JP2016162609A - 蓄電パック - Google Patents

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Abstract

【課題】蓄電パックの構成を簡素化する。【解決手段】蓄電パック１０は、ベース部材６０と、ベース部材６０に固定され、第１嵌合部８１及び第２嵌合部８４を有するコネクタ８０と、第１嵌合部８１と第２嵌合部８４との間を電気的に接続する電線７１と、第１嵌合部８１に嵌合する蓄電側嵌合部３０を有する蓄電モジュール１２と、第２嵌合部８４に嵌合する制御側嵌合部４２を有する制御ユニット４０と、を備える。【選択図】図１２

Description

本発明は蓄電パックに関する。
従来、蓄電モジュールと、当該蓄電モジュールの状態を制御するユニットとが接続された技術が知られている。特許文献１は、複数の単電池が積層された複数のモジュールと、電池管理ユニットとを備えた組電池は、モジュールと電池管理ユニットとの間が電線によって接続されている。
特開２０１３−１２５６１２号公報
ところで、モジュールと電池管理ユニットとを電線で接続する場合には、モジュールと電池管理ユニットとの位置関係によっては、電線の配索経路が複雑になるため、組電池の構成が複雑にな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、蓄電パックの構成を簡素化することを目的とする。
本発明の蓄電パックは、ベース部材と、前記ベース部材に固定され、第１嵌合部及び第２嵌合部を有するコネクタと、前記第１嵌合部の端子と前記第２嵌合部の端子との間を電気的に接続する導電路と、前記第１嵌合部に嵌合する蓄電側嵌合部を有する蓄電モジュールと、前記第２嵌合部に嵌合する制御側嵌合部を有する制御ユニットと、を備える。
本構成によれば、蓄電モジュールと制御ユニットとの間を電気的に接続するに際して、コネクタの第１嵌合部に蓄電側嵌合部を嵌合させ、第２嵌合部に制御側嵌合部を嵌合させれば、第１嵌合部の端子と第２嵌合部の端子との間は導電路で接続されているため、蓄電モジュールと制御ユニットとの間を電気的に接続することができる。これにより、蓄電側嵌合部と制御側嵌合部とを纏めて配置することができるため、蓄電モジュールと制御ユニットとの間の導電路の配索経路を短くすることが可能になり、蓄電パックの構成を簡素化することができる。
本発明の実施態様として以下の構成を有すれば好ましい。
・前記導電路は、前記ベース部材に配索された電線である。
このようにすれば、導電路の経路の自由度を高めることができる。
・前記ベース部材は、前記電線を保持する保持部を備える。
このようにすれば、電線の位置ずれを抑制することができる。
・前記蓄電モジュールから出力される電流に応じた信号を出力する電流検出部を備え、前記電流検出部と前記第２嵌合部の端子との間は、前記導電路で接続されている。
このようにすれば、蓄電モジュールから出力される電流を制御ユニットが検知することができる。
・前記蓄電モジュールの出力をオンオフするリレーを有するリレーユニットを備え、前記コネクタは、前記第１嵌合部の端子及び前記第２嵌合部の端子の少なくとも一方と電気的に接続される端子を有する第３嵌合部を備え、前記リレーユニットは、前記第３嵌合部に嵌合するリレー側嵌合部を備えている。
このようにすれば、コネクタ側に蓄電側嵌合部、制御側嵌合部、及び、リレー側嵌合部を纏めることができるため、これらの間をコネクタを介さずに導電路で接続する場合と比較して、蓄電モジュールと制御ユニットとリレーユニットとの間の導電路の経路を短くすることができるため、蓄電パックの構成を簡素化することができる。
本発明によれば、蓄電パックの構成を簡素化することができる。
実施形態の蓄電パックを示す右側面図 カバーを外した状態の蓄電パックを示す斜視図 カバーを外した状態の蓄電パックを示す正面図 カバーを外した状態の蓄電パックを示す平面図 図４のＡ−Ａ断面図 図５の一点鎖線で囲まれた部分を拡大した図 図４のＢ−Ｂ断面図 図７の一点鎖線で囲まれた部分を拡大した図 蓄電モジュールを示す斜視図 ロアケースに設けられた蓄電側嵌合部を示す斜視図 ベース部材に電線が配索された状態を示す平面図 ベース部材にコネクタが取り付けられた状態を示す斜視図 ベース部材にコネクタが取り付けられた状態を示す正面図 ベース部材にコネクタが取り付けられた状態を示す平面図 図１２の状態から制御ユニットとリレーユニットが装着された状態を示す斜視図 図１５の状態を示す平面図
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１６を参照しつつ説明する。本実施形態に係る蓄電パック１０は、図示しない電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両に搭載される。蓄電パック１０は、車両に任意の姿勢で取り付け可能であるが、以下では、図２のＸ方向を右方とし、Ｙ方向を前方とし、Ｚ方向を上方として説明する。
（蓄電パック１０）
図１，図２に示すように、蓄電パック１０は、蓄電モジュール１２、制御ユニット４０、リレーユニット５０、ベース部材６０、カバー１１を備える。カバー１１は、例えば合成樹脂製、又は金属製であって、下方側が開口した箱形をなす。
（蓄電モジュール１２）
蓄電モジュール１２は、複数（本実施形態では６つ）の蓄電素子１３が積層されて金属製のモジュールケース２７に収容されている。蓄電素子１３は、上方から見て略長方形状をなし、図７に示すように、一対のラミネートシートの間に蓄電要素（図示せず）が配され、両端には、正極と負極の電極が形成されている。蓄電素子１３は例えば電池、キャパシタ等であって、上下に隣り合う蓄電素子１３は、極性が逆向きに配置されているため、複数の蓄電素子１３は全体として直列に接続されている。各蓄電素子１３は、合成樹脂製のセパレータに保持されている。
モジュールケース２７は、図９に示すように、アッパーケース２７Ａとロアケース２７Ｂと蓋体２７Ｃ，２７Ｄとを組み合わせることで複数の蓄電素子１３の全体を覆うように形成されている。アッパーケース２７Ａ、ロアケース２７Ｂ、蓋体２７Ｃ，２７Ｄはボルト２９Ａとナット２９Ｂで互いに固定される。蓄電モジュール１２は、ボルト２９Ａの頭部がベース部材６０の上面に当接しており（図５参照）、蓄電モジュール１２の底面は、ベース部材６０の上面よりもボルト２９Ａの頭部の分だけ高い位置に配されている。
ロアケース２７Ｂには、図６，図１０に示すように、蓄電側嵌合部３０を露出させる開口２８Ａと係止孔２８Ｂとが貫通形成されている。蓄電側嵌合部３０は、後述するコネクタ８０の第１嵌合部８１が下方から嵌合可能となるようにロアケース２７Ｂに固定されており、複数の電圧検知線３６の端末部に接続された複数の端子３１と、複数の端子３１を収容する合成樹脂製の収容部３２とを備えている。収容部３２は、各端子３１を所定の位置に保持する複数の収容室３３を有する。収容部３２の両端側には、ロアケース２７Ｂに前止まりする前止まり凸部３４Ａと、ロアケース２７Ｂに係止する係止部３４Ｂとを備えている。係止部３４Ｂは、先端部に係止爪を有して撓み変形可能な厚みで下方に延びており、係止爪がロアケース２７Ｂの係止孔２８Ｂの孔縁に係止する。前止まり凸部３４Ａと係止部３４Ｂとにより、蓄電側嵌合部３０がロアケース２７Ｂに固定される。電圧検知線３６は、各蓄電素子１３の正極又は負極に電気的に接続されており、各蓄電素子１３の電圧信号を出力する。電圧検知線３６は、複数の金属細線が撚り合わされた撚線の外周に絶縁性の合成樹脂が被覆されている。
図２に示すように、蓄電モジュール１２の右端部には、蓄電モジュール１２の全体の正負の出力端子である端子１５Ａ，１５Ｂが設けられている。一方の端子１５Ｂには、外部と接続可能な外部出力端子２４Ｂの板状部２５が重ねられている。外部出力端子２４Ｂは、Ｌ字状に屈曲された金属板材からスタットボルトが突出しており、ベース部材６０から突出する台座部３７Ａの上に載置されている。他方の端子１５Ａには、接続バスバー１６の一端側が重ねられている。接続バスバー１６は銅、銅合金等からなる金属板材を所定の形状にプレス加工してなり、上方から見て略Ｌ字状に形成されている。図１１に示すように、接続バスバー１６の他端側は直角に屈曲された接続部１６Ａとされ、ベース部材６０の上面から上方に突出した台座部３７Ｂの上に載置されている。
接続部１６Ａには、図１５に示すように、リレーユニット５０の一方の端子５０Ａが重ねられている。リレーユニット５０の他方の端子５０Ｂは、電流検出部２０が重ねられるとともに、電流検出部２０、中継バスバー２１及びヒューズ２２が直列に接続されている。電流検出部２０は、電流に応じた電圧信号を電線７４を介して出力するものであり、本実施形態では電流検出部２０はシャント抵抗が用いられている。電流検出部２０はベース部材６０の上面から上方に突出された台座部３７Ｃの上に載置されている。
電流検出部２０の右端部には、金属板材からなる中継バスバー２１の一端側が接続されている。中継バスバー２１の他端側には、ヒューズ２２の一端側が接続されている。ヒューズ２２の他端側は、外部出力端子２４Ａの板状部２６に重ねられて接続されている。外部出力端子２４Ａは、板面から立ち上がるスタットボルトを有し、台座部３７Ｄの上に載置されている。外部出力端子２４Ａ，２４Ｂは、図示しない外部の負荷等に接続される。
（制御ユニット４０）
制御ユニット４０は、例えば、車両に搭載されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）であって、例えば、電圧検知線３６や電流検出部２０からの信号に基づいて、各蓄電素子１３の電圧や、端子１５Ａ，１５Ｂからの電流を算出する機能を有する。
制御ユニット４０は、図示しない回路部がケース４１に収容されており、ケース４１の底面部には、下方側からの嵌合可能な制御側嵌合部４２が固定されている（図３参照）。制御側嵌合部４２は、後述するコネクタ８０の第２嵌合部８４に嵌合するものである。制御側嵌合部４２は、上記した蓄電側嵌合部３０と同様の機能を有するものであり、蓄電側嵌合部３０とは端子３１の数と、端子３１の数に応じた収容部３２の形状とが異なるものであり、説明は省略する。制御ユニット４０は、ベース部材６０の上面にネジ等の固定手段で固定されている。
（リレーユニット５０）
リレーユニット５０は図示しない複数のリレーがケース５１に収容されている。リレーは、メインリレーとプリチャージリレーとを有する。リレーユニット５０は、一対の端子と５０Ａ，５０Ｂを有し、一方の端子５０Ａと接続バスバー１６とを台座部３７Ｂにネジ留めし、他方の端子５０Ｂと電流検出部２０の左端部とを台座部３７Ｃにネジ留めする。リレーユニット５０は、リレーをオンオフすることで接続バスバー１６と電流検出部２０との間を通電又は断電する。ケース５１の底面部には、下方側からの嵌合可能なリレー側嵌合部５２が固定されている（図３参照）。リレー側嵌合部５２は、コネクタ８０の第３嵌合部８７に嵌合するものである。リレー側嵌合部５２と蓄電側嵌合部３０とは、端子３１の数に応じて収容部３２の形状が異なるものであるため、説明は省略する。
（ベース部材６０）
ベース部材６０は、絶縁性を有する合成樹脂製であって、図１１に示すように、蓄電モジュール１２と制御ユニット４０とリレーユニット５０とを異なる領域に載置できる大きさの長方形状である。ベース部材６０の上面には、上方に突出する複数の保持部６１〜６４が形成されている。保持部６１〜６３は、嵌合部３０，４２，５２との位置に応じて設けられた第１保持部６１と第２保持部６２と第３保持部６３とを有し、コネクタ端子の一対の圧接刃を有する側の端部が圧入されて位置決めされている。保持部６４は、電線７１〜７４の挟持することで所定の配索経路に電線７１〜７４に保持し、電線７１〜７４の位置ずれを規制する。ベース部材６０の上面に配索された電線７１〜７４は、金属製の単芯線の外周が絶縁性の合成樹脂で覆われた構成となっている。電線７１〜７４は、圧接端子である端子３１の一対の圧接刃を有する側に圧接されている。
ベース部材６０の上面には、図１２に示すように、弾性変形可能な２つのロック爪６５が上方に突出して形成されている。ロック爪６５が、ロアケース２７Ｂに形成された図示しないロック受け部と係合することにより、蓄電モジュール１２がベース部材６０に固定される。ベース部材６０の上には、コネクタ８０が配されている。
（コネクタ８０）
コネクタ８０は、待ち受けコネクタであって、図１４に示すように、蓄電側嵌合部３０に嵌合する第１嵌合部８１と、制御側嵌合部４２に嵌合する第２嵌合部８４と、リレー側嵌合部５２に嵌合する第３嵌合部８７と、嵌合部８１，８４，８７を一体に連結する連結部９５とを備えている。第１嵌合部８１は、角筒状に開口するフード部８２Ａと、フード部８２Ａの奥側を閉鎖する奥壁部８２Ｂと、奥壁部８２Ｂを貫通する第１コネクタ端子８３とを備えている。第２嵌合部８４は、角筒状に開口するフード部８５Ａと、フード部８５Ａの奥側を閉鎖する奥壁部８５Ｂと、奥壁部８５Ｂを貫通する第２コネクタ端子８６とを備えている。第３嵌合部８７は、角筒状に開口するフード部８８Ａと、フード部８８Ａの奥側を閉鎖する奥壁部８８Ｂと、奥壁部８８Ｂを貫通する第３コネクタ端子８９とを備えている。
連結部９５は、奥壁部の高さに一定の厚みで形成された板材であって、フランジ状に形成されている。第１嵌合部８２、第２嵌合部８５及び第３嵌合部８８の奥壁部８２Ｂ，８５Ｂ，８８Ｂには、第１コネクタ端子８３、第２コネクタ端子８６及び第３コネクタ端子８９の雄タブが挿通される貫通孔９２が形成されている。
貫通孔９２は、第１コネクタ端子８３、第２コネクタ端子８６及び第３コネクタ端子８９が挿通可能な大きさであればよいが、第１コネクタ端子８３、第２コネクタ端子８６及び第３コネクタ端子８９が圧入される大きさとしてもよい。コネクタ８０の底面は、保持部６１〜６４に載置されているため、コネクタ８０は、ベース部材６０に対して保持部６１〜６４の高さだけ高い位置に固定されている。コネクタ８０は、例えば、ベース部材６０への図示しないネジ留めや、ロック機構等の固定手段でベース部材６０に固定されるが、これに限られない。例えば、コネクタ８０をコネクタ端子８３，８６，８９を介して固定するようにしてもよい。
蓄電パック１０の組み付けについて説明する。
ベース部材６０に電線７１〜７４を配索するとともに、外部出力端子２４Ａ，２４Ｂ、接続バスバー１６、電流検出部２０、中継バスバー２１及びヒューズ２２を所定の位置に装着する（図１１）。
次に、第１コネクタ端子８３、第２コネクタ端子８６及び第３コネクタ端子８９を装着したコネクタ８０をベース部材６０に装着する（図１２）。なお、第１コネクタ端子８３、第２コネクタ端子８６及び第３コネクタ端子８９をベース部材６０の電線７１〜７４に圧入した後に、コネクタ８０を装着してもよい。
次に、コネクタ８０の制御側嵌合部４２に第２嵌合部８４を嵌合させ、リレー側嵌合部５２に第３嵌合部８７を嵌合させて、制御ユニット４０，リレーユニット５０のそれぞれをベース部材６０に固定する（図１５）。また、コネクタ８０の蓄電側嵌合部３０に第１嵌合部８１を嵌合させ、蓄電モジュール１２をベース部材６０に固定する（図２）。蓄電モジュール１２，ベース部材６０の上面にカバー１１を上方から組み付けることにより、蓄電パック１０が形成される（図１）。
本実施形態によれば以下の作用、効果を奏する。
本実施形態によれば、蓄電モジュール１２と制御ユニット４０との間を電気的に接続するに際して、ベース部材６０に固定されたコネクタ８０の第１嵌合部８１に蓄電側嵌合部３０を嵌合させ、第２嵌合部８４に制御側嵌合部４２を嵌合させれば、第１嵌合部８１と第２嵌合部８４との間は電線７１（導電路）で接続されているため、蓄電モジュール１２と制御ユニット４０との間を電気的に接続することができる。これにより、コネクタ８０側の位置に蓄電側嵌合部３０と制御側嵌合部４２とを纏めて配置することができるため、蓄電モジュール１２と制御ユニット４０との間をコネクタ８０を介さずに接続する場合と比較して、蓄電モジュール１２と制御ユニット４０との間の導電路の配索経路を短くすることが可能になり、蓄電パック１０の構成を簡素化することができる。
また、導電路は、ベース部材６０に配索された電線である。
このようにすれば、導電路の経路の自由度を高めることができる。
また、ベース部材６０は、電線７１〜７４を保持する保持部６１〜６４を備える。
このようにすれば、電線７１〜７４の位置ずれを抑制することができる。
また、蓄電モジュール１２から出力される電流に応じた信号を出力する電流検出部２０を備え、電流検出部２０と第２嵌合部８４の端子との間は、導電路で接続されている。
このようにすれば、蓄電モジュール１２から出力される電流を制御ユニット４０が検知することができる。
また、蓄電モジュール１２の出力をオンオフするリレーを有するリレーユニット５０を備え、コネクタ８０は、第１嵌合部８１の端子及び第２嵌合部８４の端子の少なくとも一方と電気的に接続される第３コネクタ端子８９（端子）を有する第３嵌合部８７を備え、リレーユニット５０は、第３嵌合部８７に嵌合するリレー側嵌合部５２を備えている。
このようにすれば、コネクタ８０側の位置に蓄電側嵌合部３０、制御側嵌合部４２、及び、リレー側嵌合部５２を纏めることができるため、蓄電パック１０の構成を簡素化することができる。
＜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）コネクタ端子間等を接続する導電路は、電線７１〜７４としたが、これに限られない。例えば、金属板材を導電路の形状に形成したバスバーや銅箔等のパターンで導電路を形成してもよい。また、導電路は、ベース部材６０に配索されたものに限られない。例えば、コネクタ８０に導電路が固定されていてもよい。
（２）保持部６１〜６４はベース部材６０の上面から突出する形状としたが、これに限られない。例えば、ベース部材６０の上面に溝状に保持部が形成されるようにしてもよい。
（３）コネクタ８０は、ベース部材６０と別体で形成されていたが、コネクタ８０のハウジングをベース部材６０と一体に形成してもよい。
１０： 蓄電パック
１２： 蓄電モジュール
１３： 蓄電素子
２０： 電流検出部
３０： 蓄電側嵌合部
３１： 端子
４０： 制御ユニット
４２： 制御側嵌合部
５０： リレーユニット
５２： リレー側嵌合部
６０： ベース部材
６１〜６４： 保持部
７１〜７４： 電線（導電路）
８０： コネクタ
８１： 第１嵌合部
８３： 第１コネクタ端子（端子）
８４： 第２嵌合部
８６： 第２コネクタ端子（端子）
８７： 第３嵌合部
８９： 第３コネクタ端子（端子）

Claims (5)

  1. ベース部材と、
    前記ベース部材に固定され、第１嵌合部及び第２嵌合部を有するコネクタと、
    前記第１嵌合部の端子と前記第２嵌合部の端子との間を電気的に接続する導電路と、
    前記第１嵌合部に嵌合する蓄電側嵌合部を有する蓄電モジュールと、
    前記第２嵌合部に嵌合する制御側嵌合部を有する制御ユニットと、を備える蓄電パック。
  2. 前記導電路は、前記ベース部材に配索された電線である請求項１に記載の蓄電パック。
  3. 前記ベース部材は、前記電線を保持する保持部を備える請求項２に記載の蓄電パック。
  4. 前記蓄電モジュールから出力される電流に応じた信号を出力する電流検出部を備え、
    前記電流検出部と前記第２嵌合部の端子との間は、前記導電路で接続されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の蓄電パック。
  5. 前記蓄電モジュールの出力をオンオフするリレーを有するリレーユニットを備え、
    前記コネクタは、前記第１嵌合部の端子及び前記第２嵌合部の端子の少なくとも一方と電気的に接続される端子を有する第３嵌合部を備え、
    前記リレーユニットは、前記第３嵌合部に嵌合するリレー側嵌合部を備えている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の蓄電パック。
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