JP6679282B2 - 電圧検出用端子の保持構造 - Google Patents

Description

本発明は、電圧検出用端子の保持構造に関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両においてモータを駆動するための電力変換装置に接続される車載用の電池パックでは、多数の電池セルの正極端子と負極端子が隣り合うように交互に逆向きに重ね合わされて横並びに配置されて電池モジュールが構成されている。そして、隣り合う電池セルの電極端子間をバスバーなどの接続部材で接続することにより、複数の電池セルが直列や並列に接続されるようになっている。
上記構成の電池モジュールを組み立てる際には、複数箇所の電極端子間をバスバーで接続する必要がある。そこで、接続する電極端子間の数に応じて、バスバーを絶縁樹脂製の電線配索体におけるバスバー収容部（バスバー保持部）に収容したバスバーモジュールが用いられている。

ところで、複数の電池セルを直列や並列に接続する場合、電池セル間において電池電圧などの電池特性が不均一であると、電池の劣化や破損を招く可能性がある。そこで、車載用の電池パックにおいては、各電池セル間の電圧に異常が生じる前に充電、放電を中止するため、各バスバーには、電池セルの電圧を検知するための電圧検出線が取付けられている。
従来のバスバーモジュールにおいては、電圧検出線は、被覆電線の先端を皮剥ぎして心線（導体）に丸型端子を圧着し、その丸型端子を電池セルの電極端子に嵌合して、電極端子にバスバーと共にナットで共締めする構造が採用されていた（例えば、特許文献１等参照）。

図５に示すように、従来のバスバーモジュール５０１は、複数のバスバー５２１を個々に収容固定するバスバー収容部５０３を複数有した絶縁樹脂製の電線配索体５１０を備えている。電線配索体５１０には、バスバー収容部５０３と電線配索部５０５とが一体に形成されている。
バスバー５２１は、バスバー収容部５０３に収容固定された上で隣り合う電池を直列に接続することができるように形成されている。バスバー５２１は、円形状に貫通する一対の電池接続穴５２３を有する。

バスバー収容部５０３は、外形が長方形となる底壁５０２と、この底壁５０２の端部に連続する枠形状の周壁５０４とを有する。
周壁５０４は、バスバー５２１の外形に合わせて配置形成される。バスバー長手方向に平行な一対の長側壁には、係止ランス５０９がそれぞれ形成される。この一対の係止ランス５０９は、バスバー収容部５０３内に収容されたバスバー５２１を収容固定する。また、バスバー５２１は、この外形部分が底壁５０２に受け止められるとともに、バスバー収容部５０３の周壁５０４により囲まれてガタ付なく保持された状態に固定される。

更に、バスバー収容部５０３には、単電池の電圧を測定するための電圧検出用端子５３１が保持される。この電圧検出用端子５３１の保持構造は、電圧検出用端子５３１における電気接続部５３３の凸部５３７を周壁５０４の凹部５１５に差し込み、電気接続部５３３の側縁を周壁５０４の係止ランス５１１に係止して仮固定している。また、電圧検出用端子５３１の位置決めは、周壁５０４に突設した位置決めリブ５１３が電気接続部５３３の側縁に当接することで行われる。

電圧検出用端子５３１に一端が接続された電圧検出線Ｗは、バスバー収容部５０３の並び方向に沿った一側縁に設けられた電線配索部５０５に収容され、他端が図示しない電圧検出回路に接続される。電線配索部５０５は、連結部５０７を介して各バスバー収容部５０３に接続されている。

特開２０１１−１８４９９号公報

しかしながら、上述した従来の電圧検出用端子５３１の保持構成では、電圧検出用端子５３１をバスバー収容部５０３に保持させる際の組付け性がよくないという問題があった。即ち、電圧検出用端子５３１をバスバー収容部５０３に保持させる際には、図５に示したように、電気接続部５３３の一方の側縁から突出した凸部５３７を周壁５０４の凹部５１５に向けて斜めに差し込んだ後、電気接続部５３３の他方の側縁を底壁５０２側に回動させることで、電気接続部５３３の側縁を周壁５０４に設けた係止ランス５１１に係止させて仮固定している。そのため、電気接続部５３３の凸部５３７を周壁５０４の凹部５１５に差し込む方向と、電気接続部５３３の側縁を周壁５０４の係止ランス５１１に係止させる方向とが異なり、組付け性が低下してしまう。

また、周壁５０４に突設した位置決めリブ５１３が電気接続部５３３の側縁に当接することで、電圧検出用端子５３１の位置決めが行われる。そのため、各バスバー収容部５０３には周壁５０４が必要となり、電線配索体５１０が大型化し、製造コストが高くなると共に重量が重くなる傾向があった。また、周壁５０４の位置決めリブ５１３に側縁を当接させなければならない電圧検出用端子５３１の電気接続部５３３は、バスバー５２１との電気的接続に必要な必要最小限の大きさより大きくなってしまうという問題もある。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、バスバー保持部に対する電圧検出用端子の位置決め等を確実にしつつ無駄な部分を削減し、電線配索体を小型・軽量化して製造コストを低減できる電圧検出用端子の保持構造を提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 複数の単電池で構成された電池集合体の各単電池を互いに電気的に接続する複数のバスバーが収容される絶縁樹脂製の電線配索体のバスバー保持部に、前記単電池の電圧を測定するための電圧検出用端子が保持される電圧検出用端子の保持構造であって、
前記電圧検出用端子は、前記バスバーに接続される電気接続部と、電線が接続される電線接続部と、前記電気接続部と前記電線接続部との間に設けられ、前記バスバー保持部に仮固定される仮固定部と、を備え、前記仮固定部が、前記バスバー保持部に突設された位置決めピンに嵌合する位置決め孔を有し、前記電圧検出用端子は、前記電気接続部と前記電線接続部との間に立ち上がり壁を有する断面クランク状に形成され、前記仮固定部は、前記立ち上がり壁に設けられ、前記位置決めピンに対する反嵌入方向の移動が規制される抜け止め部を有することを特徴とする電圧検出用端子の保持構造。

上記（１）の構成の電圧検出用端子の保持構造によれば、電圧検出用端子の仮固定部がバスバー保持部に仮固定されるので、バスバーを囲む周壁に電圧検出用端子を仮固定するための固定部を設ける必要がなくなる。その結果、電線配索体の周壁を省略することができ、電線配索体の小型化が可能となる。
また、電圧検出用端子は、電気接続部の側縁を周壁に仮固定させる必要がなくなるので、電気接続部をバスバーとの電気的接続に必要な必要最小限の大きさとして小型化できる。

上記（１）の構成の電圧検出用端子の保持構造によれば、電圧検出用端子の仮固定部に設けた位置決め孔が、バスバー保持部の位置決めピンに嵌合することで、電圧検出用端子の仮固定位置を正確に位置決めできる。
また、電圧検出用端子は、電気接続部の側縁を周壁の位置決めリブに当接させて位置決めする必要がなくなるので、電気接続部をバスバーとの電気的接続に必要な必要最小限の大きさとして小型化できる。

上記（１）の構成の電圧検出用端子の保持構造によれば、電圧検出用端子の位置決め孔がバスバー保持部の位置決めピンに嵌入される方向と、立ち上がり壁に設けられた抜け止め部がバスバー保持部にロックされる方向とが同一方向となる為、組付け作業性が向上して製造コストが安くなる。

本発明に係る電圧検出用端子の保持構造によれば、バスバー保持部に対する電圧検出用端子の位置決め等を確実にしつつ無駄な部分を削減し、電線配索体を小型・軽量化して製造コストを低減できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の一実施形態に係る電圧検出用端子の保持構造を備えたバスバーモジュールを電池集合体に取り付ける直前の状態を示す部分斜視図である。 図１に示したバスバーモジュールの要部拡大分解斜視図である。 （ａ）は図１に示したバスバー保持部に保持された電圧検出用端子の斜視図、（ｂ）は電圧検出用端子の全体斜視図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面矢視図である。 従来のバスバー及びバスバー収容部を備えたバスバーモジュールの要部分解斜視図である。

以下、本発明に係る電圧検出用端子の保持構造の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態の電圧検出用端子の保持構造を備えたバスバーモジュール１は、複数の単電池３で構成された電池集合体２に取り付けられ、電動モータを用いて走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車などの電動モータに、電池集合体からの電力を供給する。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係るバスバーモジュール１は、電池集合体２の各単電池３を互いに電気的に接続する複数のバスバー６と、複数のバスバー６の表面にそれぞれ溶接接続される電圧検出用端子９が接続された電圧検出線（電線）Ｗと、絶縁樹脂製の電線配索体２０と、を備える。

電池集合体２は、複数の単電池３と、これら複数の単電池３を互いに重ねて固定する部材（図示せず）と、を有している。それぞれの単電池３は、直方体状の電池本体と、この電池本体の上面の一端及び他端からそれぞれ突出した電極端子である一対のプラス端子４及びマイナス端子５と、を有している。プラス端子４及びマイナス端子５は、導電性の金属により上面が矩形の凸状に形成されている。電池集合体２は、複数の単電池３が、プラス端子４とマイナス端子５が隣り合うように、交互に逆向きに重ね合わされている。電池集合体２は、プラス端子４とマイナス端子５をバスバー６で連結することにより、単電池３と隣接する単電池３との直列接続回路が形成され、高圧直流電圧が得られる。

本実施形態に係るバスバー６は、図２に示すように、導電性の金属板にプレス加工が施されるなどして得られるものであり、矩形板状の中央部に形成された貫通孔６１を通る直線を挟んで線対称となるように、周縁部（対向する長辺部）に係合部６３が一対形成されている。貫通孔６１は円形の開口形状を有し、係合部６３は半円状の切欠き形状を有する。これらバスバー６の貫通孔６１と係合部６３には、後述するバスバー保持部１０の第１突起２１と第２及び第３突起２３，２５が嵌合される。

バスバー６は、長手方向両端部分がそれぞれプラス端子４及びマイナス端子５に溶接接続されることで、単電池３に固定される。勿論、本発明に係るバスバーがプラス端子及びマイナス端子にナット（図示せず）が螺合される場合には、バスバーには一対の端子孔が形成される。

本実施形態に係る電線配索体２０は、バスバー６が保持されて複数の単電池３の並び方向に並んで設けられる複数のバスバー保持部１０と、複数の電圧検出線Ｗを複数の単電池の重なり方向に沿って収容する電線配索部７と、バスバー保持部１０と電線配索部７とを連結する連結部８と、を有する。電線配索体２０は、電線配索部７の長手方向に沿って等間隔に配置された複数の連結部８の先端側に設けられたバスバー保持部１０が、櫛歯に配置されて絶縁樹脂により一体成形されている。

個々のバスバー６は、電線配索体２０のバスバー保持部１０に保持される。バスバー保持部１０は、バスバー６の長手方向中央部を支持する矩形板状の底壁１１と、底壁１１の外縁の一部（一側縁）に連なって立設される隔壁１３と、隔壁１３に設けられる係止部１５と、底壁１１に垂設される円柱状の第１突起２１と、第１突起２１を通る直線を挟んで線対称となるように底壁１１に垂設される第２突起２３及び第３突起２５と、バスバー保持構造を構成している。

下端が底壁１１の一側縁に連なった隔壁１３は、上端が連結部８の先端に連なっている。隔壁１３の上端には、後述する電圧検出用端子９の位置決め孔１００に嵌合する位置決めピン８５が突設されている。
係止部１５は、バスバー６の一側縁を電線配索体２０に係止するため隔壁１３に設けられ、底壁１１側に小さく突出する爪状のバスバー係止突起１５ａが先端に形成された係止ランスである。この係止部１５は、底壁１１の位置に合わせて配置形成され、底壁１１から壁高さ方向にバスバー６の厚み分だけ離れた位置にバスバー係止突起１５ａが配置形成される。即ち、係止部１５は、底壁１１に対するバスバー係止突起１５ａの高さ寸法が設定される。

底壁１１に垂設された第１突起２１は、円柱状に形成されてバスバー６に形成された貫通孔６１に嵌合される。バスバー６の貫通孔６１は、円形の開口形状を有する。
そして、第１突起２１に対するバスバー６の傾き角度を制限してバスバー６の一側縁に対するバスバー係止突起１５ａの係止が外れないように、第１突起２１と貫通孔６１との嵌合隙間が設定される。

即ち、第１突起２１の外径寸法と貫通孔６１の内径寸法とを適宜設定することで、第１突起２１と貫通孔６１との嵌合隙間が決定され、第１突起２１に対するバスバー６の傾き角度が規定される。更に、底壁１１に対するバスバー係止突起１５ａの高さ寸法が設定されることで、バスバー６が傾いた際のバスバー係止突起１５ａに対するバスバー６の一側縁におけるかかり代が確保されるので、バスバー６はバスバー保持部１０から外れることがない。

このようなバスバー保持構造によれば、バスバー保持部１０における底壁１１に垂設される第１突起２１とバスバー６に形成される貫通孔６１との嵌合隙間を設定すると共に、底壁１１に対する係止部１５におけるバスバー係止突起１５ａの高さ寸法を設定するだけで、バスバー６を電線配索体２０に保持することができる。
そこで、電線配索体２０にはバスバー６を囲む周壁が必要なく、小型化が可能となっている。また、バスバー６を底壁１１に当接するまで挿入する際に挿入抵抗となる係止部１５が１つしかない為、従来に比べてバスバー６の挿入力が低減されている。

更に、第１突起２１を通る直線を挟んで線対称となるように底壁１１に垂設された第２突起２３と第３突起２５は、図２に示すように、バスバー６の対向する長辺部に形成された一対の係合部６３にそれぞれ係合される。第２突起２３は、底壁１１の先端縁側に垂設されており、底壁１１の基端側に垂設された第３突起２５は、隔壁１３と一体に形成されている。一対の係合部６３が第２突起２３と第３突起２５に係合したバスバー６は、円柱状の第１突起２１を中心とする回転が規制され、位置決めが確実にされる。

隔壁１３の上端に連なる連結部８には、電圧検出線Ｗの一端に接続された電圧検出用端子９が配置される。連結部８は、対向する一対の側壁８１Ａ，８１Ｂにより、電圧検出用端子９の電線接続部９３を収容する収容空間を形成している。側壁８１Ａ，８１Ｂの上端縁には、対向する他方の側壁８１Ｂ，８１Ａ側へ向って水平に突出された一対の端子抑え部８３Ａ，８３Ｂが一体に形成されている。端子抑え部８３Ａ，８３Ｂは、各連結部８の長手方向における略中間部に形成されており、連結部８に収容した電圧検出用端子９の電線接続部９３の浮き上りを抑え、収容作業を高めるためのものである。

本実施形態の電圧検出用端子９は、図３の（ａ），（ｂ）に示すように、バスバー６に溶接接続される電気接続部９１と、電圧検出線Ｗが接続される電線接続部９３と、電気接続部９１と電線接続部９３との間に設けられ、バスバー保持部１０に仮固定される仮固定部９９と、を備えた断面クランク状に形成されている。
電気接続部９１は、矩形平板状に形成され、レーザ溶接等によりバスバー６の上面に溶接接続される。電線接続部９３は、電圧検出線Ｗの端末における絶縁被覆を剥いて露出させた心線を圧着する導体圧着部９４と、絶縁被覆の上から電線端末を圧着する被覆圧着部９２とを有する。

仮固定部９９は、電線接続部９３に隣接した平板部に形成されて位置決めピン８５が嵌合される位置決め孔１００と、断面クランク状に形成された電圧検出用端子９の立ち上がり壁９５に設けられた抜け止め部９６と、を有している。

位置決め孔１００は、円柱状に形成された位置決めピン８５が嵌合する円形の開口形状を有する。そこで、仮固定部９９の両側縁が連結部８の側壁８１Ａ，８１Ｂ間で挟持され、仮固定部９９の位置決め孔１００がバスバー保持部１０の位置決めピン８５に嵌合された電圧検出用端子９は、バスバー保持部１０に位置決めされる。

また、抜け止め部９６は、位置決めピン８５と平行に配置される立ち上がり壁９５に形成された切り起し片であり、隔壁１３の底壁１１側へ位置決めピン８５と直交する方向に突出した係止突起１７に係止されることで、位置決めピン８５に対する反嵌入方向（抜け出し方向）の仮固定部９９の移動を規制する。そこで、仮固定部９９の抜け止め部９６がバスバー保持部１０の係止突起１７に係止された電圧検出用端子９は、バスバー保持部１０の位置決めピン８５に対して抜け止め（ロック）される。なお、抜け止め部９６は、切り起し片に限らず、係止突起１７が嵌合して係止される開口部でもよい。

そこで、電圧検出用端子９は、仮固定部９９がバスバー保持部１０に対して位置決めピン８５により位置決めされると共に、係止突起１７により抜け止めされた仮固定状態となる。
なお、位置決めピン８５の断面形状と位置決め孔１００の開口形状は円形にされたが、本発明はこれに限らず、多角形や楕円形等の種々の形状を採りうる。即ち、断面非円形の位置決めピンに嵌合する位置決め孔の開口形状を位置決めピンの断面形状に対応した非円形とすることで、連結部８の側壁８１Ａ，８１Ｂに挟持されることなく電圧検出用端子９の位置決めピンを中心とした回転を規制することができる。

電線配索部７は、矩形板状の底壁７３と、該底壁７３の幅方向に相対する両縁部から垂直に立設した一対の側壁７５Ａ，７５Ｂと、からなる断面略Ｕ字状の樋形状に形成されている。
電線配索部７は、バスバー保持部１０の並び方向に沿った一側縁に設けられ、連結部８を介して各バスバー保持部１０に接続されている。そこで、電線配索部７は、各連結部８から導出される電圧検出線Ｗを単電池３の重なり方向に沿って配索する配索空間となる。

なお、電線配索部７には、側壁７５Ａ，７５Ｂの上端縁に電線抑え部を一体に形成してもよい。また、上方開口を塞ぐように矩形板状の蓋部が被せられてもよい。蓋部は、両縁部（長辺部）のうち一方の縁部の一部がヒンジを介して、電線配索部７の一方の側壁７５Ａに回動可能に連設される。

電線配索部７の配索空間に配索される電線としての電圧検出線Ｗは、導体である心線を絶縁被覆で被覆した被覆電線である。電圧検出線Ｗは、その一端において、電圧検出用端子９の電線接続部９３に圧着されている。電圧検出線Ｗの他端は、図示しない電圧検出回路に接続される。
なお、本発明に係る電線は、本実施形態の被覆電線に限らず、導体である単線を絶縁被覆で被覆したものや、フラットケーブルなど種々の電線を用いることができる。

上述したように本実施形態のバスバーモジュール１における電圧検出用端子９の保持構造によれば、電圧検出用端子９の仮固定部９９がバスバー保持部１０に仮固定されるので、バスバー６を囲む周壁に電圧検出用端子９を仮固定するための固定部を設ける必要がなくなる。その結果、図1及び図２に示したように、電線配索体２０はバスバー保持部１０における周壁を省略することができ、電線配索体２０の小型化が可能となる。
また、電圧検出用端子９は、電気接続部９１の側縁を周壁に仮固定させる必要がなくなるので、電気接続部９１をバスバー６との電気的接続に必要な必要最小限の大きさとして小型化できる。

更に、本実施形態のバスバーモジュール１における電圧検出用端子９の保持構造によれば、電圧検出用端子９の仮固定部９９に設けた位置決め孔１００が、バスバー保持部１０の位置決めピン８５に嵌合することで、電圧検出用端子９の仮固定位置を正確に位置決めできる。
また、電圧検出用端子９は、電気接続部９１の側縁を周壁の位置決めリブに当接させて位置決めする必要がなくなるので、電気接続部９１をバスバー６との電気的接続に必要な必要最小限の大きさとして小型化できる。

また、本実施形態のバスバーモジュール１における電圧検出用端子９の保持構造によれば、電圧検出用端子９の位置決め孔１００がバスバー保持部１０の位置決めピン８５に嵌入される方向と、立ち上がり壁９５に設けられた抜け止め部９６がバスバー保持部１０に抜け止め（ロック）される方向とが同一方向となる為、組付け作業性が向上して製造コストが安くなる。

従って、上記実施形態の電圧検出用端子９の保持構造によれば、バスバー保持部１０に対する電圧検出用端子９の位置決め等を確実にしつつ無駄な部分を削減し、電線配索体２０を小型・軽量化して製造コストを低減できる。

ここで、上述した本発明に係る電圧検出用端子の保持構造の実施形態の特徴をそれぞれ以下に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 複数の単電池（３）で構成された電池集合体（２）の各単電池を互いに電気的に接続する複数のバスバー（６）が収容される絶縁樹脂製の電線配索体（２０）のバスバー保持部（１０）に、前記単電池の電圧を測定するための電圧検出用端子（９）が保持される電圧検出用端子の保持構造であって、
前記電圧検出用端子は、
前記バスバーに接続される電気接続部（９１）と、
電線（電圧検出線Ｗ）が接続される電線接続部（９３）と、
前記電気接続部と前記電線接続部との間に設けられ、前記バスバー保持部に仮固定される仮固定部（９９）と、
を備えることを特徴とする電圧検出用端子の保持構造。
［２］ 前記仮固定部（９９）が、前記バスバー保持部（１０）に突設された位置決めピン（８５）に嵌合する位置決め孔（１００）を有することを特徴とする上記［１］に記載の電圧検出用端子の保持構造。
［３］ 前記電圧検出用端子（９）は、前記電気接続部（９１）と前記電線接続部（９３）との間に立ち上がり壁（９５）を有する断面クランク状に形成され、
前記仮固定部（９９）は、前記立ち上がり壁に設けられ、前記位置決めピン（８５）に対する反嵌入方向の移動が規制される抜け止め部（９６）を有することを特徴とする上記［２］に記載の電圧検出用端子の保持構造。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１…バスバーモジュール
２…電池集合体
３…単電池
６…バスバー
７…電線配索部
８…連結部
９…電圧検出用端子
１０…バスバー保持部
１１…底壁
１３…隔壁
１５…係止部
２０…電線配索体
８５…位置決めピン
９１…電気接続部
９３…電線接続部
９５…立ち上がり壁
９６…抜け止め部
９９…仮固定部
１００…位置決め孔

Claims (1)

1. 複数の単電池で構成された電池集合体の各単電池を互いに電気的に接続する複数のバスバーが収容される絶縁樹脂製の電線配索体のバスバー保持部に、前記単電池の電圧を測定するための電圧検出用端子が保持される電圧検出用端子の保持構造であって、
   前記電圧検出用端子は、
   前記バスバーに接続される電気接続部と、
   電線が接続される電線接続部と、
   前記電気接続部と前記電線接続部との間に設けられ、前記バスバー保持部に仮固定される仮固定部と、
   を備え、
   前記仮固定部が、前記バスバー保持部に突設された位置決めピンに嵌合する位置決め孔を有し、
   前記電圧検出用端子は、前記電気接続部と前記電線接続部との間に立ち上がり壁を有する断面クランク状に形成され、
   前記仮固定部は、前記立ち上がり壁に設けられ、前記位置決めピンに対する反嵌入方向の移動が規制される抜け止め部を有することを特徴とする電圧検出用端子の保持構造。

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