JP2018116880A - 接続モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】各収容ユニットの位置移動を独立に行えるとともに、垂れ下がりを抑制できる接続モジュールを提供する。
【解決手段】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接続モジュール２０であって、蓄電素子の電極端子間に接続されるバスバーと、バスバーを絶縁して収容する複数の箱状の収容ユニット２２と、隣接する収容ユニット２２の対向する一対の壁部２２Ｗ間にそれぞれ設けられ、隣接する収容ユニット２２間の距離を伸縮可能に隣接する収容ユニット２２を連結する複数のＵ字バネ３０とを備える。各Ｕ字バネ３０は、Ｕ字部３１と、Ｕ字部３１の両端に位置し一対の壁部２２Ｗに接続する一対の基端部３２とを含む。複数のＵ字バネ３０は、一対の基端部３２の、高さ方向における位置が異なる少なくとも２個のＵ字バネ（３０Ｄ、３０Ｕ）を含む。
【選択図】図３

Description

本明細書に開示される技術は、接続モジュールに関し、詳しくは、蓄電素子群の隣接する２個の蓄電素子の電極を接続するバスバーを個別に絶縁して収容する複数の収容ユニットを備えた接続モジュールに関する。
従来、バスバーを個別に絶縁して収容する複数の収容ユニットを備えた接続モジュールとして、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１には、分割プレート本体（収容ユニット）の支持壁部（可撓部）を撓（しな）らせて、分割プレート本体が蓄電素子の電極に対して独立して移動可能とする構成が開示されている。この構成によって、バッテリ接続プレート（接続モジュール）を蓄電素子群に取り付ける際に、２個の蓄電素子の電極間のピッチの公差等による位置ずれを吸収して、取り付け作業の作業性を向上させるようにするものである。
特開２００２−１６４０３４号公報
しかしながら、上記特許文献１では、各分割プレート本体の支持壁部が共通連結壁によって一体化されている構成のため、個々の分割プレートの位置移動を分割プレート毎に完全に独立して行えるとは言えなかった。すなわち、個々の分割プレートの移動範囲は、共通連結壁によって規制されていた。
そのため、可撓部を各分割プレート本体に対して独立に設ける方法が考えられるが、その際、可撓部を合成樹脂で構成する場合、可撓部の剛性に起因して、可撓部によって連結された分割プレート本体が重量によって湾曲し、接続モジュールの一端が、垂れ下がる現象が生じる。この垂れ下がり現象は、連結される分割プレート本体の数が多くなるにつれてより顕著となる。このような垂れ下がり現象が接続モジュールに生じると、蓄電素子群への取り付け作業時における接続モジュールのハンドリングが容易でなくなり、取り付け作業の効率を低下させることとなる。
本明細書に開示される技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、各収容ユニットの位置移動を独立に行えるとともに、垂れ下がりを抑制できる接続モジュールを提供する。
本明細書に開示される接続モジュールは、正極および負極の電極端子を有する単電池を複数個並べてなる単電池群に取り付けられる接続モジュールであって、前記電極端子間に接続されるバスバーと、前記バスバーを絶縁して収容する複数の箱状の収容ユニットと、隣接する収容ユニットの対向する一対の壁部間にそれぞれ設けられ、側面視でＵ字状を成し、前記隣接する収容ユニット間の距離を伸縮可能に前記隣接する収容ユニットを連結する複数のＵ字バネと、を備え、各Ｕ字バネは、Ｕ字部と、前記Ｕ字部の両端に位置し前記一対の壁部に接続する一対の基端部と、を含み、前記複数のＵ字バネは、前記一対の壁部に設けられ状態の側面視において、前記Ｕ字部の開口部が下側を向く下側Ｕ字バネと、前記Ｕ字部の開口部が上側を向く上側Ｕ字バネとを含む。
本構成によれば、各収容ユニット間には、可撓部としてのＵ字バネが複数個、設けられる。その際、複数のＵ字バネは、一対の壁部に設けられた状態の側面視において、一対の基端部の、高さ方向における位置が異なる少なくとも２個のＵ字バネを含む。そのため、例えば、Ｕ字部の開口部が下側を向く下側Ｕ字バネを収容ユニットの壁部に高さ方向にずらして２個、配置することによって、一個の下側Ｕ字バネが壁部に設けられる場合と比べて、連結された複数の収容ユニットの垂れ下がりを抑制できる。すなわち、本構成によれば、各収容ユニットの位置移動を独立に行えるとともに、連結された複数の収容ユニットによって構成される接続モジュールの一端部が垂れ下がることを抑制できる。
上記接続モジュールにおいて、前記複数のＵ字バネは、前記一対の壁部に設けられた状態の側面視において、前記Ｕ字部の開口部が下側を向く下側Ｕ字バネと、前記Ｕ字部の開口部が上側を向く上側Ｕ字バネとを含むようにしてもよい。
本構成によれば、複数のＵ字バネは、Ｕ字部の開口部が下側を向く下側Ｕ字バネと、Ｕ字部の開口部が上側を向く上側Ｕ字バネとを含んで構成される。このように可撓部を、各収容ユニット間に設けられた下側Ｕ字バネと上側Ｕ字バネとを含んで構成することによって、側面視において、Ｕ字バネを収容ユニットの上下方向にはみ出させることなく、接続モジュールの一端部が垂れ下がることを抑制できる。
また、上記接続モジュールにおいて、前記下側Ｕ字バネのバネ長は、前記上側Ｕ字バネのバネ長よりも長い構成とするようにしてもよい。
本構成によれば、下側Ｕ字バネのバネ長を、上側Ｕ字バネのバネ長よりも長くすることによって、上側Ｕ字バネのＵ字部の開口度が下側Ｕ字バネのＵ字部の開口度より小さくなる。それによって、接続モジュールの下方への撓り量を上方への撓り量より少なくすることができる。そのため、接続モジュールの垂れ下がりをより抑制することができる。
また、上記接続モジュールにおいて、前記上側Ｕ字バネのバネ幅は、前記下側Ｕ字バネのバネ幅よりも広い構成とするようにしてもよい。
本構成によれば、上側Ｕ字バネのバネ幅を、下側Ｕ字バネのバネ幅よりも広くすることによって、上側Ｕ字バネのバネ力（Ｕ字部の開口度を維持しようとする力）が下側Ｕ字バネのバネ力より強くなり、上側Ｕ字バネのＵ字部の開口度が下側Ｕ字バネのＵ字部の開口度より小さくなる。それによって、接続モジュールの下方への撓り量を上方への撓り量より少なくすることができる。そのため、接続モジュールの垂れ下がりをより抑制することができる。
また、上記接続モジュールにおいて、前記上側Ｕ字バネは、平面視において前記壁部の両端部にそれぞれ設けられ、前記下側Ｕ字バネは、平面視において前記壁部の中央部に一個設けられているようにしてもよい。
本構成によれば、３個という少ない個数のＵ字バネの構成において、連結された複数の収容ユニットの捩じれ方向への撓りを抑制しつつ、接続モジュールの垂れ下がりを抑制することができる。
また、上記接続モジュールにおいて、前記複数のＵ字バネは、前記壁部に接続する前記基端部の位置が前記壁部の高さ方向の中心線に対して対称となるように、配置されているようにしてもよい。
本構成によれば、複数のＵ字バネは対称配置されているため、連結された複数の収容ユニットの捩じれ方向への撓りを抑制することができる。
本明細書に開示される接続モジュールによれば、各収容ユニットの位置移動を独立に行えるとともに、垂れ下がりを抑制できる。
一実施形態に係る接続モジュールを備えた蓄電モジュールを示す斜視図 図１の蓄電モジュールの分解斜視図 一実施形態に係る接続モジュールを示す側面図 接続モジュールを示す概略的な平面図 壁部におけるＵ字バネの基端部の位置を示す図 対比例の接続モジュールの垂れ下がりを示す側面図 一実施形態に係る接続モジュールの垂れ下がりを示す側面図 対比例の壁部におけるＵ字バネの基端部の位置を示す図 別の実施形態の接続モジュールを示す側面図 図９Ａの部分拡大図 別の実施形態の接続モジュールを示す平面図
＜実施形態＞
本発明の一実施形態を図１から図８を参照して説明する。
図１に示されるように、蓄電モジュールＭ１は、本実施形態の接続モジュール２０と、複数の蓄電素子１１を並べてなる蓄電素子群１０と、含む。
蓄電モジュールＭ１は、例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車等の車両の駆動源として使用される。また、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および説明を省略することがある。
１．蓄電素子群
本実施形態の接続モジュール２０が取り付けられる蓄電素子群１０は、図１および図２に示すように、複数個（本実施形態では６個）の蓄電素子１１を並べて構成される。
蓄電素子１１は、内部に図示しない蓄電要素が収容された扁平な直方体状の本体部１２の上面から垂直に突出する正極の電極端子１４Ａおよび負極の電極端子１４Ｂを有する。
各電極端子１４にはバスバー２１の端子挿通孔２４（図２参照）が挿通されるようになっている。電極端子１４の側壁部分には、ナットが螺合されるねじ山（図示せず）が形成されている。なお、図１における右端（矢印Ｘ側の端）に位置する蓄電素子１１の後側（矢印Ｙ側）の負極電極端子１４Ｂは、外部接続負極端子とされ、図１における左端に位置する蓄電素子１１の後側（矢印Ｙ側）の正極電極端子１４Ａは、外部接続正極端子とされる。
電極端子１４に挿通されたバスバー２１と、蓄電素子１１の端子台１５とが接触することにより、バスバー２１と電極端子１４とが電気的に接続される。複数の蓄電素子１１は、図１における左右方向（矢印Ｘ方向）について隣り合う電極端子１４の極性が反対になるように配置されている。
２．接続モジュール
接続モジュール２０は、図１および図２に示すように、蓄電素子１１の並び方向（矢印Ｘ方向）に沿って蓄電素子群１０に取り付けられ、複数の蓄電素子１１を電気的に接続する機能を有する。
接続モジュール２０は、蓄電素子群１０の右側の電極端子列に取り付けられる第１接続モジュール２０Ａと、蓄電素子群１０の左側（矢印Ｙ方向）の電極端子列に取り付けられる第２接続モジュール２０Ｂとを含む。なお、以下において、各接続モジュール２０Ａ、２０Ｂに共通する説明においては、単に「接続モジュール２０」と記す。
接続モジュール２０は、電極端子１４間に接続されるバスバー２１と、バスバー２１を絶縁して収容する複数の箱状の収容ユニット２２と、複数（本実施形態では３個）のＵ字バネ３０とを含む。収容ユニット２２およびＵ字バネ３０は、例えば、合成樹脂によって一体形成されている。
なお、収容ユニット２２とＵ字バネ３０とは、必ずしも合成樹脂によって一体形成されていなくてもよい。また、本実施形態では、第１接続モジュール２０Ａは３個の、第２接続モジュール２０Ｂは２個の、収容ユニット２２を含む例がそれぞれ示されるが、収容ユニット２２の個数はこれに限られない。例えば、第１接続モジュール２０Ａは２４個の、第２接続モジュール２０Ｂは２３個の、収容ユニット２２をそれぞれ含むものであってもよい。
なお、各収容ユニット２２の下面におけるバスバー２１の端子挿通孔２４に対応した部分は開口窓２５とされている（図４参照）。
可撓部としての３個のＵ字バネ３０は、図３および図４に示されるように、隣接する収容ユニット２２の対向する一対の壁部２２Ｗ間にそれぞれ設けられている。各Ｕ字バネ３０は、図３で示されるように、側面視でＵ字状を成し、隣接する収容ユニット間の距離を伸縮可能に隣接する収容ユニット２２を連結する。
各Ｕ字バネ３０は、図３に示されるように、一対の壁部２２Ｗに設けられた状態の側面視において、Ｕ字部の開口部３１Ａが下側を向く下側Ｕ字バネ３０Ｄと、Ｕ字部の開口部３１Ａが上側を向く上側Ｕ字バネ３０Ｕとを含む。なお、以下において、各Ｕ字バネ３０Ｄ、３０Ｕに共通する説明においては、単に「Ｕ字バネ３０」と記す。また、符号「Ｄ」は下側Ｕ字バネ３０Ｄに係る構成を示し、符号「Ｕ」は上側Ｕ字バネ３０Ｕに係る構成を示す。
各Ｕ字バネ３０は、Ｕ字部３１と、Ｕ字部３１の両端に位置し一対の壁部２２Ｗに接続する一対の基端部３２とを含む。３個のＵ字バネ３０は、一対の壁部２２Ｗに設けられた状態の側面視において、一対の基端部３２の、高さ方向（図３の矢印Ｚ方向）における位置が異なる少なくとも２個のＵ字バネ３０を含む。本実施形態では、３個のＵ字バネ３０は、図３および図４に示されるように、２個の上側Ｕ字バネ３０Ｕと、１個の下側Ｕ字バネ３０Ｄとによって構成される。
すなわち、図４および図５に示されるように、上側Ｕ字バネ３０Ｕは、平面視において壁部２２Ｗの両端部にそれぞれ設けられ、下側Ｕ字バネ３０Ｄは、平面視において壁部２２Ｗの中央部に設けられている。詳しくは、図５に示されるように、２個の上側Ｕ字バネ３０Ｕの基端部３２Ｕは、壁部２２Ｗの上端の両端部に位置し、１個の下側Ｕ字バネ３０Ｄの基端部３２Ｄは、壁部２２Ｗの下端の中央部に位置する。
また、図５に示されるように、複数（本実施形態では３個）のＵ字バネ３０は、壁部２２Ｗに接続する基端部３２の位置が壁部の高さ方向の中心線（図５の矢印Ｚ方向の中心線）ＬＣに対して対称となるように、配置されている。なお、隣接する収容ユニット２２間に設けられる複数のＵ字バネ３０の構成は、これに限られない。例えば、下側Ｕ字バネ３０Ｄは、壁部２２Ｗの下端の中央部に代えて、壁部２２Ｗの下端の両端部にそれぞれ設けられるようにしてもよい。また、中心線ＬＣに対して対称に設けられなくてもよい。
３．接続モジュールの組付け方法
接続モジュール２０の収容ユニット２２とＵ字バネ３０とを、例えば、金型への合成樹脂の射出成形によって、一体形成する。また、複数の蓄電素子１１を、隣り合う電極端子１４が逆極性となるように並べておく。次いで、電極端子１４が形成された面に接続モジュール２０を載置する。その際、蓄電素子群１０の各電極端子１４をバスバー２１の端子挿通孔２４に挿通させ、各電極端子１４をナット(図示せず)で固定すると、図１に示すような蓄電モジュールＭ１が得られる。
４．本実施形態の効果
各収容ユニット２２間には、可撓部としてのＵ字バネ３０が３個（複数）、設けられる。その際、３個のＵ字バネ３０は、一対の壁部２２Ｗに設けられた状態の側面視において、一対の基端部３２の、高さ方向における位置が異なる少なくとも２個のＵ字バネ３０を含む。
具体的には、Ｕ字バネ３０は、１個の下側Ｕ字バネ３０Ｄと、２個の上側Ｕ字バネ３０Ｕとが、収容ユニットの壁部２２Ｗに高さ方向にずらして配置される。それによって、例えば、１個の下側Ｕ字バネ３０が壁部に設けられる場合（図６参照）と比べて、連結された複数の収容ユニット２２の垂れ下がりを抑制できる（図６および図７参照）。すなわち、本実施形態によれば、隣接する収容ユニット２２の各間に３個のＵ字バネ３０が設けられているため、各収容ユニット２２の位置移動を独立に行える。また、配置位置と開口向きが異なる３個のＵ字バネ３０によって、連結された複数の収容ユニット２２によって構成される接続モジュール２０の一端部が垂れ下がることを抑制できる。
また、３個（複数）のＵ字バネ３０は、下側Ｕ字バネ３０Ｄと、上側Ｕ字バネ３０Ｕとを含んで構成される。このように可撓部を、各収容ユニット間に設けられた下側Ｕ字バネ３０Ｄと上側Ｕ字バネ３０Ｕとを含んで構成することによって、側面視において、Ｕ字バネ３０を収容ユニット２２の上下方向にはみ出させることなく（図３参照）、接続モジュール２０の一端部が垂れ下がることを抑制できる。Ｕ字バネ３０を収容ユニット２２の上下方向にはみ出させないことによって、Ｕ字バネ３０によって接続モジュール２０の高さ方向（図３の矢印Ｚ方向）の寸法を増加させることがなく、それは、ひいては蓄電モジュールＭ１の小型化に寄与する。
また、複数のＵ字バネ３０は、図５に示されるように、壁部２２Ｗに接続する基端部３２の位置が壁部の高さ方向の中心線ＬＣに対して対称となるように、配置されている。具体的には、２個の上側Ｕ字バネ３０Ｕが、その基端部３２Ｕが壁部２２Ｗの上端の両端部に位置するように、それぞれ設けられている。また、１個の下側Ｕ字バネ３０Ｄが、その基端部３２Ｄが壁部２２Ｗの下端の中央部に位置するように、設けられている。そのため、３個という少ない個数のＵ字バネ３０の構成において、連結された複数の収容ユニットの捩じれ方向（図８の矢印Ｒ１またはＲ２方向）への撓（しな）りを抑制しつつ、接続モジュールの垂れ下がりを抑制することができる。複数のＵ字バネ３０が、例えば、図８に示されるように、対称配置されていない場合、捩じれ方向への撓りが生じ易くなる。捩じれ方向への撓りが生じると、収容ユニット２２に回転力が働き、収容ユニット２２の取り付け作業を煩雑化させる要因となる。
＜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、下側Ｕ字バネ３０ＤのＵ字部３１の長さ（バネ長）ＬＤと上側Ｕ字バネ３０ＵのＵ字部３１の長さ（バネ長）ＬＵを同一とする例を示したが、これに限られない。図９Ａおよび図９Ｂに示されるように、下側Ｕ字バネ３０Ｄのバネ長ＬＤを、上側Ｕ字バネ３０Ｕのバネ長ＬＵよりも長くなるように構成してもよい。
この場合、下側Ｕ字バネのバネ長ＬＤを、上側Ｕ字バネのバネ長ＬＵよりも長くすることによって、バネ長ＬＤとバネ長ＬＵとが同一の場合と同一の加重が収容ユニット２２に掛かった際に、上側Ｕ字バネのＵ字部３１の開口度が下側Ｕ字バネのＵ字部３１の開口度より小さくなる。それによって、Ｕ字部３１のバネ長ＬＤとバネ長ＬＵとが同一の場合と比べて、接続モジュール２０の下方への撓り量を上方への撓り量より少なくすることができる。そのため、接続モジュールの垂れ下がりをより抑制することができる。
（２）上記実施形態では、下側Ｕ字バネ３０Ｄのバネ幅ＷＤと上側Ｕ字バネ３０Ｕのバネ幅ＷＵを同一とする例を示したが、これに限られない。図１０に示されるように、上側Ｕ字バネ３０Ｕのバネ幅ＷＵを、下側Ｕ字バネ３０Ｄのバネ幅ＷＤよりも広くなるように構成してもよい。
この場合、上側Ｕ字バネのバネ幅ＷＵを、下側Ｕ字バネのバネ幅ＷＤよりも広くすることによって、上側Ｕ字バネ３０Ｕのバネ力（Ｕ字部３１の開口度を維持しようとする力）が下側Ｕ字バネ３０Ｄのバネ力より強くなり、上側Ｕ字バネのＵ字部３１の開口度が下側Ｕ字バネのＵ字部３１の開口度より小さくなる。それによって、上記バネ長Ｌを同一としない場合と同様に、接続モジュールの下方への撓り量を上方への撓り量より少なくすることができる。そのため、接続モジュールの垂れ下がりをより抑制することができる。
（３）上記実施形態では、Ｕ字バネ３０は下側Ｕ字バネ３０Ｄと上側Ｕ字バネ３０Ｕとを含む例を示したが、これに限られない。例えば、Ｕ字バネ３０は、下側Ｕ字バネ３０Ｄのみによって構成されてもよい。
この場合であっても、高さ方向における位置が異なる少なくとも２個の下側Ｕ字バネ３０Ｄを含む構成によって、高さ方向における位置が同一の複数のＵ字バネの構成と比べて、接続モジュールの垂れ下がりを抑制することができる。要は、複数のＵ字バネが、高さ方向における位置が異なる少なくとも２個のＵ字バネを含む構成であればよい。
１０…蓄電素子群
１１…蓄電素子
１４Ａ…正極電極端子
１４Ｂ…負極電極端子
２０…接続モジュール
２０Ａ…第１接続モジュール（接続モジュール）
２０Ｂ…第２接続モジュール（接続モジュール）
２１…バスバー
２２…収容ユニット
２２Ｗ…壁部
３０…Ｕ字バネ
３０Ｄ…下側Ｕ字バネ（Ｕ字バネ）
３０Ｕ…上側Ｕ字バネ（Ｕ字バネ）
３１…Ｕ字バネのＵ字部
３１Ａ…Ｕ字部の開口部
３２…Ｕ字バネの基端部
Ｍ１…蓄電モジュール

Claims (6)

  1. 正極およ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接続モジュールであって、
    前記電極端子間に接続されるバスバーと、
    前記バスバーを絶縁して収容する複数の箱状の収容ユニットと、
    隣接する収容ユニットの対向する一対の壁部の間にそれぞれ設けられ、側面視でＵ字状を成し、前記隣接する収容ユニット間の距離を伸縮可能に前記隣接する収容ユニットを連結する複数のＵ字バネと、を備え、
    各Ｕ字バネは、Ｕ字部と、前記Ｕ字部の両端に位置し前記一対の壁部に接続する一対の基端部とを含み、
    前記複数のＵ字バネは、前記一対の壁部に設けられた状態の側面視において、前記一対の基端部の、高さ方向における位置が異なる少なくとも２個のＵ字バネを含む、接続モジュール。
  2. 請求項１に記載の接続モジュールにおいて、
    前記複数のＵ字バネは、前記一対の壁部に設けられた状態の側面視において、前記Ｕ字部の開口部が下側を向く下側Ｕ字バネと、前記Ｕ字部の開口部が上側を向く上側Ｕ字バネとを含む、接続モジュール。
  3. 請求項２に記載の接続モジュールにおいて、
    前記下側Ｕ字バネのバネ長は、前記上側Ｕ字バネのバネ長よりも長い、接続モジュール。
  4. 請求項２または請求項３のいずれか一項に記載の接続モジュールにおいて、
    前記上側Ｕ字バネのバネ幅は、前記下側Ｕ字バネのバネ幅よりも広い、接続モジュール。
  5. 請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の接続モジュールにおいて、
    前記上側Ｕ字バネは、平面視において前記壁部の両端部にそれぞれ設けられ、
    前記下側Ｕ字バネは、平面視において前記壁部の中央部に１個設けられている、接続モジュール。
  6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の接続モジュールにおいて、
    前記複数のＵ字バネは、前記壁部に接続する前記基端部の位置が前記壁部の高さ方向の中心線に対して対称となるように、配置されている、接続モジュール。
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