JP6658057B2 - 蓄電モジュール - Google Patents

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Description

本明細書では、絶縁プロテクタに関する技術を開示する。
電気自動車やハイブリッド自動車等の蓄電モジュールは、正極及び負極の電極端子とからなる複数の蓄電素子の隣り合う電極端子間がバスバーで接続されることにより複数の蓄電素子が直列や並列に接続されている。
下記特許文献１では、複数の角型バッテリからなるバッテリ集合体に、合成樹脂製の基板部に複数のバスバーが埋設されたバッテリ接続プレートが装着されている。このバッテリ接続プレートにより複数の角型バッテリの隣り合う電極間が各バスバーで接続されて複数の角型バッテリが直列に接続される。このバッテリ接続プレートの基板部には、ヒンジを介して開閉自在のカバーが接続されている。
特開２０００−１４９９０９号公報
ところで、複数のバッテリ間の接続経路や、直列接続の端部の電極に接続する外部の機器等の配置に応じて、電極に接続するバスバーを異なる経路に接続したい場合が想定される。特許文献１のバッテリ接続プレートは、複数の電極に対して複数のバスバーが所定の位置に固定されているため、バスバーは予め決められた１つの接続経路を形成している。そのため、バスバーを異なる経路で接続したい場合には、異なる形状のバッテリ接続プレートを新たに用意する必要があり、製造コストが高くなるという問題がある。
本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、製造コストを抑えて、バスバーを複数の経路に接続することが可能な絶縁プロテクタを提供することを目的とする。
本明細書に記載された技術は、正極及び負極の電極端子を有する蓄電モジュールに装着される絶縁プロテクタ及び前記電極端子に接続されるバスバーを備える蓄電モジュールであって、前記絶縁プロテクタは、前記バスバーを外部に導出可能とされるとともに、前記バスバーが導出される経路とは異なる経路で前記電極端子に接続されるバスバーを外部に導出可能とされるメインカバー部と、前記メインカバー部に対してヒンジ部を介して回動可能とされ、前記バスバーを覆うサブカバー部と、を備え、前記サブカバー部は、前記バスバーに当接している。
本構成によれば、メインカバー部に対してヒンジ部を介してサブカバー部が回動することにより、異なる経路で電極端子に接続されるバスバーをサブカバー部によって覆うことができる。これにより、複数の経路に接続されるバスバーに対して個別の絶縁プロテクタを用意する必要がないため、製造コストの上昇を抑制することができる。よって、製造コストを抑えて、バスバーを複数の経路に接続することが可能となる。
また、サブカバー部が当接する部分については、確実に絶縁性の低下を抑制することができる。
本明細書に記載された技術は、正極及び負極の電極端子を有する蓄電モジュールに装着される絶縁プロテクタ及び前記電極端子に接続されるバスバーを備える蓄電モジュールであって、前記絶縁プロテクタは、前記バスバーを外部に導出可能とされるとともに、前記バスバーが導出される経路とは異なる経路で前記電極端子に接続されるバスバーを外部に導出可能とされるメインカバー部と、前記メインカバー部に対してヒンジ部を介して回動可能とされ、前記バスバーを覆うサブカバー部と、を備え、前記ヒンジ部は、弾性変形可能であり、前記サブカバー部は、前記ヒンジ部の弾性力で前記バスバーを付勢している。
本構成によれば、メインカバー部に対してヒンジ部を介してサブカバー部が回動することにより、異なる経路で電極端子に接続されるバスバーをサブカバー部によって覆うことができる。これにより、複数の経路に接続されるバスバーに対して個別の絶縁プロテクタを用意する必要がないため、製造コストの上昇を抑制することができる。よって、製造コストを抑えて、バスバーを複数の経路に接続することが可能となる。
また、ヒンジ部の弾性力を利用して絶縁性の低下を抑制することができる。
本明細書に記載された技術は、正極及び負極の電極端子を有する蓄電モジュールに装着される絶縁プロテクタ及び前記電極端子に接続されるバスバーを備える蓄電モジュールであって、前記絶縁プロテクタは、前記バスバーを外部に導出可能とされるとともに、前記バスバーが導出される経路とは異なる経路で前記電極端子に接続されるバスバーを外部に導出可能とされるメインカバー部と、前記メインカバー部に対してヒンジ部を介して回動可能とされ、前記バスバーを覆うサブカバー部と、を備え、前記バスバーが導出される経路とは異なる経路は、前記蓄電モジュールにおける前記電極端子側の外面とは異なる外面に沿って延びている。
本構成によれば、メインカバー部に対してヒンジ部を介してサブカバー部が回動することにより、異なる経路で電極端子に接続されるバスバーをサブカバー部によって覆うことができる。これにより、複数の経路に接続されるバスバーに対して個別の絶縁プロテクタを用意する必要がないため、製造コストの上昇を抑制することができる。よって、製造コストを抑えて、バスバーを複数の経路に接続することが可能となる。
また、バスバーの経路が立体的になると、バスバーが露出する隙間が生じやすく絶縁性の低下が懸念されるが、このような絶縁性の低下が懸念される構成において、サブカバー部の回動により、絶縁性の低下を抑制することができる。
本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
本明細書に記載された技術によれば、製造コストを抑えて、バスバーを複数の経路に接続することが可能となる。
実施形態１の第１バスバーが電極端子に接続された状態の蓄電モジュールの一部を拡大して示す平面図 第１バスバーが電極端子に接続された状態の蓄電モジュールの一部を拡大して示す正面図 第１バスバーが電極端子に接続された状態の蓄電モジュールの一部を拡大して示す左側面図 図１のＡ−Ａ断面図 蓄電本体を示す平面図 蓄電本体の一部を拡大して示す正面図 蓄電本体の電極端子に第１バスバーが接続された状態を示す平面図 蓄電本体の電極端子に第１バスバーが接続された状態を示す正面図 蓄電本体の電極端子に第１バスバーが接続された状態を示す左側面図 図７のＢ−Ｂ断面図 絶縁プロテクタを示す平面図 絶縁プロテクタを示す正面図 絶縁プロテクタを示す左側面図 第２バスバーが電極端子に接続された状態の蓄電モジュールの一部を拡大して示す平面図 第２バスバーが電極端子に接続された状態の蓄電モジュールの一部を拡大して示す正面図 第２バスバーが電極端子に接続された状態の蓄電モジュールの一部を拡大して示す左側面図 図１４のＣ−Ｃ断面図 蓄電本体の電極端子に第２バスバーが接続された状態を示す平面図
＜実施形態１＞
実施形態１を図１〜図１８を参照しつつ説明する。
本実施形態の蓄電モジュール１０は、例えば電気自動車又はハイブリッド自動車等の車両に搭載されて、車両を駆動するための電源として使用される。以下では、Ｘ方向を前方、Ｙ方向を左方、Ｚ方向を上方として説明する。
（蓄電モジュール１０）
蓄電モジュール１０は、図４，図１７に示すように、電極端子１２を有する蓄電本体１１と、電極端子１２に選択的に接続される第１バスバー２０Ａ（「バスバー」の一例）又は第２バスバー２０Ｂ（「バスバー」の一例）と、蓄電本体１１に取付けられる絶縁プロテクタ３０と、を備える。蓄電本体１１は、正極及び負極の電極を有する図示しない複数の蓄電素子を並べて構成され、隣り合う蓄電素子の電極間が図示しない金属製の接続部材で接続されることにより、複数の蓄電素子が直列に接続されて構成されている。そして、蓄電本体１１は、例えば図５に示すように、直列接続の端部の正負一対の電極端子１２が上面１１Ａに露出して外部と接続可能とされている。
蓄電本体１１は、蓄電本体１１の上面１１Ａのうち、電極端子１２側の領域が絶縁プロテクタ３０が装着される装着部１７とされている。装着部１７における電極端子１２の周りには、絶縁性の起立壁１４が上方に起立している。起立壁１４は、電極端子１２を囲むようにＵ字状に延びており、左右の起立壁１４の外面には、絶縁プロテクタ３０を係止するための爪状の係止部１５が突出している。各電極端子１２は、図４に示すように、蓄電本体１１の上面１１Ａと平行な接続面を有し、蓄電本体１１の前壁１３の内側で下方にＬ字状に屈曲されて内部の蓄電要素と接続されている。電極端子１２には、ボルト５０の軸部が通る円形状の通し孔１２Ａが貫通形成されている。電極端子１２の下方は、ボルト５０の軸部及びナット５１が挿通可能な空間が形成されている。
（第１バスバー２０Ａ及び第２バスバー２０Ｂ）
第１バスバー２０Ａ及び第２バスバー２０Ｂは、直列接続の端部の電極端子１２に選択的に接続されるものであり、共に、外部の機器（例えばインバータやモータ）や他の蓄電モジュール等に設けられた相手側端子の位置に応じた長さの板状の部材であって、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属からなる。第１バスバー２０Ａは、電極端子１２側がクランク状に屈曲されており、長尺のバスバー本体２１と、長手方向の端部に設けられて、電極端子１２の上面に重ねて接続される接続部２３Ａと、バスバー本体２１と接続部２３Ａとを段差状に連結する段差部２４とを有する。
バスバー本体２１は、絶縁性の合成樹脂からなるバスバープロテクタ２６Ａで覆われている。バスバープロテクタ２６Ａは、上下に分割可能な筒状であって、内側に第１バスバー２０Ａが挿通され、バスバー本体２１と段差部２４との間で屈曲された屈曲部２５Ａの外面形状に沿うように湾曲した曲げ部２７を有する。曲げ部２７の下端部（バスバープロテクタ２６Ａの端部）は、絶縁プロテクタ３０の上面よりわずかに下側に位置している。第１バスバー２０Ａの接続部２３Ａが電極端子１２に接続されると、第１バスバー２０Ａは、電極端子１２の後方側に蓄電本体１１の上面１１Ａに沿って延びている。接続部２３Ａには、ボルト５０の軸部が通る円形状の通し孔２９が貫通形成されている。
第２バスバー２０Ｂは、図１７に示すように、長尺のバスバー本体２８と、バスバー本体２８に対してＬ字状に屈曲され、電極端子１２の上面に重ねて接続される接続部２３Ｂとを有する。バスバー本体２８は、絶縁性の合成樹脂からなるバスバープロテクタ２６Ｂで覆われている。バスバープロテクタ２６Ｂは、前後に分割可能な筒状であって、内側に第２バスバー２０Ｂが挿通されており、バスバープロテクタ２６Ｂの上端は、バスバー本体２８と接続部２３Ｂとの間で屈曲された屈曲部２５Ｂの近傍に配されている。接続部２３Ｂには、ボルト５０の軸部が通る円形状の通し孔２９が貫通形成されている。
第２バスバー２０Ｂの接続部２３Ｂが電極端子１２に接続されると、第２バスバー２０Ｂは電極端子１２に対して前方側に蓄電本体１１の前面に沿って延びている。なお、第１バスバー２０Ａ及び第２バスバー２０Ｂに、蓄電素子の電圧を検知するための電圧検知端子（図示しない）を重ねてもよい。この電圧検知端子に接続される電線は、図示しない外部のＥＣＵ（Electronic Control Unit）に接続される。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、蓄電素子の電圧・電流・温度等の検知、各蓄電素子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。
（絶縁プロテクタ３０）
絶縁プロテクタ３０は、絶縁性の合成樹脂からなり、電極端子１２を覆うメインカバー部３１と、メインカバー部３１に対してヒンジ部４０を介して回動可能とされたサブカバー部４１とを備える。メインカバー部３１は、電極端子１２及びボルト５０を覆う箱形であって、板状の天板部３２と、天板部３２の周縁部から蓄電モジュール１０側に突出する隔壁３３とを備える。
（メインカバー部３１）
メインカバー部３１の後方側には、第１バスバー２０Ａを絶縁プロテクタ３０の外側に導出可能とする第１導出部３５が形成されている。第１導出部３５は、天板部３２及び隔壁３３の後端部における左右方向の中間部側を凹状に形成したものであり、絶縁プロテクタ３０が蓄電本体１１に装着されると、第１バスバー２０Ａは、第１導出部３５と起立壁１４との間における起立壁１４寄りの位置に配される。メインカバー部３１の後端部には底面側が凹んだ凹部３７が形成されている。凹部３７に起立壁１４の上端が当接することで絶縁プロテクタ３０が所定の高さに保持される。
図１５に示すように、隔壁３３のうち、前壁３３Ａを切り欠くことで、第２バスバー２０Ｂを外部に導出可能とする第２導出部３９が形成されている。第２導出部３９によって形成される第２バスバー２０Ｂを導出可能な開口部は、サブカバー部４１が閉じた状態では、サブカバー部４１によってほぼ全体が覆われる（図２参照）。図３に示すように、隔壁３３のうち、左右の側壁３３Ｂは、起立壁１４の係止部１５に係止される撓み変形可能な被係止部３４を有する。被係止部３４は、被係止孔３４Ａが貫通形成された枠状であって、側壁３３Ｂを切り欠いて形成されている。
絶縁プロテクタ３０が蓄電本体１１の装着部１７に装着されると、図４に示すように、起立壁１４の上端が凹部３７に当接するとともに、被係止部３４が係止部１５に係止され、絶縁プロテクタ３０の上下方向の位置が所定のクリアランスの範囲に保持される。また、起立壁１４の上端部が凹部３７内に保持されることで、絶縁プロテクタ３０の前後方向の位置が保持される。また、左右の側壁３３Ｂが起立壁１４の外側に対向配置されることで絶縁プロテクタ３０の左右方向の位置が保持される。
（サブカバー部４１）
サブカバー部４１は、図２に示すように、長方形の板状であって、前壁３３Ａと共に側壁３３Ｂよりも下方に延びており、その下端４１Ａは、蓄電本体１１の上面１１Ａよりも下方に配されている。サブカバー部４１の下端部は、図１７に示すように、内側（後方側）がテーパ状に切り欠かれたテーパ部４２とされており、絶縁プロテクタ３０の取付時にテーパ部４２が第２バスバー２０Ｂに当接することでサブカバー部４１は、前方側に開放する方向に回動する。
ヒンジ部４０は、薄肉の帯状であって、その厚みにより弾性変形可能とされており、左右方向の中間部が切り欠かれて左右に分断されている。ヒンジ部４０が弾性変形していない自然状態では、サブカバー部４１は上下方向に延びる形状とされており、この状態からサブカバー部４１を回動させると、ヒンジ部４０は復元する方向に弾性力を生じさせる。絶縁プロテクタ３０は、金型内に注入した樹脂を硬化させることで形成することができる。
次に、蓄電モジュール１０の組み付けについて説明する。
複数の蓄電素子の隣り合う電極端子１２間を接続部材で接続することで複数の蓄電素子を直列接続する。そして、相手側の機器等に応じて第１バスバー２０Ａ及び第２バスバー２０Ｂの一方を電極端子１２に接続する。
（電極端子１２に第１バスバー２０Ａを接続する場合）
バスバー本体２１を電極端子１２の後方に配し、第１バスバー２０Ａの接続部２３Ａを電極端子１２に重ね、接続部２３Ａと電極端子１２との間をボルト締めする（図７）。
次に、絶縁プロテクタ３０を上方側から装着部１７に装着すると、被係止部３４が係止部１５に係止される。このとき、第１導出部３５から第１バスバー２０Ａが導出され、サブカバー部４１は、上下方向に延び、蓄電モジュール１０本体の前面の上端部に接触して第２導出部３９を閉鎖している（図４）。
（電極端子１２に第２バスバー２０Ｂを接続する場合）
バスバー本体２８を電極端子１２の前方に配し、第２バスバー２０Ｂの接続部２３Ｂを電極端子１２に重ね、接続部２３Ｂと電極端子１２との間をボルト締めする（図１８）。
次に、絶縁プロテクタ３０を上方側から装着部１７に装着すると、被係止部３４が係止部１５に係止される。このとき、第２導出部３９から第２バスバー２０Ｂが導出されるとともに、サブカバー部４１が第２バスバー２０Ｂに当接してサブカバー部４１が開放する方向にヒンジ部４０が弾性反発力を生じさせつつ弾性変形する（図１７）。
本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
正極及び負極の電極端子１２を有する蓄電モジュール１０に装着される絶縁プロテクタ３０であって、電極端子１２に接続される第１バスバー２０Ａ（バスバー）を外部に導出可能とされるとともに、第１バスバー２０Ａが導出される経路とは異なる経路で電極端子１２に接続される第２バスバー２０Ｂ（バスバー）を外部に導出可能とされるメインカバー部と、メインカバー部３１に対してヒンジ部４０を介して回動可能とされ、バスバー２０Ｂを覆うサブカバー部と、を備える
本実施形態によれば、メインカバー部３１に対してヒンジ部４０を介してサブカバー部４１が回動することにより、第１バスバー２０Ａとは異なる経路で電極端子１２に接続される第２バスバー２０Ｂをサブカバー部４１によって覆うことができる。これにより、複数の経路に接続するバスバー２０Ａ，２０Ｂに対して個別の絶縁プロテクタを用意する必要がないため、製造コストの上昇を抑制することができる。よって、製造コストを抑えて、バスバー２０Ａ，２０Ｂを複数の経路に接続することが可能となる。
また、サブカバー部４１は、第２バスバー２０Ｂに当接している。
このようにすれば、サブカバー部４１が当接する部分については、確実に絶縁性の低下を抑制することができる。
また、ヒンジ部４０は、弾性変形可能であり、サブカバー部４１は、ヒンジ部４０の弾性力で第２バスバー２０Ｂを付勢している。
このようにすれば、ヒンジ部４０の弾性力を利用して絶縁性の低下を抑制することができる。
また、バスバー２０Ｂが導出される経路とは異なる経路は、蓄電モジュール１０における前壁１３の前面（電極端子１２側の外面とは異なる外面）に沿って延びている。
バスバー２０Ｂの経路が立体的になると、バスバー２０Ｂが露出する隙間が生じやすく絶縁性の低下が懸念されるが、このような構成において、サブカバー部４１の回動により、絶縁性の低下を抑制することができる。
＜他の実施形態＞
本明細書に記載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本明細書に記載された技術に含まれる。
（１）第１バスバー２０Ａと第２バスバー２０Ｂとは、同一の電極端子１２に対して接続されることとしたが、異なる電極端子１２に接続されるようにしてもよい。
（２）第１バスバー２０Ａと第２バスバー２０Ｂとは、電極端子１２に対して１８０度反対方向に接続されることとしたが、これに限られない。例えば、同一の電極端子１２に対して互いに任意の角度を有して接続するようにしたり、異なる複数の電極端子１２に対して、第１バスバー２０Ａと第２バスバー２０Ｂとが互いに平行に接続されるようにしてもよい。
（３）第１バスバー２０Ａ及び第２バスバー２０Ｂの形状は、上記実施形態の形状に限られず、種々の形状に変更することができ、互いに異なる形状に限られず、同一の形状としてもよい。また、第１バスバー及び第２バスバーは別部材に限られず、共通の部材を用いてもよい。
（４）上記実施形態では、第１バスバー２０Ａ及び第２バスバー２０Ｂを締結部材としてのボルト５０及びナット５１で締結することとしたが、これに限られない。例えば、レーザー溶接、超音波溶接、抵抗溶接等により、電極端子１２にバスバーを接続するようにしてもよい。
（５）上記実施形態では、サブカバー部４１は、１つとしたが、複数のサブカバー部４１を設けてもよい。例えば、第１導出部３５についてもサブカバー部４１を設けるようにしてもよい。
（６）絶縁プロテクタ３０は、第１バスバー２０Ａ及び第２バスバー２０Ｂの上面側だけでなく、下面側についても絶縁するようにしてもよい。例えば、第１バスバー２０Ａ及び第２バスバー２０Ｂが載置される絶縁性の載置部を絶縁プロテクタ３０に設けるようにしてもよい。
（７）蓄電素子は電池としたが、これに限られず、キャパシタ等であってもよい。
１０： 蓄電モジュール
１２： 電極端子
２０Ａ： 第１バスバー（バスバー）
２０Ｂ： 第２バスバー（バスバー）
３０： 絶縁プロテクタ
３１： メインカバー部
３５： 第１導出部
３９： 第２導出部
４０： ヒンジ部
４１： サブカバー部

Claims (3)

  1. 正極及び負極の電極端子を有する蓄電モジュールに装着される絶縁プロテクタ及び前記電極端子に接続されるバスバーを備える蓄電モジュールであって、
    前記絶縁プロテクタは、
    前記バスバーを外部に導出可能とされるとともに、前記バスバーが導出される経路とは異なる経路で前記電極端子に接続されるバスバーを外部に導出可能とされるメインカバー部と、
    前記メインカバー部に対してヒンジ部を介して回動可能とされ、前記バスバーを覆うサブカバー部と、を備え、
    前記サブカバー部は、前記バスバーに当接している蓄電モジュール。
  2. 正極及び負極の電極端子を有する蓄電モジュールに装着される絶縁プロテクタ及び前記電極端子に接続されるバスバーを備える蓄電モジュールであって、
    前記絶縁プロテクタは、
    前記バスバーを外部に導出可能とされるとともに、前記バスバーが導出される経路とは異なる経路で前記電極端子に接続されるバスバーを外部に導出可能とされるメインカバー部と、
    前記メインカバー部に対してヒンジ部を介して回動可能とされ、前記バスバーを覆うサブカバー部と、を備え、
    前記ヒンジ部は、弾性変形可能であり、前記サブカバー部は、前記ヒンジ部の弾性力で前記バスバーを付勢している蓄電モジュール。
  3. 正極及び負極の電極端子を有する蓄電モジュールに装着される絶縁プロテクタ及び前記電極端子に接続されるバスバーを備える蓄電モジュールであって、
    前記絶縁プロテクタは、
    前記バスバーを外部に導出可能とされるとともに、前記バスバーが導出される経路とは異なる経路で前記電極端子に接続されるバスバーを外部に導出可能とされるメインカバー部と、
    前記メインカバー部に対してヒンジ部を介して回動可能とされ、前記バスバーを覆うサブカバー部と、を備え、
    前記バスバーが導出される経路とは異なる経路は、前記蓄電モジュールにおける前記電極端子側の外面とは異なる外面に沿って延びている蓄電モジュール。
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