JP6390441B2 - 接続モジュール - Google Patents

Description

本発明は、接続モジュールに関する。

従来、正極及び負極の電極端子を有する複数の蓄電素子を接続する接続モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の配線モジュール（接続モジュール）は接続部材（導電体）を保持する絶縁プロテクタ（絶縁部材）を備え、接続部材を保持している絶縁プロテクタが複数の蓄電素子の上に被せられた後、隣り合う蓄電素子の電極端子が接続部材によって接続されることによって複数の蓄電素子が接続されるものである。

ところで、蓄電素子は高温状態で使用すると寿命が短くなることがある。また、蓄電素子としてリチウムイオン電池を用いた場合は充電の際に高温になる虞がある。このような事態を避けるべく、特許文献１に記載の配線モジュールは接続部材の温度を検出する温度検出部を備えている。

具体的には、特許文献１に記載の配線モジュールは、絶縁プロテクタに保持されている接続部材の上に温度検出部が配置され、その状態で温度検出部と接続部材とがボルトによって電極端子に締結されることにより、接続部材の上に温度検出部が固定されるものである。

ここで、温度検出部によって接続部材の温度を検出する場合、接続部材と電極端子との間に温度検出部を配置することも可能である。しかしながら、そのようにすると温度検出部があることによって接続部材と電極端子との間の電気抵抗が上昇してしまう。特許文献１に記載の配線モジュールのように接続部材の上に温度検出部を固定するとそのような電気抵抗の上昇を抑制できる。

特開２０１４−１９１９５３号公報

ところで、接続モジュールと導電体とが別々に車両メーカに納入される場合もある。その場合、接続モジュールの製造者は予め温度検出部を導電体に固定しておくことはできない。また、その場合、予め温度検出部を絶縁部材に固定しておくこともできない。温度検出部が絶縁部材に固定されていると、絶縁部材に保持されている導電体の上に温度検出部を配置することができなくなってしまうからである。

従って、その場合は、接続モジュールは温度検出部が導電体や絶縁部材に固定されていない状態で車両メーカに納入され、導電体の上に温度検出部を固定する作業は車両メーカの作業者によって行われる。このため、車両メーカの作業者が当該作業を効率よく行うことができることが望まれる。

本明細書では、導電体の上に温度検出部を固定する作業を効率よく行うことができる技術を開示する。

本明細書によって開示される接続モジュールは、正極及び負極の電極端子を有する複数の蓄電素子を接続する接続モジュールであって、隣り合う前記蓄電素子の前記電極端子を接続する導電体を保持する保持部を有する絶縁部材と、前記導電体の温度を検出する温度検出部と、を備え、前記絶縁部材は、前記温度検出部を着脱可能に係止する仮係止部を有する。

温度検出部が導電体や絶縁部材に固定されていない状態で接続モジュールが納入される場合、保持部に保持されている導電体の上に温度検出部を固定する作業を納入先の作業者が行うとき、温度検出部が絶縁部材から離れた位置にあると手を動かす距離が長くなるため作業効率が低下する。上記の接続モジュールによると、接続モジュールの製造者が温度検出部を仮係止部に係止させて納入すれば、温度検出部が絶縁部材の近くにあることにより、納入先の作業者は当該作業を効率よく行うことができる。

また、前記仮係止部は、前記導電体が前記保持部に保持される際に前記温度検出部が前記導電体に干渉しない位置で前記温度検出部を着脱可能に係止してもよい。

上記の接続モジュールによると、作業者が保持部に導電体を保持させるとき、係止されている温度検出部が導電体に干渉しないので、導電体に干渉する位置に温度検出部が係止されている場合に比べ、保持部に導電体を保持させる作業を効率よく行うことができる。

また、前記温度検出部は回動軸を有し、前記仮係止部に係止されている前記温度検出部が前記回動軸周りに回動すると係止が外れ、係止が外れた前記温度検出部が更に前記回動軸周りに回動すると前記導電体に当接してもよい。

上記の接続モジュールによると、作業者は温度検出部を回動軸周りに回動させるという一方向の手の移動により、温度検出部を係止部から外す作業と温度検出部を導電体の上に配置する作業とを行うことができる。このため、ある方向に手を移動させることによって温度検出部の係止を外し、係止を外した温度検出部を別の方向に移動させることによって温度検出部を導電体の上に配置するというように手を二方向以上に移動させなければならない場合に比べて二つの作業を効率よく行うことができる。

また、前記絶縁部材には前記保持部と前記仮係止部との間を横切る溝が設けられており、前記温度検出部が前記仮係止部に係止されているとき、前記回動軸は軸線が前記溝の長手方向に延びる姿勢で前記溝に収容されていてもよい。

上記の接続モジュールによると、作業者が温度検出部を回動させるとき、温度検出部が回動軸の軸線に垂直な方向に移動してしまうことが溝によって抑制される。つまり、作業者は温度検出部を回動させる作業が溝によって補助されるので、温度検出部を回動させる作業が容易になる。

また、前記温度検出部は、温度検出素子と、前記温度検出素子に接続されている電線とを有し、前記溝は前記電線が配線されている溝であってもよい。

上記の接続モジュールによると、電線を配線するための溝を温度検出部の回動を補助する溝としても利用できるので、温度検出部の回動を補助する溝を別に設ける場合に比べて構成を簡素にできる。

また、本明細書によって開示される接続モジュールは、正極及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、隣り合う前記蓄電素子の前記電極端子を電気的に接続する導電体と、前記導電体を保持する保持部を有する絶縁部材と、前記導電体の温度を検出する温度検出部と、を備え、前記絶縁部材は、前記温度検出部を着脱可能に係止する仮係止部を有してもよい。

上記の接続モジュールによると、導電体の上に温度検出部を固定する作業を効率よく行うことができる。

上記の接続モジュールによれば、導電体の上に温度検出部を固定する作業を効率よく行うことができる。

実施形態に係る接続モジュールの上面図（温度検出部が電極端子に固定されている状態） 接続モジュールの上面図（温度検出部が仮係止部に仮係止されている状態） 電池パックの上面図 接続モジュールの図１に示すＡ−Ａ線の断面図 バスバーの上面図 温度検出部の上面図 温度検出部の側面図 絶縁プロテクタの仮係止部周辺を示す斜視図（温度検出部が電極端子に固定されている状態） 絶縁プロテクタの仮係止部周辺を示す斜視図（温度検出部が仮係止されている状態）

＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図９によって説明する。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を省略することがある。

（１）接続モジュールの概要
図１を参照して、本実施形態に係る接続モジュール１の概要について説明する。接続モジュール１は電気自動車やハイブリッド自動車等の車両を駆動するための電源として使用される複数の電池パック２（図３参照）を直列に接続するためのものである。電池パック２は「蓄電素子」の一例である。

接続モジュール１には各電池パック２に接続される複数の電線Ｗ１が配線されている。詳しくは後述するが、一つの電池パック２は４つの単電池で構成されており、複数の電線Ｗ１はそれらの単電池の電圧を検出するためのものである。電線Ｗ１は、接続モジュール１によって複数の電池パック２が接続された後、モジュール側コネクタ１１が下方に押し込まれて単電池側コネクタ２１（図３参照）に接続されることによって単電池に接続される。

また、接続モジュール１には隣り合う電池パック２の電極端子２２（図３参照）を電気的に接続する複数のバスバー３１が保持される。本実施形態ではバスバー３１は接続モジュール１が複数の電池パック２の上に被せられる前に接続モジュール１に保持される。そして、バスバー３１を保持している接続モジュール１が複数の電池パック２の上に被せられた後、電池パック２の電極端子にバスバー３１が図示しないボルトで締結されることによって電極端子が電気的に接続される。なお、バスバー３１は接続モジュール１が複数の電池パック２の上に被せられた後に接続モジュール１に保持されてもよい。バスバー３１は「導電体」の一例である。

また、接続モジュール１はバスバー３１の温度を検出する温度検出部３２を備えている。温度検出部３２は接続モジュール１に保持されているバスバー３１の上に配置され、前述したボルトによってバスバー３１と伴に電極端子２２に締結される。つまり、温度検出部３２はバスバー３１の上に固定され、バスバー３１の温度を検出することによって電極端子２２の温度を検出する。なお、図１では一つのバスバー３１にのみ温度検出部３２が設けられているが、２以上のバスバー３１に温度検出部３２が設けられてもよい。

また、接続モジュール１は温度検出部３２を容易に着脱可能な形態で係止する仮係止部３３を有している。本実施形態では接続モジュール１とバスバー３１とが別々に車両メーカに納入され、バスバー３１の上に温度検出部３２を固定する作業は車両メーカの作業者によって行われる。このため、図２に示すように接続モジュール１はバスバー３１を保持していない状態で、且つ、温度検出部３２が仮係止部３３に係止されている状態で車両メーカに納入される。

（２）電池パック
図３及び図４を参照して、電池パック２について説明する。一つの電池パック２は厚みの薄いラミネート型の単電池を厚み方向（図３に示す左右方向）に４つ重ねることによって構成されている。図３に示すように電池パック２の上面には正極の電極端子２２Ａ、及び、負極の電極端子２２Ｂが設けられている。各電池パック２はそれぞれ隣り合う他の電池パック２と電極端子２２Ａ及び２２Ｂが逆になるように配置されている。

図４に示すように電極端子２２Ａ及び２２Ｂは上方に突出するように設けられており、上面に図示しないボルト締結孔が形成されている。また、電極端子２２Ａと電極端子２２Ｂとの間には単電池側コネクタ２１が上方に突出するように設けられている。前述したように一つの電池パック２は４つの単電池によって構成されているので、一つの電池パック２には単電池側コネクタ２１が４つ設けられている。

（３）バスバー
図５を参照して、バスバー３１について説明する。バスバー３１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プレス加工することによって略長方形状に形成されている。また、バスバー３１にはボルトが挿通される一対のボルト貫通孔３１Ａ及び３１Ｂが形成されている。なお、バスバー３１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。

（４）接続モジュール
図１に示すように、接続モジュール１は絶縁プロテクタ３４と温度検出部３２とを備えている。

（４−１）温度検出部
先ず、図６及び図７を参照して、温度検出部３２について説明する。図６に示すように、温度検出部３２は金属部材３２Ａ、図示しない温度検出素子、及び、一対の電線Ｗ２を備えている。

金属部材３２Ａは銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属製の板材であり、図７に示すように縁部が円筒状に丸められることによって回動軸３２Ｂが形成されている。図６に示すように、金属部材３２Ａにおいて回動軸３２Ｂ以外の部分である平板部３２Ｃにはボルトを挿通するためのボルト挿通孔３２Ｄが形成されている。また、平板部３２Ｃには横幅（図６に示す左右方向の幅）が狭い狭幅部３２Ｅが形成されている。

図示しない温度検出素子は回動軸３２Ｂの内側に設けられている。温度検出素子は金属部材３２Ａの温度を検出することによってバスバー３１の温度を検出するものである。温度検出素子としてはＰＴＣサーミスタ、ＮＴＣサーミスタなどを用いることができる。なお、温度検出素子は金属部材３２Ａの温度を検出できるものであれば任意の素子であってよい。

一対の電線Ｗ２は温度検出素子に接続されており、回動軸３２Ｂの内側から導出されている。温度検出素子によって検出された温度は一対の電線Ｗ２によって外部の装置に出力される。

温度検出素子及び一対の電線Ｗ２は、絶縁性の樹脂（例えばエポキシ樹脂）によって回動軸３２Ｂの内側に固定されている。なお、温度検出素子及び一対の電線Ｗ２を回動軸３２Ｂの内側に固定する方法はこれに限られるものではなく、適宜の方法で固定することができる。

（４−２）絶縁プロテクタ
次に、図４を参照して、絶縁プロテクタ３４について説明する。図４に示すように、絶縁プロテクタ３４は本体部３５、及び、本体部３５に取り付けられているモジュール側コネクタ１１を有している。

本体部３５は合成樹脂などの絶縁材料によって形成されている。本体部３５にはコネクタ保持部３６、一対の電圧電線配線溝３７、一対のバスバー保持部３８、温度電線配線溝３９、及び、仮係止部３３が形成されている。本体部３５は「絶縁部材」の一例である。また、バスバー保持部３８は「保持部」の一例である。

コネクタ保持部３６には上下方向に貫通する貫通穴が形成されている。モジュール側コネクタ１１はその貫通穴に下端部が差し込まれることによってコネクタ保持部３６に保持されている。

電圧電線配線溝３７はコネクタ保持部３６の左右両側に設けられている。電圧電線配線溝３７はモジュール側コネクタ１１から延びている電線Ｗ１を本体部３５の長手方向（図１に示す左右方向）に配線するための溝である。図１に示すように、電線Ｗ１は電池パック２毎に両側の電圧電線配線溝３７に交互に配線されている。また、図１に示すように電圧電線配線溝３７には電圧電線配線溝３７から電線Ｗ１がはみ出してしまうことを規制する規制部４０が設けられている。

図４に示すように、バスバー保持部３８は各電圧電線配線溝３７の外側に設けられている。バスバー保持部３８には上下方向に貫通する矩形状の貫通穴３８Ａが形成されている。貫通穴３８Ａの上側部分の内周形状はバスバー３１の外周形状と略一致している。一方、貫通穴３８Ａの下側部分には全周に亘って離散的に内側に張り出す段部３８Ｂが形成されている（図２参照）。バスバー３１は貫通穴３８Ａに上から嵌合され、下面の外周縁部が段部３８Ｂに当接することによってバスバー保持部３８に保持される。

ここで、図４に示すように、バスバー保持部３８と次に説明する温度電線配線溝３９とは壁４１によって隔てられているが、温度検出部３２が固定されるバスバー３１を保持するバスバー保持部３８は壁４１が温度検出部３２の狭幅部３２Ｅの幅の分だけ切り欠かれている。図１に示すように、温度検出部３２はその切り欠きに狭幅部３２Ｅが嵌ることにより、絶縁プロテクタ３４に対して前後方向の移動が規制される。

図４に示すように、温度電線配線溝３９は左右のバスバー保持部３８のうち一方のバスバー保持部３８（図４では右側のバスバー保持部３８）の外側に設けられている。温度電線配線溝３９は温度検出部３２から延びている電線Ｗ２を本体部３５の長手方向に配線するための溝である。温度電線配線溝３９は「保持部と仮係止部との間を横切る溝」の一例である。

仮係止部３３は温度電線配線溝３９の底壁に設けられている。具体的には、図８に示すように、仮係止部３３は温度電線配線溝３９の底壁において、前述した切り欠きに対応する位置に形成されている。仮係止部３３は温度電線配線溝３９の底壁から上方に立ち上がる弾性変形可能な二つの腕部３３Ａ及び３３Ｂを有している。各腕部３３Ａ及び３３Ｂはそれぞれ他方の腕部３３に向かって凸となるように湾曲している。また、温度電線配線溝３９の外側の壁は仮係止部３３に対応する位置が切り欠かれている。

次に、図９を参照して、仮係止部３３に係止されている温度検出部３２について説明する。温度検出部３２は狭幅部３２Ｅが二つの腕部３３Ａ及び３３Ｂに挟まれることによって仮係止部３３に係止される。温度検出部３２が仮係止部３３に係止されているとき、温度検出部３２の回動軸３２Ｂは軸線が温度電線配線溝３９の長手方向に延びる姿勢で温度電線配線溝３９に収容される。

温度検出部３２が仮係止部３３に係止されているとき、温度検出部３２はバスバー保持部３８の上方に位置していない。このため、バスバー保持部３８にバスバー３１を保持させるとき、温度検出部３２はバスバー３１に干渉しない。つまり、仮係止部３３は作業者がバスバー保持部３８にバスバー３１を保持させる際にバスバー３１に干渉しない位置で温度検出部３２を係止している。

（５）温度検出部の固定
次に、図９を参照して、温度検出部３２の固定について説明する。車両メーカの作業者は、接続モジュール１のバスバー保持部３８にバスバー３１を保持させ、バスバー３１を保持している接続モジュール１を複数の電池パック２の上に被せる。そして、作業者はバスバー３１をボルトで電極端子２２に固定する前に、仮係止部３３による温度検出部３２の係止を外し、温度検出部３２をバスバー３１の上に配置する。

具体的には、作業者は温度検出部３２を回動軸３２Ｂ周りに回動させることによって仮係止部３３による温度検出部３２の係止を外す。そして、作業者は係止が外れた温度検出部３２を更に回動軸３２Ｂ周りに回動させることにより、図８に示すように温度検出部３２の平板部３２Ｃをバスバー３１の上に配置する。

ここで、温度検出部３２は回動軸３２Ｂが温度電線配線溝３９に収容されているので、作業者が温度検出部３２を回動させるとき、温度検出部３２が回動軸３２Ｂの軸線に垂直な方向に移動してしまうことが温度電線配線溝３９によって抑制される。つまり、作業者が温度検出部３２を回動させる作業が温度電線配線溝３９によって補助される。

そして、作業者は温度検出部３２とバスバー３１とをボルトによって電極端子２２に締結する。これにより、温度検出部３２がバスバー３１の上に固定される。

（６）実施形態の効果
以上説明した接続モジュール１によると、絶縁プロテクタ３４は温度検出部３２を着脱可能に係止する仮係止部３３を有している。温度検出部３２がバスバー３１や絶縁プロテクタ３４に固定されていない状態で接続モジュール１が車両メーカに納入される場合、絶縁プロテクタ３４に保持されているバスバー３１の上に温度検出部３２を固定する作業を車両メーカの作業者が行うとき、温度検出部３２が絶縁プロテクタ３４から離れた位置にあると手を動かす距離が長くなるため作業効率が低下する。接続モジュール１によると、接続モジュール１の製造者が温度検出部３２を仮係止部３３に係止させて納入すれば、温度検出部３２が絶縁プロテクタ３４の近くにあることにより、車両メーカの作業者は温度検出部３２をバスバー３１の上に固定する作業を効率よく行うことができる。

更に、接続モジュール１によると、作業者がバスバー保持部３８にバスバー３１を保持させるとき、係止されている温度検出部３２がバスバー３１に干渉しないので、バスバー３１に干渉する位置に温度検出部３２が係止されている場合に比べ、バスバー保持部３８にバスバー３１を保持させる作業を効率よく行うことができる。

更に、接続モジュール１によると、作業者は温度検出部３２を回動軸３２Ｂ周りに回動させるという一方向の手の移動により、温度検出部３２を仮係止部３３から外す作業と温度検出部３２をバスバー３１の上に配置する作業とを行うことができる。このため、ある方向に手を移動させることによって温度検出部３２の係止を外し、係止を外した温度検出部３２を別の方向に移動させることによって温度検出部３２をバスバー３１の上に配置するというように手を二方向以上に移動させなければならない場合に比べて二つの作業を効率よく行うことができる。

更に、接続モジュール１によると、作業者は温度検出部３２を回動させる作業が温度電線配線溝３９によって補助されるので、温度検出部３２を回動させる作業が容易になる。

更に、接続モジュール１によると、電線Ｗ２を配線するための温度電線配線溝３９を、温度検出部３２の回動を補助する溝としても利用できるので、温度検出部３２の回動を補助する溝を別に設ける場合に比べて構成を簡素にできる。

＜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）上記実施形態ではバスバー保持部３８にバスバー３１を保持させるときにバスバー３１に干渉しない位置に温度検出部３２が係止される場合を例に説明した。これに対し、温度検出部３２はバスバー３１に干渉する位置で係止されてもよい。その場合はバスバー３１を保持させる前に作業者が仮係止部３３から温度検出部３２を外せばよい。

（２）上記実施形態では温度検出部３２が回動軸３２Ｂを有している場合を例に説明した。しかしながら、温度検出部３２は回動軸３２Ｂを有していなくてもよい。回動軸３２Ｂがなくても作業者は回動軸３２Ｂが有る場合と同じように手を移動させれば一方向の手の移動によって二つの作業を行うことができるからである。ただし、回動させる作業を容易にするためには回動軸３２Ｂが有ることが望ましい。

また、温度検出部３２が回動軸３２Ｂを有していない場合、温度検出部３２が係止される位置は、必ずしも作業者が一方向の手の移動によって前述した二つの作業を行える位置でなくてもよい。例えば、ある方向に手を移動させることによって温度検出部３２の係止を外し、係止を外した温度検出部３２を別の方向に移動させることによって温度検出部３２をバスバー３１に配置するというように手を二方向以上に移動させなければならない位置に温度検出部３２が係止されてもよい。

（３）上記実施形態では電線Ｗ２が配線される温度電線配線溝３９に回動軸３２Ｂが収容される場合を例に説明した。これに対し、絶縁プロテクタ３４は回動軸３２Ｂが収容される専用の溝を温度電線配線溝３９とは別に備えていてもよい。

（４）上記実施形態では複数の電池パック２を直列に接続する接続モジュール１を例に説明したが、接続モジュール１は複数の電池パック２を並列に接続する構成であってもよい。

１・・・接続モジュール、２・・・電池パック、１１・・・モジュール側コネクタ、２１・・・単電池側コネクタ、２２・・・電極端子、３１・・・バスバー（導電体）、３１Ａ・・・ボルト貫通孔、３２・・・温度検出部、３２Ｂ・・・回動軸、３３・・・仮係止部、３５・・・本体部（絶縁部材）、３８・・・バスバー保持部、３９・・・温度電線配線溝（溝）、Ｗ２・・・電線

Claims (6)

1. 正極及び負極の電極端子を有する複数の蓄電素子を接続する接続モジュールであって、
   隣り合う前記蓄電素子の前記電極端子を接続する導電体を保持する保持部を有する絶縁部材と、
   前記導電体に接触して前記導電体の温度を検出する温度検出部と、
   を備え、
   前記絶縁部材は、前記温度検出部を着脱可能に係止する仮係止部を有し、
   前記温度検出部は、前記仮係止部に仮係止されている状態では前記導電体に接触しない、接続モジュール。
2. 前記仮係止部は、前記導電体が前記保持部に保持される際に前記温度検出部が前記導電体に干渉しない位置で前記温度検出部を着脱可能に係止する、請求項１に記載の接続モジュール。
3. 前記温度検出部は回動軸を有し、前記仮係止部に係止されている前記温度検出部が前記回動軸周りに回動すると係止が外れ、係止が外れた前記温度検出部が更に前記回動軸周りに回動すると前記導電体に当接する、請求項２に記載の接続モジュール。
4. 前記絶縁部材には前記保持部と前記仮係止部との間を横切る溝が設けられており、
   前記温度検出部が前記仮係止部に係止されているとき、前記回動軸は軸線が前記溝の長手方向に延びる姿勢で前記溝に収容されている、請求項３に記載の接続モジュール。
5. 前記温度検出部は、温度検出素子と、前記温度検出素子に接続されている電線とを有し、前記溝は前記電線が配線されている溝である、請求項４に記載の接続モジュール。
6. 正極及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、
   隣り合う前記蓄電素子の前記電極端子を電気的に接続する導電体と、
   前記導電体を保持する保持部を有する絶縁部材と、
   前記導電体に接触して前記導電体の温度を検出する温度検出部と、
   を備え、
   前記絶縁部材は、前記温度検出部を着脱可能に係止する仮係止部を有し、
   前記温度検出部は、前記仮係止部に仮係止されている状態では前記導電体に接触しない、接続モジュール。

Images