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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