JP2017091676A - 配線モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】配線モジュールを小型化する。【解決手段】配線モジュール２０は、複数の蓄電素子１２が並べられた蓄電素子群１１における直列接続又は並列接続の端部の電極端子１３Ａ，１３Ｂに接続されて外部に送電する送電部材３０と、送電部材３０に対して蓄電素子１２側又は蓄電素子１２とは反対側に並んで配され、蓄電素子１２の状態に応じた信号が送信される検知線４０と、送電部材３０と検知線４０とが配される絶縁プロテクタ５０と、を備え、絶縁プロテクタ５０は、送電部材３０と検知線４０との間を仕切る仕切部７６を備える。【選択図】図４

Description

本明細書では、配線モジュールに関する技術を開示する。

従来、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両の電源として使用される蓄電モジュールは、蓄電素子の隣り合う電極端子を電池接続アセンブリで接続することにより、複数の電池を直列接続又は並列接続するようになっている。

特許文献１では、直列接続の端部は、第２端子によって側方側に接続されるとともに、電線配索部に収容された電圧検知線が第２端子と同一平面上に並んで側方に導出されている。

特開２０１３−１６３７９号公報

ところで、車両に搭載される蓄電モジュールは、省スペース化の観点から小型化することが好ましいが、特許文献１の構成では、外部に接続される第２端子と電圧検知線が同一平面上に並んで導出されているため、配線モジュールの面積が大きくなり、小型化の障害となっていた。

本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、配線モジュールを小型化することを目的とする。

本明細書に記載された配線モジュールは、複数の蓄電素子が並べられた蓄電素子群における直列接続又は並列接続の端部の電極端子に接続されて外部に送電する送電部材と、前記送電部材に対して前記蓄電素子側又は前記蓄電素子とは反対側に並んで配され、前記蓄電素子の状態に応じた信号が送信される検知線と、前記送電部材と前記検知線とが配される絶縁プロテクタと、を備え、前記絶縁プロテクタは、前記送電部材と前記検知線との間を仕切る仕切部を備える。

本構成によれば、検知線が送電部材に対して蓄電素子側又は蓄電素子とは反対側に並んで配されることにより、例えば、検知線と送電部材とが横並びに配される構成と比較して配線モジュールの面積を小さくすることができるため、配線モジュールを小型化することが可能になる。
ここで、検知線と送電部材とが並んで配される構成では、送電部材と検知線との間から異物が侵入することが懸念される。本構成によれば、送電部材と検知線との間が仕切部で仕切られることで、仕切部がない構成と比較して送電部材と検知線との間の隙間を小さくすることが可能になる。これにより、送電部材と検知線との間の隙間からの異物の侵入を抑制することができる。

上記構成の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記送電部材は、電線と、前記電線に接続された端子とを備え、前記絶縁プロテクタは、前記仕切部から前記電線側に突出して外部からの異物の侵入を規制する第１規制壁を備え、前記第１規制壁は、前記電線の外周面に当接する第１凹状部を有する。
このようにすれば、第１凹状部が電線の外周面に当接することで、より一層、送電部材と仕切部との間の隙間を小さくすることが可能になる。

前記送電部材を覆うカバーを備え、前記カバーは、前記電線の外周面に当接する第２凹状部を有し、前記電線側に突出して外部からの異物の侵入を規制する第２規制壁を備え、前記第２規制壁は、前記電線の軸方向に沿う方向について前記第１規制壁に重なる重なり部を有する。
このようにすれば、第２規制壁が重なり部を有することにより、外部からの異物の侵入を抑制することができる。

前記送電部材は、電線と、前記電線に接続された端子とを備え、前記絶縁プロテクタは、前記端子が収容される端子収容部を備え、前記端子収容部には、異物の内部への侵入を規制する第３規制壁が設けられている。
検知線が複数であると、仮に仕切部に検知線側に突出する規制壁を設けても仕切部と複数の検知線との間の隙間に隙間が生じやすいため、この隙間を塞ぐことは容易ではないが、本構成によれば、端子が収容される端子収容部に第３規制壁が設けられるため、仕切部と複数の検知線との間の隙間から異物が侵入したとしても第３規制壁により、異物の内部への侵入を規制することができる。

本明細書に記載された技術によれば、配線モジュールを小型化することが可能になる。

実施形態１の蓄電モジュールを示す平面図 配線モジュールを示す斜視図 配線モジュールを示す右側面図 図３のＡ−Ａ断面図 図３のＢ−Ｂ断面図 絶縁プロテクタを示す斜視図 絶縁プロテクタを示す平面図 絶縁プロテクタを示す右側面図 絶縁プロテクタに接続部材、電圧検知端子及び検知線が装着された状態を示す斜視図 絶縁プロテクタに接続部材、電圧検知端子及び検知線が装着された状態の正面図 図９の状態から仕切り蓋部について検知線を覆う正規位置に回動させた状態を示す斜視図 仕切り蓋部について検知線を覆う正規位置に回動させた状態を示す平面図 図１２の状態の挿通部の部分の断面図 図１１の状態から電線に接続された端子を装着した状態を示す斜視図 図１１の状態から電線に接続された端子を装着した状態を示す平面図 図１１の状態から電線に接続された端子を装着した状態を示す正面図

＜実施形態１＞
実施形態１を図１〜図１６を参照しつつ説明する。
本実施形態の配線モジュール２０は、複数の蓄電素子１２に装着されて蓄電モジュール１０を構成する。蓄電モジュール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に搭載されて、車両を駆動するための主電源や補助電源として使用することができる。以下では、Ｘ方向を前方、Ｙ方向を左方、Ｚ方向を上方として説明する。

（蓄電モジュール１０）
蓄電モジュール１０は、図１に示すように、複数の蓄電素子１２が並べられた蓄電素子群１１と、蓄電素子群１１に取り付けられた配線モジュール２０とを備えている。各蓄電素子１２は、扁平な直方体状のケースの内部に蓄電要素（図示しない）が収容されて構成された本体部の一面から突出する電極端子１３Ａ，１３Ｂ（正極１３Ａを負極を１３Ｂとして図示）を備える。隣り合う蓄電素子１２の向きは、隣り合う電極端子１３Ａ，１３Ｂの極性が反対になるように配置される。これにより、隣り合う電極端子１３Ａ，１３Ｂが接続部材２１で接続されると、蓄電素子群１１を構成する複数の蓄電素子１２が直列に接続される。直列接続の端部に位置する電極端子１３Ａ（１３Ｂ）は、後述する送電部材３０を介して外部のインバータ等の機器に接続される。なお、配線モジュール２０は、蓄電素子群１１に対して一対取付けられているが、図１では一方の配線モジュール２０を図示し、他方の配線モジュールは省略されている。

（配線モジュール２０）
配線モジュール２０は、図２に示すように、隣り合う電極端子１３Ａ，１３Ｂ間を接続する複数の接続部材２１と、直列接続の端部の電極端子１３Ａ（１３Ｂ）に接続されて外部に送電する送電部材３０と、蓄電素子１２の電圧に応じた信号を送信する複数の検知線４０と、複数の接続部材２１、送電部材３０及び複数の検知線４０が配される絶縁プロテクタ５０と、を備えて構成されている。

（接続部材２１）
接続部材２１は、図１５に示すように、長方形状であって、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属板材からなる。接続部材２１は、平板状の平板部２２と、検知線４０を接続可能な検知線接続部２４とを備えている。平板部２２は、長方形状であって、電極端子１３Ａ，１３Ｂを挿通可能な一対の通し孔２３が貫通形成されている。検知線接続部２４は、平板部２２における検知線４０側の端縁部から検知線４０側に突出しており、検知線４０の端末部の導体部を圧着するワイヤバレル部と、絶縁層を保持するインシュレーションバレル部とを備えている。

（送電部材３０）
送電部材３０は、電線３１と、電線３１の端末部に接続された端子３５とを備えている。電線３１は、導体部３２の周囲が絶縁層３３で覆われた被覆電線が用いられており、電線３１の端末部は絶縁層３３が除去されて導体部３２が露出している。導体部３２は、多数の金蔵素線が撚り合わされた撚り線や、１本の導体からなる単芯線等の公知の芯線を用いることができる。電線３１は、車両の駆動に必要な高電圧（高電力）の送電が可能な太径のパワーケーブルが用いられている。

端子３５は、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属からなり、金属板材を曲げた形状の板状部３６と、電線３１に接続される電線接続部３７とを備えている。板状部３６は、電極端子１３Ａ，１３Ｂと接続される電極接続部３９と、電極接続部３９とは異なる高さの上段部３６Ａと、電極接続部３９と上段部３６Ａとを段差状に接続する段差部３８とを備える。電極接続部３９及び上段部３６Ａは、送電経路が直交する方向（交差する方向）に曲げられている。電極接続部３９は、電極端子１３Ａ（１３Ｂ）を挿通可能な円形状の通し孔３９Ａが貫通形成されている。電線接続部３７は、電線３１の端末部にて絶縁層３３を除去して露出させた導体部３２を圧着する一対のバレル片を備えている。

（検知線４０）
複数の検知線４０は、接続部材２１の検知線接続部２４と、蓄電素子１２の電圧を検知するための電圧検知端子４４とに接続されている。検知線４０は、導体部の周囲が絶縁層で覆われた被覆電線が用いられており、検知線４０の端末部において絶縁層が除去されて露出した導体部が検知線接続部２４や電圧検知端子４４に接続される。

電圧検知端子４４は、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属板材からなり、図１２に示すように、長方形状の平板部４５に、検知線４０を接続可能な検知線接続部４６が一体に形成されている。平板部４５の上には端子３５の電極接続部３９が重ねられる。平板部４５には、電極端子１３Ａ（１３Ｂ）を挿通可能な通し孔４５Ａが貫通形成されている。検知線接続部４６は、検知線４０の導体部を圧着するワイヤバレル部と、絶縁層を保持するインシュレーションバレル部とを備えている。検知線４０は、配線モジュール２０の外部に延出されて、図示しない外部のＥＣＵ（Electronic Control Unit）に接続される。ＥＣＵは、マイクロコンピュータ、素子等が搭載されたものであって、蓄電素子１２の電圧・電流・温度等の検知、各蓄電素子１２の充放電コントロール等を行うための機能を備えた周知の構成のものである。

（絶縁プロテクタ５０）
絶縁プロテクタ５０は、絶縁性の合成樹脂からなり、図６，図７に示すように、接続部材２１を収容する接続部材収容部５１と、端子３５を収容する端子収容部５６と、検知線４０と電線３１とが重ねて挿通される挿通部７０と、検知線４０が配索される検知線配索路８５と、接続部材収容部５１又は端子収容部５６と検知線配索路８５とを連ねる通し溝８８とを備えている。

接続部材収容部５１は、接続部材２１を載置可能な底板５２と、接続部材２１を仕切る絶縁壁５３とを備えている。底板５２の両側は、電極端子１３Ａ，１３Ｂが通る開口部６５とされている。絶縁壁５３の内面には、撓み変形可能に片持ち状に延び、接続部材２１の離脱を規制する複数の離脱規制部５４が形成されている。

端子収容部５６は、クランク状の経路で延びており、端子３５を載置可能な板状の底板５７と、端子３５を仕切る絶縁壁５８とを備えている。底板５７における接続部材収容部５１側には、電極端子１３Ａ，１３Ｂが通る開口部６５が形成されている。端子収容部５６のうち、検知線配索路８５の前方に連なる部分は、検知線４０が通る検知線通し部６１とされている。検知線通し部６１の底板５７上には検知線４０が配される。検知線通し部６１の検知線４０の上は端子３５の上段部３６Ａが配される。

検知線通し部６１には、底板５７の上面及び絶縁壁５８の内面から内方に突出する一対の第３規制壁６２が形成されている。一対の第３規制壁６２間は、検知線４０が通される検知線挿通溝６３とされている。絶縁壁５８の外面には、カバー９０の被係止部９４に係止してカバー９０を閉じた状態に保持する枠状の係止部６０が設けられている。

（挿通部７０）
挿通部７０は、検知線４０を受ける受け部７１と、受け部７１の右側方に連なる可撓性を有するヒンジ部７４と、ヒンジ部７４の右側方に連なり、受け部７１の上に被せられる仕切り蓋部７５とを備えている。受け部７１は、断面がＵ字状であって、上面が湾曲した載置面とされており、前端側に幅寸法が段差状に縮径された縮径部７２を有する。検知線４０は縮径部７２において図示しないバンド状の結束部材で結束される。

受け部７１におけるヒンジ部７４とは反対側の外面には、仕切り蓋部７５に係止して仕切り蓋部７５の開放を規制する枠状の係止部７３が形成されている。仕切り蓋部７５は、長方形の板状の仕切部７６と、板状の一対の側壁部７７とを備えている。一方の側壁部７７におけるヒンジ部７４とは反対側の外面には、撓み変形可能な被係止部７８が形成されている。被係止部７８が係止部７３に挿通されると、被係止部７８の爪状の先端部の段差が係止部７３の孔縁に係止されて仕切り蓋部７５の開放が規制される。

図１１，図１２に示すように、仕切り蓋部７５において上方（検知線４０とは反対側）に突出する一対の側壁部７７間には、外部からの異物の侵入を規制する第１規制壁８０が形成されている。第１規制壁８０は、ＹＺ平面（電線３１の軸方向と直交する方向）に延びており、先端部には、電線３１の外周に沿うように凹んだ第１凹状部８０Ａが形成されている。第１凹状部８０Ａは、電線３１の外周に嵌合する曲率で形成されており、左右の端縁は、電線３１の上下方向の中間部よりも上方まで延びている。

検知線配索路８５は、前後方向に板状に延びている。検知線配索路８５の一方の側縁からは、複数の側壁８６Ａが起立しており、他方の壁部との間に検知線４０が通される検知線挿通溝８６を形成している。通し溝８８は、溝底から一対の溝壁が起立しており、電圧検知線４０に接続された検知線接続部２４，４６が通される。

絶縁プロテクタ５０は、図６に示すように、複数の連結ユニット９６Ａ，９６Ｂを左右に連結して構成されている。複数の連結ユニット９６Ａ，９６Ｂは、端子収容部５６を含む連結ユニット９６Ａと、接続部材収容部５１を含む連結ユニット９６Ｂとを備えている。なお、連結ユニット９６Ｂは、蓄電素子１２の数に応じて複数連結してもよい。

（カバー９０）
カバー９０は、図４に示すように、第１規制壁８０とは異なる側から電線３１側に突出する第２規制壁９１を備えている。第２規制壁９１は、電線３１の外周面に当接する第２凹状部９２を有する。第２凹状部９２は、電線３１の外周に嵌合する曲率で形成されており、左右の端縁は、電線３１の上下方向の中間部よりも下方まで延びている。第２規制壁９１は、電線３１の軸方向に沿う方向について第１規制壁８０に重なる（正面視で重なる）重なり部９３を有する。カバー９０の外面には、撓み変形可能な被係止部９４が下方に延びている。被係止部９４の爪状の先端部の段差は係止部６０の孔縁に係止される。
なお、絶縁プロテクタ５０におけるカバー９０で覆われない領域は、図示しない別体の本体カバーで覆われる。

次に、蓄電モジュール１０の組み付けについて説明する。
連結ユニット９６Ａ，９６Ｂを連結して絶縁プロテクタ５０を形成し（図６）、接続部材収容部５１に、検知線４０が接続された接続部材２１を収容する。また、検知線４０の端末部に接続された電圧検知端子４４を端子収容部５６に装着し、各検知線４０を検知線配索路８５に配策し、複数の検知線４０を検知線挿通溝６３に通して受け部７１に載置する（図９）。
次に、仕切り蓋部７５を回転させて被係止部７８を係止部７３に係止させると、仕切り蓋部７５は、電線３１を挿通可能な正規位置に配される（図１１）。

次に、端子収容部５６に電線３１の端末部に接続された端子３５を収容し、電線３１を第１規制壁８０の第１凹状部８０Ａの上に載置する（図１５）。
次に、カバー９０を絶縁プロテクタ５０に被せて、被係止部９４を係止部６０に係止させる。このとき電線３１の外周は、第１凹状部８０Ａ及び第２凹状部９２に密着する。

そして、この状態の配線モジュール２０の接続部材２１及び端子３５の通し孔２３，３９Ａに、蓄電素子群１１の各電極端子１３Ａ，１３Ｂを通し、電極端子１３Ａ，１３Ｂを締結部材としてのナットで締結することで蓄電モジュール１０が形成される。なお、配線モジュール２０の組み付けは、上記構成に限られず、例えば、蓄電素子群１１に配線モジュールを組み付けた後に、端子３５を端子収容部５６に収容して締結するようにしてもよい。

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、検知線４０が送電部材３０に対して蓄電素子１２側に並んで配されることにより、例えば、検知線４０と送電部材３０とが横並びに配される構成と比較して配線モジュール２０の面積を小さくすることができるため、配線モジュール２０を小型化することが可能になる。

ここで、検知線４０が送電部材３０に対して並んで配される構成では、送電部材３０と検知線４０との間から異物が侵入することが懸念されるが、本実施形態によれば、送電部材３０と検知線４０との間が仕切部７６で仕切られることで、仕切部７６がない構成と比較して送電部材３０と検知線４０との間の隙間を小さくすることが可能になる。これにより、送電部材３０と検知線４０との間の隙間からの埃等の異物の侵入を抑制することができる。また、送電部材３０と検知線４０との間の隙間からの感電を防止することができる。

また、送電部材３０は、電線３１と、電線３１に接続された端子３５とを備え、絶縁プロテクタ５０は、仕切部７６から電線３１側に突出して外部からの異物の侵入を規制する第１規制壁８０を備え、第１規制壁８０は、電線３１の外周面に当接する第１凹状部８０Ａを有する。
このようにすれば、より一層、送電部材３０と仕切部７６との間の隙間を小さくすることが可能になる。

また、送電部材３０を覆うカバー９０を備え、カバー９０は、電線３１の外周面に当接する第２凹状部９２を有し、電線３１側に突出して外部からの異物の侵入を規制する第２規制壁９１備え、第２規制壁９１は、電線３１の軸方向に沿う方向について第１規制壁８０に重なる重なり部９３を有する。
このようにすれば、第１規制壁８０の重なり部９３により、外部からの異物の侵入を抑制することができる。

また、送電部材３０は、電線３１と、電線３１に接続された端子３５とを備え、絶縁プロテクタ５０は、端子３５が収容される端子収容部５６を備え、端子収容部５６には、異物の内部への侵入を規制する第３規制壁６２が設けられている。
検知線４０が複数であると、仮に仕切部７６に検知線４０側に突出する規制壁を設けても仕切部７６と複数の検知線４０との間の隙間を塞ぐことは容易ではないが、本実施形態によれば、端子３５が収容される端子収容部５６に第３規制壁６２が設けられるため、仕切部７６と複数の検知線４０との間の隙間から異物が侵入したとしても第３規制壁６２により、異物の内部への侵入を規制することができる。

＜他の実施形態＞
本明細書に記載された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も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、送電部材３０の下に検知線４０が配される構成としたが、これに限られず、送電部材３０の上に検知線４０を配する（送電部材３０に対して検知線４０を蓄電素子１２とは反対側に配する）構成としてもよい。
（２）仕切り蓋部７５には、第１規制壁８０を設けたが、第１規制壁８０を設けなくてもよい。

（３）検知線４０は、蓄電素子１２の電圧を検知する電圧検知線としたが、これに限られない。例えば、蓄電素子１２の温度を検知する温度センサに接続された温度検知線としてもよい。
（４）接続部材２１の検知線接続部２４に検知線４０が接続される構成としたが、これに限られず、接続部材２１とは別部材の検知端子を設けて、検知端子を接続部材２１に重ねる等により電圧を検知するようにしてもよい。

（５）蓄電モジュール１０を構成する蓄電素子１２の数については、上記実施形態の数に限られず、任意の数とすることができ、配線モジュール２０の大きさも蓄電素子１２の数に応じて適宜設定することができる。
（６）蓄電素子１２は電池としたが、これに限られず、キャパシタ等であってもよい。

（７）配線モジュール２０を構成する連結ユニット９６Ａ，９６Ｂの数は、上記実施形態の数に限られない。例えば、連結ユニット９６Ｂを蓄電素子１２の数に応じて更に連結することができる。
（８）複数の蓄電素子１２は直列に接続される構成に限られない。複数の蓄電素子１２を並列や直並列に接続してもよい。

１０： 蓄電モジュール
１１： 蓄電素子群
１２： 蓄電素子
１３Ａ，１３Ｂ： 電極端子
２０： 配線モジュール
２１： 接続部材
３０： 送電部材
３１： 電線
３５： 端子
４０： 検知線
４４： 電圧検知端子
５０： 絶縁プロテクタ
５６： 端子収容部
６１： 検知線通し部
６２： 第３規制壁
６３： 検知線挿通溝
７０： 挿通部
７１： 受け部
７５： 仕切り蓋部
７６： 仕切部
８０： 第１規制壁
８０Ａ： 第１凹状部
８５： 検知線配索路
９０： カバー
９１： 第２規制壁
９２： 第２凹状部
９３： 重なり部

Claims (4)

1. 複数の蓄電素子が並べられた蓄電素子群における直列接続又は並列接続の端部の電極端子に接続されて外部に送電する送電部材と、
   前記送電部材に対して前記蓄電素子側又は前記蓄電素子とは反対側に並んで配され、前記蓄電素子の状態に応じた信号が送信される検知線と、
   前記送電部材と前記検知線とが配される絶縁プロテクタと、を備え、
   前記絶縁プロテクタは、
   前記送電部材と前記検知線との間を仕切る仕切部を備える、配線モジュール。
2. 前記送電部材は、電線と、前記電線に接続された端子とを備え、
   前記絶縁プロテクタは、前記仕切部から前記電線側に突出して外部からの異物の侵入を規制する第１規制壁を備え、
   前記第１規制壁は、前記電線の外周面に当接する第１凹状部を有する請求項１に記載の配線モジュール。
3. 前記送電部材を覆うカバーを備え、
   前記カバーは、前記電線の外周面に当接する第２凹状部を有し、前記電線側に突出して外部からの異物の侵入を規制する第２規制壁を備え、
   前記第２規制壁は、前記電線の軸方向に沿う方向について前記第１規制壁に重なる重なり部を有する請求項２に記載の配線モジュール。
4. 前記送電部材は、電線と、前記電線に接続された端子とを備え、
   前記絶縁プロテクタは、前記端子が収容される端子収容部を備え、
   前記端子収容部には、異物の内部への侵入を規制する第３規制壁が設けられている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の配線モジュール。

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