JP6245159B2 - 電池配線モジュール - Google Patents

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Description

本明細書に開示される技術は、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においては、正極および負極の電極端子を有する複数の単電池が並んで配されており、これら複数の単電池を電気的に接続するために、電池配線モジュールが用いられている。電池配線モジュールは、例えば、隣り合う正極の電極端子（正極端子）および負極の電極端子（負極端子）を接続する複数のバスバーが、合成樹脂製の基板部に一括に保持された形態をなしている。
この種の電池モジュールにおいては、各単電池の状態が検知されるようになっている。その一例として、各単電池の端子電圧を測定するための検知電線を接続した複数の検知端子を個々のバスバーに重ね合わせ、電池配線モジュールの外に導出して、例えばＥＣＵ等により電圧検知を行う構成が知られている。
特開２０１３−９７９６２号公報
このような電池配線モジュールにおいては、検知電線が外部から強い力で引っ張られた場合に、検知電線と接続されている検知端子が位置ずれを生じる虞がある。このように検知端子に位置ずれが発生すると、例えばボルト締結等で接続を行う場合、位置ずれが原因で電極端子との接続作業が行い難くなるという問題があった。
本明細書に開示された技術は、検知電線および端子の位置ずれが生じ難い電池配線モジュールを提供することを目的とするものである。
本明細書に開示される技術は、正極及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電池配線モジュールであって、前記電極端子と電気的に接続される端子と、前記端子に電気的に接続されて前記単電池の状態を検知する検知電線と、 前記端子を収容する端子収容部と、前記検知電線を収容する電線収容溝と、前記端子収容部および前記電線収容溝を連通して前記端子に接続された前記検知電線を前記電線収容溝内に引き出す通し溝と、を備える樹脂プロテクタと、を備えてなり、前記検知電線は前記樹脂プロテクタに配策された状態において前記電線収容溝内または前記通し溝内の少なくとも２箇所以上で曲げられ、その曲がった状態が保持されており、前記通し溝は第１屈曲部および第２屈曲部を有しており、前記検知電線は少なくとも前記第１屈曲部および前記第２屈曲部において屈曲されている。
上記構成によれば、検知電線が少なくとも２箇所以上で曲げられ、その曲がった状態が保持されることにより、検知電線の配索方向に沿った動きが抑制され、検知電線と接続されている端子の位置ずれも抑制される。もって、電池配線モジュールの単電池群への組み付け作業の効率を向上させることができる。
上記電池配線モジュールは、例えば以下の具体的構成を有してもよい。
電線収容溝を一対の溝壁部および底部により構成し、底部に当該底部と沿う面において電線収容溝の伸び方向と交差する方向に延びる一対の湾曲リブを突出して設けるとともに、電線収容溝の伸び方向における一対の湾曲リブの間に、電線収容溝内に配索された検知電線が電線収容溝からはみ出すことを抑制する押さえ片を溝壁部から突出して設ける構成としてもよい。
これらの構成により、検知電線を樹脂プロテクタ内において少なくとも２箇所以上で曲げた状態とし、その曲げた状態を保持することができる。
端子は、端子収容部内において移動可能に保持される構成としてもよい。
このような構成によれば、単電池群や電池配線モジュールの製造公差や組み付け公差を吸収することが可能となり、電気的接続を確実に行うことができる。
本明細書に開示された技術によれば、検知電線が引っ張られた場合でも、検知電線および端子の位置ずれが生じ難い電池配線モジュールが得られる。
一実施形態の電池配線モジュールの斜視図 樹脂プロテクタの斜視図 樹脂プロテクタの平面図 電池配線モジュールの平面図 同じく一部拡大平面図 図４のＡ−Ａ断面図 端子ユニットの斜視図 同じく平面図 同じく背面図 図９のＢ−Ｂ断面図 図９のＣ−Ｃ断面図 バスバー接続端子の斜視図 電線接続端子の斜視図 ヒューズの斜視図 同じく平面図 組立体の斜視図 同じく平面図 同じく右側面図 図１７のＤ−Ｄ断面図 ハウジングの斜視図
本明細書に記載の電池配線モジュール３０を電池モジュール１０に適用した一実施形態を、図１ないし図２０を参照しつつ説明する。
本実施形態に係る電池モジュール１０は、電気自動車又はハイブリッド自動車等の車両（図示せず）に搭載されて、車両を駆動するための電源として使用される。電池モジュール１０は、正極および負極の電極端子１３を備えた複数の単電池１１が並べて配された単電池群１２を有する。複数の隣り合う電極端子１３間は、バスバー２０によって電気的に接続されている（図１参照）。
以下の説明においては、図１におけるＸ方向を前方とし、Ｘ方向と反対方向を後方とする。また、図１におけるＹ方向を右方とし、Ｙ方向と反対方向を左方とする。さらに、図１におけるＺ方向を上方とし、Ｚ方向と反対方向を下方とする。
（単電池１１）
図１に示すように、単電池１１は扁平な略直方体形状をなしている。単電池１１の内部には図示しない発電要素が収容されている。単電池１１の上面には、長手方向の両端部寄りの位置に、一対の電極端子１３，１３が上方に突出して形成されている。単電池１１の上面は電極面とされる。電極端子１３の一方は正極端子であり、他方は負極端子である。正極端子を構成する電極端子１３と、負極端子を構成する電極端子１３とは同形、同大である。電極端子１３は、金属製の端子台（図示せず）から上方に向かって丸棒状に突出する電極ポスト１４を備え、その電極ポスト１４の外面にはねじ山が形成されている。単電池１１は、隣り合う電極端子１３が異なる極性となるように配置されている。複数の単電池１１は図１中Ｙ軸方向に並べられ、単電池群１２を構成している。隣り合う単電池１１は、バスバー２０により電気的に接続されている。
（バスバー２０）
バスバー２０は、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等からなる金属製の板材を所定の形状にプレス加工することにより形成され、図１に示すように、略長方形状をなす板状の本体部２１と、本体部２１の一対の長尺の側縁部のうちの一方の中央部からＬ字形状に立ち上がって形成された端子ユニット接続部２３とを有している。バスバー２０の表面には、スズ、ニッケル等の金属がメッキされていてもよい。
バスバー２０の本体部２１には、単電池１１の正極および負極の電極端子１３の電極ポスト１４が挿通される円形状をなす一対の端子貫通孔２２が、板面を貫通して形成されている。この端子貫通孔２２は、電極ポスト１４の径よりも若干大きく設定されている。端子貫通孔２２内に電極ポスト１４が貫通された状態でナット（図示せず）が螺合されて、ナットと端子台との間に本体部２１が挟まれることにより、電極端子１３とバスバー２０とが電気的に接続される。
また、端子ユニット接続部２３のうち本体部２１と対向して配される部分には、接続用のボルト（図示せず）が挿通される円形状をなすボルト貫通孔２４が板面を貫通して形成されている。
（電池配線モジュール３０）
電池配線モジュール３０は、複数の後述する端子ユニット４０と、これらの端子ユニット４０に接続される複数本の検知電線８０と、端子ユニット４０を保持する複数のユニット保持部３２および検知電線８０を収容する電線収容溝３３を有する合成樹脂製の樹脂プロテクタ３１と、を備える（図４参照）。
（樹脂プロテクタ３１）
樹脂プロテクタ３１は、図１に示すように、単電池１１の並び方向（Ｙ方向）に細長い形状をなしている。
樹脂プロテクタ３１は、図２および図３に示すように、一面側（上面）に開口すると共に端子ユニット４０を収容し保持する複数のユニット保持部３２（端子収容部の一例）が長手方向に並んで設けられるとともに、端子ユニット４０に接続される検知電線８０を収容するための電線収容溝３３が、ユニット保持部３２の並び方向（Ｙ方向）に沿って設けられている。
各ユニット保持部３２は、上方に立ち上がって端子ユニット４０をその内側に収容保持する保持壁３２Ａにより囲まれている。保持壁３２Ａは、端子ユニット４０の外形に沿う形状に配されている。ユニット保持部３２（保持壁３２Ａ）の内側の寸法は、端子ユニット４０の外形寸法よりも若干大きい寸法に設定されており、ユニット保持部３２内に収容された端子ユニット４０が、ユニット保持部３２内において水平方向（ＸＹ方向）に移動可能とされる（図４および図５参照）。
ユニット保持部３２の底部は、端子ユニット４０の底面における一対の縁部が載置される一対の載置部３２Ｂを残して下方に開口されている。この載置部３２Ｂは、ユニット保持部３２のうち、図３において左右に位置する保持壁３２Ａに設けられている。
また保持壁３２Ａには、ユニット保持部３２内に収容された端子ユニット４０の上側に配されて、載置部３２Ｂとともに端子ユニット４０を保持する機能を有する３つの保持突部３２Ｃが、ユニット保持部３２の内側に向けてＬ字形状に突出形成されている。これらの保持突部３２Ｃは、ユニット保持部３２のうち、図３において左右に位置する保持壁３２Ａおよび上方に位置する保持壁３２Ａの上端に設けられている。
電線収容溝３３は、一対の溝壁部３３Ａ，３３Ｂおよび底部３３Ｃを有して、ユニット保持部３２の並び方向（Ｙ方向）に沿って設けられている。この電線収容溝３３内には、複数の検知電線８０が収容可能である。
この電線収容溝３３の一対の溝壁部３３Ａ，３３Ｂのうち、ユニット保持部３２側の溝壁部３３Ａの一部と、ユニット保持部３２の保持壁３２Ａのうち、電線収容溝３３側の一部はともに切り欠かれており、電線収容溝３３とユニット保持部３２との間に位置して検知電線８０をユニット保持部３２側から電線収容溝３３内に導入可能とする通し溝３７と連通している。
この通し溝３７は、図５に示すように、一対の溝壁部３７Ａ、３７Ｂおよび底部３７Ｃからなり、ユニット保持部３２から電線収容溝３３に向けて伸びた後、２箇所が略直角形状に屈曲されて、平面視略Ｚ字形状に伸びており、電線収容溝３３に、その伸び方向（Ｙ方向）に対して直交するように連通されている。以下、図５において下側に位置する屈曲部（ユニット保持部３２側の屈曲部）を第１屈曲部３７１とし、上側に位置する屈曲部（電線収容溝３３側の屈曲部）を第２屈曲部３７２とよぶこととする。本実施形態において第１屈曲部３７１は溝壁部３７Ａ，３７Ｂが直角状に角張って屈曲されている一方、第２屈曲部３７２は角部が湾曲された曲面状とされている。
通し溝３７のうち、第１屈曲部３７１よりユニット保持部３２側の部分は、その他（電線収容溝３３側）の部分よりも溝幅が広くなるように設定された幅広部３８とされている。通し溝３７内に通された検知電線８０は、幅広部３８内において水平方向（ＸＹ方向）に移動・湾曲可能とされる。
通し溝３７の底部３７Ｃのうち、幅広部３８に対応する領域は、図２に示すように、ユニット保持部３２側の端部が電極面に向けて斜め下方に傾くように形成された傾斜面とされており、端子ユニット４０から導出された検知電線８０を下方から支持しつつ電線収容溝３３側に案内するようになっている。
また、一対の溝壁部３７Ａ、３７Ｂのうち第２屈曲部３７２の外側（図５における左側）に配された溝壁部３７Ａの、電線収容溝３３側の端部の上端には、通し溝３７の一部を上方から覆って検知電線８０のはみ出しを防止する押さえ片３９が、他方の溝壁部３７Ｂに向けて突出して設けられている。
一方、電線収容溝３３の一対の溝壁部３３Ａ，３３Ｂの上端にも、電線収容溝３３の一部を上方から覆って検知電線８０のはみ出しを防止する一対の押さえ片３６が、互いに対向する位置に多数箇所設けられている。
これらの一対の押さえ片３６は、図５に示すように、電線収容溝３３のうち一のユニット保持部３２と対応する領域において、２箇所ずつ設けられている。そのうち、通し溝３７側（図５における左側）に位置する一対の押さえ片３６Ａは、他方側の一対の押さえ片３６Ｂと比較して、幅広に形成されている。
また、電線収容溝３３の底部３３Ｃのうち、押さえ片３６Ａ、３６Ｂと対向する領域およびその周辺の領域は、下方に向けて開口された開口部３４Ａ、３４Ｂとされている。さらに、通し溝３７側に位置する開口部３４Ａの縁部のうち、電線収容溝３３の伸び方向（Ｙ方向）と交差する方向（Ｘ方向）に延びる一対の縁部に沿って、上方（Ｚ方向）に向けて突出する湾曲リブ３５が、一対の縁部の全域に亘って設けられている（図６参照）。換言すると、電線収容溝３３の伸び方向（Ｙ方向）における一対の湾曲リブ３５の間に、一対の押さえ片３６Ａが配されている。
これら一対の湾曲リブ３５の上面から一対の押さえ片３６Ａの下面までの距離は、検知電線８０の直径より大きく、直径の２倍より小さい寸法に設定されている。
（端子ユニット４０）
樹脂プロテクタ３１のユニット保持部３２内には、バスバー２０に接続されて単電池１１の電圧を検知するための端子ユニット４０（端子の一例）が配されている。
端子ユニット４０は、バスバー２０に接続されるバスバー接続端子５０と、検知電線８０の端末部に接続される電線接続端子６０と、バスバー接続端子５０および電線接続端子６０とを電気的に接続するヒューズ７０と、が一体に組み立てられるとともに、合成樹脂製のハウジング４５内に収容されてなる（図７ないし図１１参照）。
（バスバー接続端子５０）
バスバー接続端子５０は、銅、銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属板材を所定の形状にプレス加工してなる。バスバー接続端子５０は、バスバー２０に電気的に接続されて単電池１１の状態を検知するものである。
バスバー接続端子５０は、図１２に示すように、上述したバスバー２０の端子ユニット接続部２３とボルトおよびナット（図示せず）の締結により電気的に接続される丸端子状のバスバー接続部５１と、ヒューズ７０に接続するヒューズ受け部５２とが、平板状の繋ぎ部５５から互いに反対側に向けて延びるように設けられた形態をなす。
ヒューズ受け部５２は、平板状の端子の先端に後述する平板状のヒューズ側接続端子７２を圧入するスロットを切り込んだいわゆる音叉端子と称される一対の挟持片５３からなる。繋ぎ部５５には、バスバー接続端子５０を後述するハウジング４５内に装着するための係合孔５６が設けられている。
（電線接続端子６０）
電線接続端子６０は、図１３に示すように、検知電線８０の端末部に接続される電線接続部６１と、ヒューズ７０に接続されるヒューズ受け部６５とが、互いに反対側に向けて延びるように設けられた形態をなす。
電線接続部６１は、検知電線８０の露出された芯線（図示せず）にかしめ圧着されるバレル状の芯線接続部６２と、芯線接続部６２の先端側に設けられて検知電線８０の絶縁被覆に覆われた部分の周囲に圧着されるバレル状の保持部６３と、から構成されている。
一方、ヒューズ受け部６５は、角筒状をなす角筒部６６の内側に平板状のヒューズ側接続端子７２に弾性接触可能な一対の弾性接触片６７が設けられてなる。また、角筒部６６の外面には、後述するハウジング４５内に装着するための係止突起６９が設けられている。
（ヒューズ７０）
ヒューズ７０は、図１４および図１５に示すように、例えば平面視Ｔ字型の樹脂ホルダ７１の両脇から一対のヒューズ側接続端子７２が露出されたタイプの汎用品である。ヒューズ側接続端子７２は、バスバー接続端子５０のヒューズ受け部５２の一対の狭持片５３、および、電線接続端子６０のヒューズ受け部６５の一対の弾性接触片６７を外側に弾性変形させつつそれらの間に挿入され、狭持された状態となる（図１８および図１９参照）。
以下、これらのバスバー接続端子５０、電線接続端子６０、およびヒューズ７０が一体的に組み立てられた状態のものを、組立体４１とよぶ（図１６ないし図１９参照）。
（ハウジング４５）
ハウジング４５は合成樹脂製であって、図２０に示す筐形をなし、その内部に、上述した組立体４１を収容可能である。ハウジング４５の内部には、上述したバスバー接続端子５０の係合孔５６に係合可能な係合突部４６（図１０参照）と、電線接続端子６０の角筒部６６の背面に係止可能な係止突部４７（図１１参照）が設けられている。これら係合突部４６および係止突部４７が、バスバー接続端子５０の係合孔５６および電線接続端子６０の角筒部６６と係合および係止することにより、組立体４１をその内部に抜け止めしている。
組立体４１はハウジング４５内に収容されて、端子ユニット４０とされている（図７ないし図１１参照）。
（電池モジュール１０の組立方法）
上述した本実施形態の電池モジュール１０を組み立てる際には、まず、検知電線８０が接続された状態の複数の端子ユニット４０を樹脂プロテクタ３１のユニット保持部３２内に収容するとともに、端子ユニット４０から導出された検知電線８０を通し溝３７を通して電線収容溝３３内に導入し、配設する。
この時、ユニット保持部３２の保持壁３２Ａの内面と、端子ユニット４０との間には、僅かに隙間ができるように寸法が設定されているから、端子ユニット４０はユニット保持部３２内において水平方向（ＸＹ方向）に僅かに移動可能とされる。
また、通し溝３７のうちユニット保持部３２側は、溝幅が広く設定された幅広部３８とされているから、検知電線８０は幅広部３８内において端子ユニット４０とともに水平方向（ＸＹ方向）に僅かに移動・湾曲可能とされる。
検知電線８０は、図４および図５に示すように、通し溝３７内において、第１屈曲部３７１および第２屈曲部３７２により２箇所が略直角形状に屈曲された状態で配索・保持され、電線収容溝３３内に導入される。そして、電線収容溝３３の伸び方向（Ｙ方向）に対して直交する方向に導入された検知電線８０は、電線収容溝３３内において、電線収容溝３３の伸び方向（Ｙ方向）に沿うように略直角形状に屈曲され、電線収容溝３３内に配索される。
この時、検知電線８０は、図５および図６において左側に位置する湾曲リブ３５により上方に押し上げられ、次に押さえ片３６Ａにより押し下げられ、続いて右側に位置する湾曲リブ３５により押し上げられることにより、電線収容溝３３内において上下方向（Ｚ方向）に湾曲した状態とされ、その湾曲状態が保持される。
このようにして、電池配線モジュール３０が完成する。
次に、このようにして組み立てられた電池配線モジュール３０を、単電池群１２の上面側に配し、予め電極端子１３と接続されたバスバー２０と接続する。すなわち、端子ユニット４０の丸端子状のバスバー接続部５１を、バスバー２０の端子ユニット接続部２３と重ね合わせるとともにボルトを挿通し、ナットを締結して、端子ユニット４０とバスバー２０とを電気的に接続する。
この時、上述したように、端子ユニット４０はユニット保持部３２内において水平方向（ＸＹ方向）に僅かに移動可能とされているから、単電池群１２やバスバー２０に製造公差や組み付け公差が生じている場合でも、それらの公差を吸収することができる。
また、通し溝３７には幅広部３８が設けられているから、検知電線８０は端子ユニット４０の移動に伴い、幅広部３８内において僅かに移動し、場合によって湾曲されることにより、同じく公差を吸収することができる。
これにより、電池モジュール１０が完成する。
（実施形態の作用、効果）
上述した本実施形態の電池配線モジュール３０によれば、検知電線８０は、通し溝３７内において、第１屈曲部３７１および第２屈曲部３７２の２箇所で屈曲されるとともにその屈曲状態が保持されているから、検知電線８０が強い力で引っ張られた場合でも、検知電線８０の通し溝３７内における動きが抑制される。
また、検知電線８０は、電線収容溝３３内において、一対の湾曲リブ３５および押さえ片３６Ａにより３箇所で上下方向（Ｚ方向）に湾曲されるとともにその湾曲状態が保持されているから、検知電線８０が強い力で引っ張られた場合でも、検知電線８０は湾曲リブ３５や押さえ片３６Ａに引っ掛かり、電線収容溝３３内における動きが抑制される。
すなわち、検知電線８０が外部から強い力で引っ張られた場合でも、検知電線８０は、動き難く、検知電線８０と接続されている端子ユニット４０の位置ずれも抑制される。もって、電池配線モジュール３０の単電池群１２への組み付け作業の効率を向上させることができる。
さらに、各端子ユニット４０は樹脂プロテクタ３１の各ユニット保持部３２内において移動可能に保持されているとともに、検知電線８０は幅広部３８内において端子ユニット４０とともに移動・湾曲可能とされているから、製造公差や組み付け公差を吸収することが可能となり、電気的接続を確実に行うことができる。
＜他の実施形態＞
本明細書に開示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技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、検知電線８０を端子ユニット４０に接続する形態を示したが、検知電線８０を単体の金属板からなる検知端子に接続したり、検知端子一体型のバスバーに接続する形態等としてもよい。
（２）上記実施形態では、検知電線８０が通し溝３７と電線収容溝３３の双方において曲げられ、曲げられた状態が保持される構成としたが、どちらか一方だけで曲げられる構成としてもよい。
（３）また、検知電線８０が２箇所以上の何箇所で曲げられるか、および、どこで曲げられるかは、任意に設定することができる。
（４）上記実施形態では、湾曲リブ３５を開口部３４Ａの縁部に沿って設ける構成としたが、必ずしも開口部３４Ａの縁部に沿って設けなくてもよい。また、湾曲リブ３５の形態も上記実施形態に限るものでなく、要は、検知電線８０を電線収容溝３３内で湾曲可能な形態であれば任意の形態とすることができる。
（５）上記実施形態では、端子ユニット４０（端子）を樹脂プロテクタ３１に対して移動可能に保持させる構成としたが、移動不可能に保持させる構成としてもよい。
（６）通し溝３７に湾曲リブおよび押さえ片を設ける構成とすることもできる。
（７）上記実施形態では、単電池１１の電圧を検知する端子の例を示したが、これに限られず、例えば単電池に流れる電流や温度等、他の単電池の状態を検知する端子を設けてもよい。
１０…電池モジュール
１１…単電池
１２…単電池群
１３…電極端子
２０…バスバー
３０…電池配線モジュール
３１…樹脂プロテクタ
３２…ユニット保持部（端子収容部）
３３…電線収容溝
３３Ａ，３３Ｂ…溝壁部
３３Ｃ…底部
３５…湾曲リブ
３６…押さえ片
３７…通し溝
３７１…第１屈曲部
３７２…第２屈曲部
４０…端子ユニット（端子）
５０…バスバー接続端子（端子）
８０…検知電線

Claims (3)

  1. 正極及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電池配線モジュールであって、
    前記電極端子と電気的に接続される端子と、
    前記端子に電気的に接続されて前記単電池の状態を検知する検知電線と、
    前記端子を収容する端子収容部と、前記検知電線を収容する電線収容溝と、前記端子収容部および前記電線収容溝を連通して前記端子に接続された前記検知電線を前記電線収容溝内に引き出す通し溝と、を備える樹脂プロテクタと、を備えてなり、
    前記検知電線は前記樹脂プロテクタに配策された状態において前記電線収容溝内または前記通し溝内の少なくとも２箇所以上で曲げられ、その曲がった状態が保持されており、
    前記通し溝は第１屈曲部および第２屈曲部を有しており、前記検知電線は少なくとも前記第１屈曲部および前記第２屈曲部において屈曲されている電池配線モジュール。
  2. 前記電線収容溝は一対の溝壁部および底部を有してなり、前記底部に当該底部と沿う面において前記電線収容溝の伸び方向と交差する方向に延びる一対の湾曲リブが突出して設けられるとともに、前記電線収容溝の伸び方向における前記一対の湾曲リブの間に、前記電線収容溝内に配索された前記検知電線が前記電線収容溝からはみ出すことを抑制する押さえ片が前記溝壁部から突出して設けられている請求項１に記載の電池配線モジュール。
  3. 前記端子は前記端子収容部内において移動可能に保持されている請求項１または請求項２に記載の電池配線モジュール。
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