JP5672188B2 - 電池配線モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電池配線モジュールに関する。

電気自動車やハイブリッド車用の電池モジュールは、正極及び負極の電極端子を有する単電池が複数個並んで配列されており、隣り合う単電池の電極端子間がバスバー（接続部材）で接続されることにより複数の単電池が直列や並列に接続されるようになっている。
ここで、下記特許文献１のように、合成樹脂製の複数の接続ユニットにそれぞれ接続部材を収容し、隣り合う接続ユニットを連結することにより、複数の接続部材を一体的に装着することが考えられた。

この特許文献１の電池接続アセンブリ（電池配線モジュール）は、接続ユニットに、接続部材の周縁に沿って接続部材を包囲する壁部（仕切り壁）が設けられており、この壁部により接続部材を外部と絶縁するようになっている。

特開２０１０−１７０８８４号公報

ところで、電池配線モジュールの接続部材は、一般に銅又は銅合金等の金属材料が用いられているが、この金属材料の使用量を少なくすることができれば、材料費を抑えることができ、製造コストを低減することが可能となる。

一方、仕切り壁が接続部材を包囲する領域を小さくすることができれば、仕切り壁に応じて接続部材も小さいものとなるため、接続部材の金属材料の使用量を少なくして製造コストを低減することが可能である。
ここで、接続部材は、一般に電池配線モジュールの単電池への取付けの際にボルト等の締結部材で締結されるようになっている。そのため、仕切り壁が接続部材を包囲する領域内は、締結の際にボルトの頭部を嵌め込むソケット等の工具を挿入可能なスペースが必要があり、仕切り壁が包囲する領域を小さくして接続部材の金属材料の使用量を少なくすることは容易ではない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、製造コストを低減させることが可能な電池配線モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る電池配線モジュールは、正極及び負極の電極部を有する複数の単電池の隣り合う電極部に接触して前記電極部間を電気的に接続する金属製の接続部材が樹脂プロテクタに保持されてなる電池配線モジュールであって、前記樹脂プロテクタは、前記接続部材を外部と仕切る仕切り壁を備えており、前記接続部材には、前記仕切り壁の内側の領域のうち所定の領域について肉抜きした肉抜き部が形成されており、前記肉抜き部は、前記接続部材の縁部を切欠いた切欠きであるとともに、前記接続部材のうち、当該接続部材が隣り合う前記電極部間を接続している接続方向の中間部を基準とした端部側を肉抜きしており、前記樹脂プロテクタには、前記肉抜きされた所定の領域に配されて前記接続部材を位置決めする位置決め部が設けられており、前記位置決め部は、前記肉抜き部のうち、前記接続方向と直交する幅方向の中間部を位置決めするところに特徴を有する。
本構成によれば、前記接続部材には、前記仕切り壁の内側における所定の領域について肉抜きした肉抜き部が形成されているため、仕切り壁の内側の領域のうち、肉抜きされた所定の領域の面積に応じて接続部材の材料費を低減することができる。よって、電池配線モジュールの製造コストを低減することができる。
また、肉抜きされた所定の領域を使用して、位置決め部により接続部材を位置決めすることができる。
また、例えば肉抜き部を貫通孔とする場合と比較して、肉抜き部の成形を容易にすることができる。また、比較的電流が流れる割合の少ない部分を肉抜き部とすることが容易になる。
また、比較的電流が流れる割合の少ない部分を肉抜き部とすることができるため、接続部材の電気抵抗を増加させることなく、接続部材の材料費を低減することが可能になる。

上記構成に加えて、以下の構成を有すればより好ましい。

・前記位置決め部は、前記接続部材を超えない高さで形成されている。
このようにすれば、例えば、接続部材を締結するための工具が仕切り壁の内側に挿入されたとしても、工具が位置決め部に接触することを防止できる。

・前記肉抜き部は、前記接続部材のうち前記各電極部と接触する一対の接触部の領域及び前記一対の接触部の領域を結ぶ領域を除いた部分に設けられている。
より電流が流れる割合の少ない部分を肉抜き部とすることができるため、接続部材の電気抵抗を増加させることなく、接続部材の材料費を低減することが可能になる。

本発明によれば、電池配線モジュールの製造コストを低減させることが可能となる。

実施形態１に係る電池配線モジュールが取り付けられた電池モジュールを示す平面図 図１のＡ−Ａ断面図 複数の単電池が並べられた状態を表した平面図 電池配線のジュールを示す平面図 図４のＢ−Ｂ断面図 実施形態２に係る電池配線モジュールを示す平面図 参考例の電池配線モジュールを示す平面図

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１を図１〜図５を参照しつつ説明する。
実施形態１の電池配線モジュール２０は、図１に示すように、複数の単電池１１を並べて構成された単電池群に取付けられて電池モジュール１０を構成するものであり、この電池モジュール１０は、例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車等の駆動源として使用される。以下では、前後方向については図１の下方を前方、上方を後方とし、図１の紙面手前側を上方、紙面奥方を下方として説明する。

（電池モジュール１０）
電池モジュール１０は、横並びに配列された複数個の単電池１１と、複数個の単電池１１に取付けられる電池配線モジュール２０とを備えて構成されている。
単電池１１は、図３に示すように、内部に図示しない発電要素が収容された直方体状の本体部の上端面から垂直に突出する電極部１２Ａ，１２Ｂ（正極を１２Ａ，負極を１２Ｂとして図示）とを有する。

電極部１２Ａ，１２Ｂは、共に、ナット状であって、金属製の導体部１３の外周を樹脂部１４が包囲して構成されており、その上端部（先端部）は、樹脂部１４の上端から上方に所定寸法突出した導体部１３が露出している。この露出した導体部１３は、上面（先端面）が平坦な長方形状であり、中心部に締結部材であるボルトＢＴと螺合するネジ孔１５が形成されている。

各単電池１１の極性（正負）の向きは、互いに隣り合う単電池１１が逆向きになるように配置されており、これにより、互いに異極の電極部１２Ａ，１２Ｂが隣り合うように構成されている。これら複数の単電池１１は図示しない保持板によって固定されている。

（電池配線モジュール２０）
電池配線モジュール２０は、図４に示すように、左右に隣り合う電極部１２Ａ，１２Ｂ間を接続する複数の接続部材２１と、接続部材２１を保持する合成樹脂製の樹脂プロテクタ２４とを備えて構成されている。
接続部材２１は、銅、銅合金、アルミニウム等の金属からなり、概ね長方形の板状をなしており、その四隅の位置（角部）は、丸みを帯びている。この接続部材２１は、ボルトＢＴの軸部が挿通される一対の円形状の挿通孔２２，２２を有する。

この接続部材２１の左右方向（接続方向）の端縁（端部）は、後述する仕切り壁２８の内側の領域のうち、左右の両端側の所定の領域に相当する部分が切欠かれた形状の肉抜き部２３（切欠部）とされている。
この肉抜き部２３は、仮に仕切り壁２８の内側の全体に接続部材２１を形成した場合に、接続部材２１のうち電流が流れる割合が少ない部分について肉抜きした（切欠きを設けた）肉抜き部２３とするようになっている。

具体的には、肉抜き部２３は、接続部材２１のうち電極部１２Ａ，１２Ｂと接触する一対の接触部２１Ａ，２１Ａ（接続部材２１のうち電極部１２Ａ，１２Ｂが接触する領域。図４参照）及び一対の接触部２１Ａ，２１Ａを結ぶ領域２１Ｂを、電流が多く流れる領域と想定し、これらの領域を除いた比較的流れる電流が少ないと想定される部分に接続部材２１を肉抜きした肉抜き部２３を設けている。

なお、電池配線モジュール２０には、図４には表されていないが、単電池１１の電圧を検知するための電圧検知端子（図示しない）を接続部材２１に重ねて配することができる。電圧検知端子は、長方形状の平板の後方に電線が圧着されており、この電線は、図示しない電池ＥＣＵに導かれる。この電池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、単電池１１の電圧・電流・温度等の検知、各単電池１１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。
また、単電池１１の直列接続の端部に位置する電極部１２Ａ，１２Ｂには、図示はしないが、外部のインバータ等に連なる端子が接続される。

（樹脂プロテクタ２４）
樹脂プロテクタ２４は、各接続部材２１を保持する複数の保持部２５を有する。
複数の保持部２５は樹脂プロテクタ２４の前側及び後側にそれぞれ左右に並んで設けられており、共に、図５に示すように、接続部材２１が載置される底板２６と、接続部材２１を外部と仕切る仕切り壁２８と、仕切り壁２８から突出し接続部材２１を左右方向の両側から位置決めする位置決め部３２とを有する。

底板２６は、仕切り壁２８の幅方向の中間部において前後の仕切り壁２８間を連結している。この中間部の底板２６の両側は、底板２６が形成されておらず、電極部１２Ａ，１２Ｂが進入可能な開口部２７とされている。
仕切り壁２８は、接続部材２１の周囲に角筒状に立設されており、工具等が接続部材２１やボルトＢＴに接触して短絡することを防止するために、工具等の接触が防止される高さで接続部材２１を包囲している。

より詳しくは、仕切り壁２８は、接続部材２１の接続方向に延出された一対の対向壁２８Ａ，２８Ａと、一対の対向壁２８Ａ，２８Ａを連ねる一対の側壁２８Ｂ，２８Ｂとから形成されている。
この仕切り壁２８が仕切る領域の大きさは、図４に示すように、電池配線モジュール２０の複数の単電池１１への取付けの際に締結部材であるボルトＢＴの頭部を嵌め込むソケットＳＴが挿入できる大きさである。

仕切り壁２８には、仕切り壁２８の内面側から仕切り壁２８を肉薄にした肉薄部３１が設けられている。肉薄部３１は、ソケットＳＴの周縁部が仕切り壁２８に当接しないように設けられており、仕切り壁２８の上端からソケットＳＴが進入しうる所定の高さ（図２のＣ−Ｃ）までの部分を含むように設けられている。

仕切り壁２８の各対向壁２８Ａ，２８Ａには、図５に示すように、接続部材２１の離脱を規制する離脱規制片２９が設けられている。離脱規制片２９は、仕切り壁２８の対向壁２８Ａ，２８Ａにコ字状の切欠き３０を設けることにより、前後方向に撓み変形可能に構成されており、下端側に向けて厚み寸法が傾斜状に大きく形成されている。そして、接続部材２１が離脱規制片２９の爪状の部分の下側に配されることで接続部材２１の離脱が規制される。

位置決め部３２は、接続部材２１の高さ位置とほぼ同じ位置において、仕切り壁２８の内面から内方側に水平に突出している。
位置決め部３２の突出寸法は、接続部材２１の側縁の直線状の端面にほぼ隙間なく密着する寸法である。位置決め部３２の厚みは、突出寸法の全長に亘ってほぼ一定の厚みであって、接続部材２１の厚み寸法よりわずかに薄い厚み寸法とされている。このように形成された位置決め部３２は、図４に示すように、仕切り壁２８の内側の領域において、ソケットＳＴが進入しうる範囲内に配される。しかしながら、この範囲に位置決め部３２を形成したとしても、位置決め部３２は、図２のＣ−Ｃの高さまでしか下降しないソケットＳＴの下端よりも低い位置に上端３２Ａを有するためソケットＳＴに接触することはない。

なお、仕切り壁２８のうち、位置決め部３２よりも下方側は、内周面が開口部２７の孔縁を構成する電極保護壁３３とされており、電極部１２Ａ，１２Ｂの先端側を電極保護壁３３の内側に収容して保護する。
また、樹脂プロテクタ２４には、図４に示すように、単電池１１の直列接続の端部に位置する電極部１２Ａ，１２Ｂに外部の端子を接続するための接続部３５が複数並んだ保持部２５の端部側に連なって設けられている。
さらに、樹脂プロテクタ２４には、複数の保持部２５に沿って電線通し溝３４が設けられており、電圧検知端子が装着された場合には電圧検知端子に連なる電線が電線通し溝３４に通される。この樹脂プロテクタ２４は、複数の連結ユニット（図示しない）を互いに左右に連結して構成されており、複数の連結ユニットを連結することにより、各連結ユニットに設けられた電線通し溝３４が連なる。

次に、電池配線モジュール２０の組み付けについて説明する。
複数の連結ユニットを左右に連結して樹脂プロテクタ２４を形成する。
次に、接続部材２１が一対の位置決め部３２の間に挟まれるように、離脱規制片２９を撓み変形させ、接続部材２１を底板２６に載置すると、離脱規制片２９が復元変形し、離脱規制片２９の爪が接続部材２１の縁部の上方に配される。このとき、接続部材２１の左右の側縁の肉抜き部２３については、一対の位置決め部３２の間にほぼ隙間なく挟まれて位置決めされた状態となる。なお、この後、電線の端末に接続された図示しない電圧検知端子を接続部材２１に重ねて装着してもよい。これにより、電池配線モジュール２０が形成される（図４，図５）。

次に、複数の単電池１１の電極部１２Ａ，１２Ｂのネジ孔１５を接続部材２１の挿通孔２２，２２の位置に合わせて電池配線モジュール２０を複数の単電池１１に装着する。
ぞして、接続部材２１の挿通孔２２，２２にボルトＢＴの軸部を通し、ボルトＢＴの頭部をソケットＳＴに嵌めてソケットＳＴを回転させることにより、接続部材２１が電極部１２Ａ，１２Ｂにボルト締めされる。これにより、電池モジュール１０が形成される（図１）。

上記実施形態の構成によれば、以下の作用・効果を奏する。
（１）正極及び負極の電極部１２Ａ，１２Ｂを有する複数の単電池１１の隣り合う電極部１２Ａ，１２Ｂに接触して電極部１２Ａ，１２Ｂ間を電気的に接続する金属製の接続部材２１が樹脂プロテクタ２４に保持されてなる電池配線モジュール２０であって、樹脂プロテクタ２４は、接続部材２１を外部と仕切る仕切り壁２８を備えており、接続部材２１には、仕切り壁２８の内側の領域のうち所定の領域について肉抜きした肉抜き部２３が形成されている。
本実施形態によれば、接続部材２１には、仕切り壁２８の内側における所定の領域について肉抜きした肉抜き部２３が形成されているため、仕切り壁２８の内側の領域のうち、肉抜きされた所定の領域の面積に応じて接続部材２１の材料費を低減することができる。よって、電池配線モジュール２０の製造コストを低減することができる。

（２）樹脂プロテクタ２４には、肉抜きされた所定の領域に配されて接続部材２１を位置決めする位置決め部３２が設けられている。
このようにすれば、肉抜きされた所定の領域を使用して、位置決め部３２により接続部材２１を位置決めすることができる。

（３）位置決め部３２は、接続部材２１を超えない高さで形成されている。
このようにすれば、例えば、接続部材２１を締結するための工具が仕切り壁２８の内側に挿入されたとしても、工具が位置決め部３２に接触することを防止できる。

（４）肉抜き部２３は、接続部材２１の縁部を切欠いた切欠きである。
このようにすれば、例えば肉抜き部２３を貫通孔とする場合と比較して、肉抜き部２３の成形を容易にすることができる。また、比較的電流が流れる割合の少ない部分を肉抜き部２３とすることが容易になる。

（５）肉抜き部２３は、接続部材２１の接続方向における端部側を肉抜きしている。
比較的電流が流れる割合の少ない部分を肉抜き部２３とすることができるため、接続部材２１の電気抵抗を増加させることなく、接続部材２１の材料費を低減することが可能になる。

（６）肉抜き部２３は、接続部材２１のうち各電極部１２Ａ，１２Ｂと接触する一対の接触部２１Ａ，２１Ａ及び一対の接触部２１Ａ，２１Ａを結ぶ領域２１Ｂを除いた部分に設けられている。
比較的電流が流れる割合の少ない部分を肉抜き部２３とすることができるため、接続部材２１の電気抵抗を増加させることなく、接続部材２１の材料費を低減することが可能になる。

＜実施形態２＞
実施形態２について、図６を参照しつつ説明する。実施形態２の電池配線モジュール４０は、図６に示すように、実施形態１とは肉抜き部２３に対して縁部の切欠きを増やした肉抜き部４２を形成したものである。他の構成は、実施形態１と同一である。以下では、実施形態１と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

電極部１２Ａ，１２Ｂ間を接続する接続部材４１は、前後の端縁（接続部材の側縁）を切欠くことにより、前後方向の径（接続部材の幅寸法）を段差状に縮径した肉抜き部４２を形成している。この肉抜き部４２は、接続部材４１を段差状に縮径する段差部４３と、接続部材４１の前後方向の径（接続部材の幅寸法）を狭くした幅狭端部４４とからなり、段差部４３は、左右方向の位置が概ね挿通孔２２，２２の内側の端部とほぼ等しい位置とされている。幅狭端部４４は、接続部材４１のうち、電極部１２Ａ，１２Ｂと接触する長方形状の一対の接触部２１Ａ，２１Ａの外側（接触部２１Ａ，２１Ａの領域を侵食しない領域）に設けられる。

＜参考例＞
参考例について、図７を参照しつつ説明する。以下では、実施形態１と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
参考例の電池配線モジュール５０は、図７に示すように、肉抜き部５２を接続部材５１の前後の端縁（接続部材５１の接続方向の側縁）に設けるとともに、仕切り壁２８について、この肉抜き部５２の対応する位置に位置決め部５３を突出させたものである。

肉抜き部５２は、接続部材５１の前後の端部を左右方向に長い長方形状（段差状）に切り欠いて形成されている（接続部材２１の幅寸法を段差状に狭くして形成されている）。肉抜き部５２は、通し孔２２，２２の両側に計４箇所形成されている。
この肉抜き部５２の切欠き深さ（前後方向の径）は、接続部材５１のうち、電極部１２Ａ，１２Ｂと接触する長方形状の一対の接触部２１Ａ，２１Ａの領域に到達しない深さで切欠いている。

位置決め部５３は、接続部材５１の肉抜き部５２に対応する位置、具体的には、各対向壁２８Ａ，２８Ａの内方側に長方形状に突出している。位置決め部５３の突出寸法は、肉抜き部５２の接続部材５１の側面からの切欠き深さ寸法より僅かに小さい。位置決め部５３の上下方向の位置は肉抜き部５２の上下方向の位置と同じである。なお、位置決め部５３の角部は、テーパ状に角が取られている。

位置決め部５３の左右方向（接続部材５１の接続方向）の長さは、肉抜き部５２の左右方向の長さよりも小さくされており、位置決め部５３と肉抜き部５２との間には、左右方向にクリアランスが形成されている。このクリアランスにより、組み付け時において、接続部材５１の接続方向における寸法誤差が吸収される。

＜他の実施形態又は参考例＞
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、接続部材２１，４１，５１の縁部に肉抜き部２３，４２，５２を設けることとしたが、参考例として、これに限られない。例えば、参考例として、接続部材を貫通する貫通孔（図示しない）を肉抜き部としてもよい。この場合、貫通孔の形状は、円形状や長方形状等の種々の形状が可能である。また、貫通孔を形成する場合には、接続部材を位置決めする位置決め部として、例えば、貫通孔を通るピン状の位置決め部（図示しない）を設けて接続部材を位置決めするようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、接続部材２１，４１，５１を位置決めする位置決め部３２，５３を設けたが、参考例として、位置決め部３２，５３を設けないことも可能である。例えば、参考例として、仕切り壁２８の対向壁２８Ａ，２８Ａ又は側壁２８Ｂ，２８Ｂの間に接続部材２１，４１，５１を挟持することで、接続部材２１，４１，５１を所定の位置に保持するようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、位置決め部３２，５３の高さは、接続部材２１，４１，５１をとほぼ同じ高さとしたが、この高さに限られず、ソケットＳＴが挿入される範囲に設けられる位置決め部３２，５３の上端が接続部材２１，４１，５１の上面よりも上方であって、ソケットＳＴの下面に当接しない高さとしてもよい。

（４）実施形態１及び実施形態２では、側壁２８Ｂ，２８Ｂにおける前後方向の中間部から位置決め部３２，５３を突出させることとしたが、これに限られず、仕切り壁２８の内側のうち、側壁２８Ｂ，２８Ｂの中間部以外の他の部分から位置決め部を突出させるようにしてもよい。また、一箇所の肉抜き部２３，４２について１つの位置決め部３２，５３を設けるものに限らず、一箇所の肉抜き部２３，４２について複数の位置決め部を設けるようにしてもよい。

（５）上記実施形態では、接続部材２１，４１，５１は、異極の電極部１２Ａ，１２Ｂを接続（直列接続）するものとしたが、これに限られず、同極の電極部１２Ａ（１２Ｂ）を接続（並列接続）するものでもよい。例えば、上記実施形態の電池モジュール１０に更に別の単電池１１を並列接続し、この並列接続における同極の電極部１２Ａ，１２Ｂを複数の接続部材２１（４１，５１）で接続するようにしたものでもよい。

（６）電池モジュール１０を構成する単電池１１の数については、上記実施形態の個数（７個）に限られず、他の個数でもよい。また、電池配線モジュール２０についても単電池１１の個数に応じて適宜形状を変更することができる。
（７）上記実施形態では、複数の別体の連結ユニットを連結することにより樹脂プロテクタを構成したが、これに限られず、例えば、一枚の（一体型の）接続プレートで樹脂プロテクタを構成するものでもよい。

１０…電池モジュール
１１…単電池
１２Ａ，１２Ｂ…電極部
１３…導体部
１４…樹脂部
２０，４０，５０…電池配線モジュール
２１，４１，５１…接続部材
２１Ａ…接触部
２２…挿通孔
２３，４２，５２…肉抜き部
２４…樹脂プロテクタ
２５…保持部
２７…開口部
２８…仕切り壁
２８Ａ…対向壁
２８Ｂ…側壁
２９…離脱規制片
３２，５３…位置決め部
４３…段差部
ＢＴ…ボルト
ＳＴ…ソケット

Claims (3)

1. 正極及び負極の電極部を有する複数の単電池の隣り合う電極部に接触して前記電極部間を電気的に接続する金属製の接続部材が樹脂プロテクタに保持されてなる電池配線モジュールであって、
   前記樹脂プロテクタは、前記接続部材を外部と仕切る仕切り壁を備えており、
   前記接続部材には、前記仕切り壁の内側の領域のうち所定の領域について肉抜きした肉抜き部が形成されており、
   前記肉抜き部は、前記接続部材の縁部を切欠いた切欠きであるとともに、前記接続部材のうち、当該接続部材が隣り合う前記電極部間を接続している接続方向の中間部を基準とした端部側を肉抜きしており、
   前記樹脂プロテクタには、前記肉抜きされた所定の領域に配されて前記接続部材を位置決めする位置決め部が設けられており、
   前記位置決め部は、前記肉抜き部のうち、前記接続方向と直交する幅方向の中間部を位置決めする電池配線モジュール。
2. 前記位置決め部は、前記接続部材を超えない高さで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池配線モジュール。
3. 前記肉抜き部は、前記接続部材のうち各前記電極部と接触する一対の接触部の領域及び前記一対の接触部の領域を結ぶ領域を除いた部分に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電池配線モジュール。

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