JP6160543B2 - 配線モジュール - Google Patents

Description

本発明は、配線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電池モジュールは、一般に、多数の単電池を、バスバーを介して直列接続することにより構成されている。
このような電池モジュールの一例として、単電池を複数個並べてなる単電池群に、接続部材などを備えた電池用配線モジュールを取り付けて、組み立てるものが知られている（特許文献１を参照）。
特許文献１に記載された電池用配線モジュールは、樹脂プロテクタの所定の位置に保持された複数の接続部材等を備える。

特開２０１４−３５９７２号公報

電池用配線モジュールは、複数の単電池を接続するとともに、外部の他の機器等に電源を供給する役割を有しており、多くの場合、他の機器等に接続されて電源を供給する外部接続端子を備えている。

外部接続端子には、他の機器などと接続するための部材（外部接続のための部材）等がねじ止め等の方法により接続されるが、ねじ止め作業に伴って当該部材がねじ回り方向に回転することにより、当該部材が他の部材と干渉する位置に取り付けられることが懸念された。
本発明は、外部接続のための部材と他の部材との干渉を防止した蓄電モジュールを提供することを目的とする。

本発明は、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配線モジュールであって、他の機器と前記電極端子とを電気的に接続する外部接続端子を有する外部接続部材と、前記外部接続端子に対してねじ止めにより接続されるとともに、端部に電線が接続された端子部材と、を備え、前記外部接続部材および前記端子部材のうち、いずれか一方の部材には切欠部が形成されるとともに、他方の部材には前記切欠部内に配されて前記切欠部の端面に当接することで前記一方の部材に対する回転を規制する規制突部が形成され、前記外部接続部材の、前記切欠部または前記規制突部の中心軸は、前記外部接続端子の中心を通り前記切欠部または前記規制突部の中心軸と平行な方向の中心軸線に対して、前記端子部材がねじ止めされた状態で前記規制突部が当接する前記切欠部の端面から離れる方向にずれた位置に設定されている蓄電モジュールである。

本発明においては、外部接続部材および端子部材のうち、いずれか一方の部材には切欠部が形成されるとともに、他方の部材には切欠部の端面に当接することで一方の部材に対する回転を規制する規制突部が形成されている。したがって本発明によれば、端子部材を外部接続部材に対してねじ止めする際に端子部材が回転したとしても、一方の部材に形成された切欠部の端面に他方の部材に形成された規制突部が当接することにより回転が規制される。

ここで、外部接続部材の、切欠部または規制突部の中心軸が、外部接続端子の中心を通り切欠部または規制突部の中心軸と平行な方向の中心軸線と重なる位置に設定されている場合、ねじ止め作業に伴って端子部材がねじ回りに回転することにより、ねじ止め後の端子部材の傾き（端子部材の軸線と外部接続端子の中心軸線とのなす角）がねじ止め前よりも大きくなる場合がある。このような場合には、端子部材と他の部材との干渉が起こりやすくなることが懸念される。

しかしながら、本発明においては、外部接続部材の、切欠部または規制突部の中心軸は、外部接続端子の中心を通り切欠部または規制突部の中心軸と平行な方向の中心軸線に対してずれた位置であって、端子部材をねじ止めすることで、端子部材の軸線と外部接続端子の中心軸線とのなす角がねじ止め前よりも小さくなる位置に設定されている。したがって、ねじ止め操作に伴って端子部材がねじ止め方向に回転したとしても、端子部材の傾き（端子部材の軸線と外部接続端子の中心軸線とのなす角）が小さくなり他の部材と干渉しにくくなる。その結果、本発明によれば、外部接続のための部材と他の部材との干渉を防止した蓄電モジュールを提供することができる。

本発明は以下の構成であってもよい。
外部接続端子はボルト状をなす一方、端子部材の外部接続端子と接続される端子接続部には、外部接続端子を挿通する貫通孔が形成されていてもよい。
このような構成であると、ボルト状の外部接続端子を端子部材の貫通孔に挿通させるようにするだけで外部接続端子に端子部材を配置することができるので外部接続のための部材を接続する作業の作業効率が向上する。

前記端子部材のねじ止めが完了したときに、前記外部接続部材の前記切欠部の中心軸または前記規制突部の中心軸は、前記端子部材の軸線と平行に配される構成であってもよい。
このような構成とすると、端子部材のねじ止めが完了したときに、端子部材の傾きがほとんどない状態となるので、部材同士の干渉防止効果が高まる。

本発明によれば、外部接続のための部材と他の部材との干渉を防止した蓄電モジュールを提供することができる。

実施形態１の配線モジュールの斜視図 外部接続部材と端子部材との接続構造を示す部分平面図 端子部材を接続する前の外部接続部材の部分平面図 外部接続部材に対し端子接続部材をねじ止めする前の状態を示す部分平面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図４によって説明する。
本実施形態の配線モジュール１０は、複数並んだ蓄電素子（図示せず）の隣り合う電極端子間を接続部材１２で接続するものである。この配線モジュール１０を蓄電素子群に取り付けてなる蓄電モジュール（図示せず）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。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。

（蓄電素子）
蓄電素子群は蓄電素子を複数並べてなる。蓄電素子群を構成する蓄電素子は、内部に蓄電要素が収容された本体と、本体から外側方向に突出するボルト状の正極および負極の電極端子を有している。各蓄電素子の向きは、隣り合う電極端子の極性が反対になるように配置され、直列に接続されている。

本実施形態においては、蓄電素子は、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を用いることができる。本実施形態に係る蓄電素子としては、二次電池が用いられている。

（配線モジュール１０）
配線モジュール１０は、図１に示すように、蓄電素子の隣り合う電極端子間を接続する複数の接続部材１２と、蓄電素子の端部の電極端子に接続されるとともに他の機器（外部機器）と電気的に接続される外部接続端子１７を備えた外部接続部材１４と、接続部材１２および外部接続部材１４を保持する絶縁プロテクタ１１と、を有する。

（絶縁プロテクタ１１）
絶縁プロテクタ１１は、絶縁樹脂材料からなり、接続部材１２を保持する第１保持部２０と、外部接続部材１４を保持する第２保持部２５と、を備える。詳しくは、絶縁プロテクタ１１には、図１に示すように、長手方向に沿って並んだ複数の第１保持部２０が２列設けられており、２列の第１保持部２０の間には検知端子１３に接続された電線（図示せず）が収容される電線収容部３２が設けられている。絶縁プロテクタ１１の図１に示す左上の端部には第２保持部２５が１つ設けられており、第２保持部２５のすぐ隣には第１保持部２０が並んでいる。

第１保持部２０は、接続部材１２の長さに応じた長さで設けられており、底板上に載置した接続部材１２を包囲する角筒状の仕切り壁２１と、接続部材１２の離脱を規制する複数の離脱規制片２２とを有する。第１保持部２０の電極端子の配される位置には底板が設けられていない開口部（図示せず）が形成されている。

仕切り壁２１は、工具等が電極端子及び接続部材１２に接触して短絡することを防止できる高さで形成されている。離脱規制片２２は、仕切り壁２１にＣ字状の切欠きを設けることにより、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。

第２保持部２５は、図１に示すように、外部接続部材１４の形状に応じた長さで設けられ、外部接続部材１４の端子接続部１５が載置される底板（図示せず）と、外部接続部材１４を囲む保持壁２６と、外部接続部材１４の第２保持部２５からの離脱を規制する離脱規制片２７とを有する。第２保持部２５のうち、電極端子の配される位置には底板が設けられていない開口部（図示せず）が形成されている。

第２保持部２５の保持壁２６は、外部接続部材１４の端子接続部１５を囲んで形成され、保持壁２６の高さは、工具等が電極端子及び外部接続部材１４に接触して短絡することを防止できる高さに設定されている。離脱規制片２７の構成は、第１保持部２０と同様である。

第２保持部２５の隣りにはヒンジ２８を介して第２保持部２５を覆う箱状の蓋部２９が設けられている。蓋部２９には第２保持部２５の保持壁２６の外面に設けられた蓋係止突部３０に係止される係止受け部３１が設けられている。
第１保持部２０の仕切り壁２１および第２保持部２５の保持壁２６には検知端子１３の電線接続部１３Ｂを導出する端子導出孔２３が形成されている。

第１保持部２０と電線収容部３２との間には、検知端子１３に接続した電線を導出する電線導出溝２４が設けられている。電線導出溝２４は端子導出孔２３から連なっており、電線の飛び出しを防止する電線押さえ片２４Ａが設けられている。

電線収容部３２は各第１保持部２０側に形成された一対の側壁部３２Ａと一対の側壁部３２Ａをつなげる底壁部３２Ｂとを備える。一対の側壁部３２Ａには電線収容部３２に配された電線の飛び出しを防止する電線押さえ部３３が設けられている。

（接続部材１２）
接続部材１２は、長方形状をなし、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属からなる。接続部材１２には、電極端子が挿通される円形状の一対の挿通孔１２Ａが形成されている。

（検知端子１３）
接続部材１２および外部接続部材１４には、検知端子１３が重ねられて、ねじ止めにより電極端子に接続される。検知端子１３には電極端子が挿通される円形状の貫通孔１３Ａが形成されている。検知端子１３の端部には電線（図示せず）が接続されるようになっており、検知端子１３の電線が接続される電線接続部１３Ｂは端子導出孔２３から導出される。

（外部接続部材１４）
外部接続部材１４は、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属からなり、図１に示すように、Ｌ字状をなしている。外部接続部材１４は、直列接続の端部の電極端子に接続される端子接続部１５と、端子接続部１５から垂直方向に連なり他の機器に接続される外部接続端子１７が形成された外部接続部１６とを有する。

端子接続部１５は接続部材１２と並んで配されており、端子接続部１５の蓄電素子の電極端子に接続される一端部には円形状の挿通孔１５Ａが１つ形成されている。端子接続部１５には検知端子１３が重ねられ接続される。

外部接続部１６にはボルト状の外部接続端子１７が形成されており、インバータ等の外部機器（他の機器）に電気的に接続される。外部接続部１６には図３に示すように、切欠部１８が形成されている。切欠部１８の中心軸（Ｙ−Ｙ線）は外部接続端子１７の中心Ｚを通り切欠部１８の中心軸（Ｙ−Ｙ線）と平行な方向の中心軸線（Ｘ−Ｘ線）に対してずれた位置に設定されている。
詳しくは、切欠部１８の中心軸（Ｙ−Ｙ線）は、端子部材４０をねじ止めすることで、端子部材４０の軸線（Ｐ−Ｐ線）と外部接続端子１７の中心軸線（Ｘ−Ｘ線）とのなす角Ｑがねじ止め前よりも小さくなる位置に設定されている。

（端子部材４０）
本実施形態の配線モジュール１０は、外部接続端子１７に対してねじ止めにより接続されるとともに、端部に電線４４が接続された端子部材４０を備える。端子部材４０は銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属からなる。

端子部材４０は、図２及び図４に示すように、筒状をなし電線４４が接続された電線接続部４３と外部接続端子１７と接続される端子接続部４１とを有する。端子部材４０の端子接続部４１には、外部接続端子１７を挿通する円形の貫通孔４１Ａが設けられている（図３および図４を参照）。

また端子接続部４１には外側方向に突出し、外部接続部材１４の切欠部１８の端面に当接して、外部接続部材１４に対する端子部材４０の回転を規制する規制突部４２が設けられている。端子部材４０の規制突部４２は、図２および図４に示すように、外部接続部材１４の切欠部１８内に配される。

端子部材４０は、図２に示すように、外部接続部材１４の切欠部１８の中心軸（Ｙ−Ｙ線）が端子部材４０の軸線（Ｐ−Ｐ線）と平行になるように配されている。

（配線モジュール１０の組み付け方法）
次に、配線モジュール１０の組み付け方法について説明する。
検知端子１３を取り付けた各接続部材を絶縁プロテクタ１１の第１保持部２０の底板に載置して収容・保持させる。また、検知端子１３を取り付けた外部接続部材１４の端子接続部１５を、第２保持部２５の底板に載置して収容・保持させる。このとき、接続部材１２および外部接続部材１４を各保持部２０，２５内に嵌め入れると、離脱規制片２２，２７が撓み変形し、接続部材１２および外部接続部材１４が離脱規制片２２，２７よりも蓄電素子側に至ると離脱規制片２２，２７が弾性復帰して、各接続部材１２および外部接続部材１４が各保持部２０，２５の外に離脱しないように保持される。次に、サーミスタ等を接続する。

次に、他の機器に接続した端子部材４０を外部接続部材１４に取り付ける。具体的には、まず、端子部材４０の貫通孔４１Ａを外部接続端子１７に挿通させて端子部材４０の端子接続部４１を外部接続部１６に重ねた後、端子部材４０の規制突部４２を外部接続部１６の切欠部１８に配する。
端子部材４０が外部接続端子１７に対してねじ止めされる前の状態においては、図４に示すように、端子部材４０が、絶縁プロテクタ１１の第１保持部２０側に傾いている。

次に、外部接続端子１７にネジ部材４５を取り付けて端子部材４０を外部接続端子１７に対してねじ止めにより接続すると、ネジ部材４５を右回りに回動する操作に伴って、端子部材４０が外部接続部材１４に対して右回りに回動する。端子部材４０のねじ止めが完了し、外部接続部材１４の切欠部１８の端面に端子部材４０の規制突部４２が当接すると、外部接続部材１４の切欠部１８の中心軸（Ｙ−Ｙ線）が、端子部材４０の軸線（Ｐ−Ｐ線）と平行に配されるとともに端子部材４０が外部接続部材１４に対して回転規制される（図２を参照）。このとき端子部材４０の軸線（Ｐ−Ｐ線）と外部接続端子１７の中心軸線（Ｘ−Ｘ線）とは平行に配されるので、端子部材４０の軸線（Ｐ−Ｐ線）と外部接続端子１７の中心軸線（Ｘ−Ｘ線）とのなす角Ｑは０°である。

外部接続端子１７と他の機器との接続作業が終了したら、配線モジュール１０を複数の蓄電素子を並べてなる蓄電素子群に装着して接続部材１２と電極端子とをねじ止めにより接続する。配線モジュール１０の蓄電素子群への組み付けが完了すると、蓄電モジュールが得られる。

（本実施形態の作用・効果）
本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏する。
本実施形態においては、外部接続部材１４には切欠部１８が形成されるとともに、端子部材４０には切欠部１８の端面に当接することで一方の部材に対する回転を規制する規制突部４２が形成されているので、端子部材４０を外部接続部材１４に対してねじ止めする際に端子部材４０が回転したとしても、外部接続部材１４に形成された切欠部１８の端面に端子部材４０に形成された規制突部４２が当接することにより回転が規制される。

ここで、外部接続部材１４の切欠部１８の中心軸（Ｙ−Ｙ線）と、外部接続端子１７の中心軸線（Ｘ−Ｘ線）とが重なる位置に設定されている場合、ねじ止め作業に伴い端子部材４０が右回りに回転することにより、ねじ止め後の端子部材４０の傾き（端子部材４０の軸線と外部接続端子１７の中心軸線とのなす角Ｑ）がねじ止め前よりも大きくなって、端子部材４０と他の部材との干渉が起こりやすくなることが懸念される。

しかしながら、本実施形態においては、外部接続部材１４の切欠部１８の中心軸（Ｙ−Ｙ線）が外部接続端子１７の中心軸線（Ｘ−Ｘ線）に対してずれた位置であって、端子部材４０をねじ止めすることで、端子部材４０の軸線（Ｐ−Ｐ線）と外部接続端子１７の中心軸線（Ｘ−Ｘ線）とのなす角Ｑがねじ止め前よりも小さくなる位置に設定されている。
したがって、ねじ止め操作に伴って端子部材４０がねじ止め方向に回転したとしても、端子部材４０の傾き（端子部材４０の軸線と外部接続端子１７の中心軸線とのなす角Ｑ）が小さくなり他の部材と干渉しにくくなる。その結果、本実施形態によれば、端子部材４０（外部接続のための部材の一例）と他の部材との干渉を防止した蓄電モジュールを提供することができる。

また、本実施形態によれば、外部接続端子１７はボルト状をなす一方、端子部材４０の端子接続部４１には、外部接続端子１７を挿通する貫通孔４１Ａが形成されているから、ボルト状の外部接続端子１７を端子部材４０の貫通孔４１Ａに挿通させるようにするだけで外部接続端子１７に端子部材４０を配置することができるので端子部材４０を外部接続端子１７に接続する作業の作業効率が向上する。

また、本実施形態によれば、端子部材４０のねじ止めが完了したときに、外部接続部材１４の切欠部１８の中心軸（Ｙ−Ｙ線）は、端子部材４０の軸線（Ｐ−Ｐ線）と平行に配されるので、部材同士の干渉防止効果が高まる。

＜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）上記実施形態では外部接続部材１４に切欠部１８が形成され、端子部材４０に規制突部４２が形成された例を示したが、外部接続部材に規制突部が形成され、端子部材に切欠部が形成されていてもよい。
（２）上記実施形態では、ボルト状の外部接続端子１７を示したが、内部にねじ部が形成されたナット状の外部接続端子を備えるものであってもよい。
（３）上記実施形態では、端子部材４０のねじ止めが完了したときに、外部接続部材１４の切欠部１８の中心軸（Ｙ−Ｙ線）が、端子部材の軸線（Ｐ−Ｐ線）と平行に配される構成を示したが、これに限定されない。

１０…配線モジュール
１４…外部接続部材
１６…外部接続部
１７…外部接続端子
１８…切欠部
４０…端子部材
４１…端子接続部
４１Ａ…貫通孔
４２…規制突部
４３…電線接続部
４４…電線
４５…ネジ部材
Ｐ−Ｐ…端子部材の軸線
Ｑ…端子部材の軸線と外部接続端子の中心軸線とのなす角
Ｘ−Ｘ…外部接続端子の中心軸線
Ｙ−Ｙ…切欠部の中心軸
Ｚ…外部接続端子の中心

Claims (3)

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配線モジュールであって、
   他の機器と前記電極端子とを電気的に接続する外部接続端子を有する外部接続部材と、
   前記外部接続端子に対してねじ止めにより接続されるとともに、端部に電線が接続された端子部材と、を備え、
   前記外部接続部材および前記端子部材のうち、いずれか一方の部材には切欠部が形成されるとともに、他方の部材には前記切欠部内に配されて前記切欠部の端面に当接することで前記一方の部材に対する回転を規制する規制突部が形成され、
   前記外部接続部材の、前記切欠部または前記規制突部の中心軸は、前記外部接続端子の中心を通り前記切欠部または前記規制突部の中心軸と平行な方向の中心軸線に対して、前記端子部材がねじ止めされた状態で前記規制突部が当接する前記切欠部の端面から離れる方向にずれた位置に設定されている配線モジュール。
2. 前記外部接続端子はボルト状をなす一方、前記端子部材の前記外部接続端子と接続される端子接続部には、前記外部接続端子を挿通する貫通孔が形成されている請求項１に記載の配線モジュール。
3. 前記端子部材のねじ止めが完了したときに、前記外部接続部材の前記切欠部の中心軸または前記規制突部の中心軸は、前記端子部材の軸線と平行に配される請求項１または請求項２に記載の配線モジュール。

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