては、二次電池、キャパシタ、コンデンサ等、必要に応じて任意の蓄電素子１２を用いることができる。本実施形態に係る蓄電素子１２としては、二次電池が用いられている。

蓄電素子１２は、上方から見て略長方形状をなしている。蓄電素子１２は、略長方形状をなす一対のラミネートフィルムの側縁を溶着してなる容器１４と、容器１４の内部に収容された図示しない蓄電要素と、容器１４の内部において蓄電要素に接続されるとともに、容器１４の側縁から外部に導出される正極および負極のリード端子１３と、を備える。

蓄電素子１２は、２個ずつ極性の同じリード端子１３が上下に配されるように積層され、接続部材３０を介して並列に接続されている。詳細は図示しないが、蓄電素子群１１において、前方のリード端子１３は上から順に負極、負極、正極、正極、負極、負極…の順に並んでおり、後方のリード端子１３は上から順に、正極、正極、負極、負極、正極、正極…の順に並んでいる。

上端部に配される蓄電素子１２の負極リード端子１３Ｂおよび、下端部に配される蓄電素子１２の正極リード端子１３Ａには、それぞれ、外部機器（図示せず）と電気的に接続される外部接続バスバー３６が電気的に接続される。外部機器としては、たとえば、別の蓄電モジュール１０やインバータ等があげられる。

蓄電素子群１１のリード端子１３が導出される側の面（図１の前方の面と後方の面）には、それぞれ、配線モジュール２０が取り付けられている。

（配線モジュール２０）
配線モジュール２０は蓄電素子群１１に取り付けられて、複数の蓄電素子１２を電気的に接続するためのものである。配線モジュール２０は、蓄電素子１２のリード端子１３に接続されて複数の蓄電素子１２を電気的に接続する接続部材３０と、接続部材３０を保持する保持部材２１と、を備える。

（保持部材２１）
接続部材３０を保持する保持部材２１は絶縁材料からなる。本実施形態では、蓄電素子群１１には、複数の保持部材２１を連結してなるものが取り付けられる。

図３における上端に配される保持部材２１には、上から２番目の保持部材２１に設けた連結孔２２に嵌りこんで連結される連結突部２３が設けられている。また図３における下端に配される保持部材２１には、下から２段目の保持部材２１の連結突部２３を受け入れる連結孔２２が設けられている。

上下の端部に配される保持部材２１以外の保持部材２１には、上方の保持部材２１の連結突部２３を受け入れる連結孔２２と、下方の保持部材２１の連結孔２２に嵌りこむ連結突部２３がそれぞれ設けられている。

また、上端に配される保持部材２１および下端に配される保持部材２１には、カバー４０のカバー取付孔４３に嵌りこむカバー取付突部２４が外側方向に突出して形成されている。

各保持部材２１には、図６に示すように、検知端子３７の電線接続部３９を固定する端子固定部２７と、検知端子３７に接続される検知電線Ｗ１を導出する電線導出部２８と、当該検知電線Ｗ１が配索される電線配索部２９とが設けられている。

（検知端子３７）
検知端子３７は蓄電素子１２の電圧等を検知するためのものであって、接続部材３０を介して蓄電素子１２のリード端子１３と電気的に接続されている。

検知端子３７（一方の部材の一例）は、接続部材３０（他方の部材の一例）に取り付けられる取付突部３８と、検知電線Ｗ１の一端部が接続される電線接続部３９とを有する（図８〜図１０を参照）。また、検知端子３７は、電線接続部３９と取付突部３８との間に設けられ、電線接続部３９を接続部材３０から離れた位置に配する屈曲部３７Ｂ，３７Ｃを有する。

取付突部３８は検知端子３７の一端部（図１０における左端部）に設けられている。取付突部３８は、検知端子３７の一端部側を図１０における下方に折り曲げて形成される折曲部３８Ａよりも端末側の部分であり、図７に示すように、接続部材３０の端子取付孔３２Ｂ（取付受け部の一例）に挿通されて接続部材３０の蓄電素子１２側（図７の下側）の面に掛止される。これにより、検知端子３７の取付突部３８を接続部材３０の端子取付孔３２Ｂに取り付けた後に、レーザー溶接等により検知端子３７及び接続部材３０を接合する場合には、接続部材３０と検知端子３７とを強固に固定しつつ電気的に接続可能にすることができる。更に、取付突部３８は、接続部材３０の端子取付孔３２Ｂに取付けるために、図９に示すように、他の部分よりも幅寸法が小さく設定されている。

電線接続部３９は検知端子３７の他端部（図１０における右端部）に設けられており、２組のバレル部３９Ａ，３９Ｂを有する。２組のバレル部３９Ａ，３９Ｂのうち、図１０の左側のバレル部３９Ａは検知電線Ｗ１の端末において被覆材の剥離除去により露出する導体に圧着されるワイヤバレルであり、図１０の右側（検知端子３７の端末側）のバレル部３９Ｂは検知電線Ｗ１の被覆材により覆われている部分に圧着されるインシュレーションバレルである。

取付突部３８と電線接続部３９との間の領域３７Ａには、図７に示すように、屈曲部（第１屈曲部３７Ｂ、第２屈曲部３７Ｃ）が形成されている。検知端子３７の領域３７Ａのうち、第１屈曲部３７Ｂよりも取付突部３８側（図７における左側）の領域は接続部材３０の一方の面（図７における上面）と接触している。検知端子３７の領域３７Ａのうち、第１屈曲部３７Ｂと第２屈曲部３７Ｃとの間の部分は接続部材３０に対して略垂直に配される起立壁３７Ｅであり、第２屈曲部３７Ｃよりも図７における右側に設けられた電線接続部３９は、起立壁３７Ｅの高さＹの分、接続部材３０から離れた位置に配されている。

検知電線Ｗ１は導体を絶縁樹脂製の被覆材により被覆してなる。詳細は図示しないが、検知電線Ｗ１の導体は、たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属材料からなる。検知電線Ｗ１の両端部（一端部および他端部）においては、被覆材を剥離除去することにより導体が露出している。

検知電線Ｗ１の一端部は、検知端子３７および接続部材３０を介して蓄電素子１２と電気的に接続され、検知電線Ｗ１の他端部は、コネクタ５０を介して電池コントロールユニット（ＥＣＵ）等の他の機器（図示せず）に接続されている。検知電線Ｗ１は保持部材２１の電線導出部２８から導出され、電線配索部２９に配索されている。

（接続部材３０）
蓄電素子１２のリード端子１３が接続される接続部材３０は、図１１に示すように、正極リード端子１３Ａと同じ金属材料からなる第１金属部３１と、負極リード端子１３Ｂと同じ金属材料からなる第２金属部３５と、を接合してなる。第１金属部３１には正極リード端子１３Ａが接合され、第２金属部３５には負極リード端子１３Ｂが接合される。第１金属部３１と第２金属部３５とは、たとえば冷間圧接や溶接等公知の方法により接合される。本実施形態において第１金属部３１はアルミニウムまたはアルミニウム合金製の金属板材からなり、第２金属部３５は銅または銅合金製の金属板材からなる。

接続部材３０において、第１金属部３１および第２金属部３５は、それぞれ、リード端子１３と接合される端子接合部３２と、第１金属部３１と第２金属部３５とが接合される部材接合部３４とを有する。

接続部材３０の端子接合部３２には、検知端子３７を取り付ける長方形状の端子取付孔３２Ｂが形成されている。また、接続部材３０の４つの角部には保持部材２１に固定される固定部３３が設けられている。

蓄電素子群１１の前方において、上から２つの負極リード端子１３は第２金属部３５のみからなる端部接続部材３０Ａの端子接合部３２に接合されており、下から２つの正極リード端子１３Ａが第２金属部３５のみからなる端部接続部材３０Ａの端子接合部３２に接合されている。これら以外のリード端子１３は第１金属部３１と第２金属部３５とを接合してなる接続部材３０の端子接合部３２に２つずつ接合されている。

リード端子１３と接続部材３０の端子接合部３２との溶接方法およびリード端子１３と外部接続バスバー３６との溶接方法としては、レーザー溶接、超音波溶接等の方法があげられる。

（カバー４０）
蓄電モジュール１０は、図１に示すように、蓄電素子群１１の正面側と背面側（リード端子１３が導出される端部側）に配される絶縁樹脂製のカバー４０を備える。蓄電素子群１１の正面側のカバー４０Ａおよび背面側のカバー４０Ｂには、それぞれ、蓄電素子１２の状態を検知する検知端子３７と図示しない電池コントロールユニット（ＥＣＵ）等の機器とを電気的に接続するコネクタ５０を固定するコネクタ固定部４１が、設けられている（図１および図２を参照）。

また、正面側のカバー４０Ａおよび背面側のカバー４０Ｂには、コネクタハウジング５１の上端から導出される電線Ｗ２を固定する一対の電線固定片４２が設けられている。さらに正面側のカバー４０Ａおよび背面側のカバー４０Ｂには、保持部材２１のカバー取付突部２４を受け入れるカバー取付孔４３が設けられている（図１を参照）。

正面側カバー４０Ａの上端と下端には蓄電素子群１１と外部機器（図示せず）とを接続する外部接続バスバー３６が導出されるバスバー導出孔４４が設けられている。外部機器としては、たとえば、別の蓄電モジュールやインバータ等があげられる。外部接続バスバー３６は、銅又は銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の導電性の金属材料からなり、外部機器と電気的に接続される接続孔３６Ａが貫通して設けられている。

（蓄電モジュール１０の組み立て方法）
２４個の蓄電素子１２のリード端子１３の端部を略垂直下方に屈曲させておき、上下に隣り合う２つのリード端子１３が同極性となるように、積層しておく。図１１に示す接続部材３０を１１個と端部接続部材３０Ａを２個用意する。

接続部材３０は、第１金属部３１を構成する金属板材と、第２金属部３５を構成する金属板材を、所定形状にプレス加工したのち、第１金属部３１の部材接合部３４と第２金属部３５とを接合することにより作製することができる。

接続部材３０を所定の保持部材２１に取り付け固定する。複数の保持部材２１を連結して１枚のプレート状とし、保持部材２１に固定された接続部材３０の端子取付孔３２Ｂに検知端子３７の取付突部３８を差し込むとともに保持部材２１の端子固定部２７に検知端子３７の電線接続部３９を固定し、電線導出部２８から検知電線Ｗ１を導出させると検知端子３７が固定される。

このとき検知端子３７の電線接続部３９（バレル部３９Ａ，３９Ｂ）は、図７に示すように、接続部材３０から起立壁３７Ｅの高さＹの分、離れた位置に配される。

次に、各検知端子３７に接続されている検知電線Ｗ１を保持部材２１の電線配索部２９に配索し、蓄電素子群１１の前方と後方に取り付ける配線モジュール２０を作製する。

続いて配線モジュール２０を蓄電素子群１１の前方と後方に配し、リード端子１３と接続部材３０の端子接合部３２とをレーザー溶接等の溶接方法により接合する。このとき前方に取り付ける配線モジュール２０には、外部接続バスバー３６も接続する。

次に、正面側カバー４０Ａと背面側カバー４０Ｂとを取り付けて、検知端子３７に接続された電線Ｗ１をコネクタ５０を介して外部機器と電気的に接続すると図１に示す蓄電モジュール１０が得られる。

（本実施形態の作用、効果）
次に、本実施形態の作用、効果について説明する。
本実施形態において、検知端子３７は接続部材３０に取り付けられる取付突部３８を有する一方、接続部材３０は取付突部３８を受け入れる端子取付孔３２Ｂを有するので、検知端子３７の取付突部３８を接続部材３０の端子取付孔３２Ｂに取り付けるだけで、接続部材３０と検知端子３７とを電気的に接続可能であり、電極端子にナットを螺合させるためのスペースが不要である。その結果、本実施形態によれば、小型化可能な蓄電モジュール１０を提供することができる。

ところで、接続部材３０の端部にバリが存在する場合には、接続部材３０と検知端子３７とを密着させにくくなり、接合に支障が生じることがあるが、本実施形態において、検知端子３７は電線接続部３９と取付突部３８の間に設けられ、電線接続部３９を接続部材３０から離れた位置に配する屈曲部３７Ｂ，３７Ｃを有する。したがって、本実施形態によれば、検知端子３７と接続部材３０とが接合される部分を密着させつつ、電線接続部３９を接続部材３０から離れた位置に配することができるので、溶接による接合に支障を生じない。また、検知電線Ｗ１を接続部材３０の端部のバリからさけて取り付けることができ、電線Ｗ１の損傷を防ぐこともできる。

また、本実施形態によれば、絶縁材料からなるとともに、接続部材３０を保持する保持部材２１が、検知端子３７の電線接続部３９を固定する端子固定部２７を有しているから、検知端子３７および接続部材３０の接続状態を良好なものとしつつ、絶縁保持できる。

＜他の実施形態＞
本明細書で開示の技術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であってもよい。
（１）上記実施形態では、取付突部３８を有する検知端子３７と、端子取付孔３２Ｂ（取付受け部）を有する接続部材３０とを示したが、検知端子が取付受け部を有し、接続部材が取付突部を有していてもよい。
（２）上記実施形態では、検知端子３７に２つの屈曲部３７Ｂ，３７Ｃを設けることにより電線接続部３９を接続部材３０に対し概ね平行に配される構成としたが、電線接続部が接続部材に対し垂直に配される構成であってもよい。
（３）上記実施形態では、検知端子３７の、電線接続部３９を固定する端子固定部２７を有する保持部材２１を示したが、端子固定部が形成されていない保持部材であってもよいし、電線接続部以外の部分を固定する固定部を有する保持部材であってもよい。
（４）上記実施形態では、２４個の蓄電素子１２からなる蓄電素子群１１を示したが、蓄電素子群を構成する蓄電素子の数は２４個未満でも２４個より多くてもよい。
（５）上記実施形態では、蓄電素子１２を２個ずつ並列に接続したものを示したが、全ての蓄電素子を直列に接続してもよいし、蓄電素子を３個以上並列に接続してもよい。
（６）上記実施形態では蓄電素子１２として二次電池を用いる例を示したが、蓄電素子としてキャパシタ、コンデンサ等を用いてもよい。

１０…蓄電モジュール
１１…蓄電素子群
１２…蓄電素子
１３…リード端子
１３Ａ…正極リード端子
１３Ｂ…負極リード端子
２１…保持部材
２７…端子固定部
２８…電線導出部
３０…接続部材
３２Ｂ…端子取付孔（取付受け部）
３７…検知端子
３７Ａ…領域
３７Ｂ，３７Ｃ…屈曲部
３７Ｂ…第１屈曲部
３７Ｃ…第２屈曲部
３７Ｅ…起立壁
３８…取付突部
３９…電線接続部
３９Ａ，３９Ｂ…バレル部
４０…カバー
４０Ａ…正面側カバー
４０Ｂ…背面側カバー
Ｗ１…検知電線
Ｗ２…電線
Ｙ…高さ

Claims (2)

1. 側縁から突出する正極および負極のリード端子を有する蓄電素子を複数並べてなる蓄電素子群と、前記リード端子に接合され複数の前記蓄電素子を電気的に接続する接続部材と、前記蓄電素子の状態を検知する検知端子と、を備え、
   前記検知端子および前記接続部材のうち、いずれか一方の部材は、他方の部材に取り付けられる取付突部を有する一方、前記他方の部材は前記取付突部を受け入れる取付受け部を有し、
   前記検知端子は、電線が接続される電線接続部と、
   前記電線接続部と前記取付突部または前記取付受け部との間に設けられ、前記電線接続部を前記接続部材から離れた位置に配する屈曲部と、を有する蓄電モジュール。
2. 絶縁材料からなるとともに、前記接続部材を保持する保持部材を備え、
   前記保持部材は、前記検知端子の前記電線接続部を固定する端子固定部を有する請求項１に記載の蓄電モジュール。

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