JP6802977B2 - 蓄電ユニット - Google Patents

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Description

本明細書は、蓄電ユニットに関する技術を開示する。
複数の蓄電素子を保持するホルダを金属ケース内に収容してなる蓄電ユニットとして、例えば特許文献１のものが知られている。この技術においては、金属ケースにブラケットを金属製のねじで留めつけ、これを介して蓄電ユニットを車両に固定すると同時に車両のグランドへの電気的な接続を得るようになっている。
特開２０１６−０８８１４４号公報（第８図）
しかしこの構成では、蓄電素子の大きな荷重をねじで受けるので、車両からの振動を受けたときに応力がねじに集中して、ねじの締め付けが緩んだり、ねじ自体が破損する原因となる。これを回避しつつ車両側との電気的接続を担保するため、ねじ留めに代えて金属ケースとブラケットとを直接溶接する構成が考えられる。しかしこれでは、比較的薄肉の金属ケースに対して比較的肉厚のブラケットを溶接することになるため、特に蓄電素子の重量に合わせてブラケットがいっそう肉厚となる場合に、技術的制約が大きい。また、金属ケースに部分的に補強したブラケット取付部を設け、このブラケット取付部にブラケットを取り付ける方法も考えられるが、この場合は金属ケースの成形コストが嵩んでしまう。
本発明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、蓄電ユニットを車両等の振動が予想される取付先に確実に取り付けるとともに、その金属ケースの電気的接続も確保できるようにすることを目的とする。
本明細書に開示された技術に係る蓄電ユニットは、金属ケース内に蓄電素子を収容してなり、金属製のブラケットを介して車両に取り付けられる蓄電ユニットであって、前記金属ケース内で前記蓄電素子を保持するホルダと、前記ホルダに設けられ前記ブラケットと係合して前記ホルダ及び前記蓄電素子の荷重を前記ブラケットに与えるブラケット受部と、前記金属ケースに設けられ前記ブラケットに接触して前記金属ケースを前記ブラケットに電気的に接続する接続部とを備える。
この構成によれば、蓄電素子の荷重はホルダから、ホルダのブラケット受部と係合するブラケットに伝えられる。従来のように荷重が金属ケースを介してブラケットに伝えられるのではないから、金属ケースとブラケットとの結合部に過剰な応力が発生することを防止できる。また、金属ケースにはブラケットに電気的に接続される接続部が設けられているから、金属ケースはブラケットを介して車両の車体等に電気的に接続することができる。ホルダはブラケットと電気的に接続される必要がないから、導電性の材料によって製造する必要がなく、強度や製造コストを優先した任意の材料で形成することが可能である。
本明細書に開示された蓄電ユニットに係る実施態様として、次の構成が好ましい。
（１）前記ブラケット受部は、前記ブラケットの先端に設けられた差込み片部を挿入可能な保持溝部 を備えると共に前記接続部は前記金属ケースに一体に設けられた接触片から構成され、前記接触片は前記保持溝部内において露出して、前記保持溝部内に挿入され保持された前記ブラケットの差込み片部と接触可能とされている。
この構成によれば、ブラケットを保持する保持溝部の内部に電気的な接続手段（接触片）が露出しているから、ブラケットを保持溝部に差し込むだけで、ホルダをブラケットで保持すると同時にブラケットに対して電気的に接続することができる。
（２）前記ブラケット受部は前記ホルダの側部に陥没して設けられ、前記金属ケースには、前記ホルダの側壁を外方から覆う壁部が設けられ、前記壁部には前記接触片としてばね片が設けられ、前記ばね片は側壁の外方から前記保持溝部内に突入して前記ブラケットの差込み片部部と接触可能とされている。
この構成によれば、ブラケット受部は前記金属ケースの内側に収容されるから、外方から他の部材に押圧されて変形するおそれがない。
（３）前記金属ケースは、前記ホルダの外側を互いに反対側から嵌合して覆う上ケース及び下ケースとから構成されると共に、前記ホルダには前記上下両ケースの嵌合方向に沿って延びる金属製の連結部材が設けられ、前記上ケース及び下ケースは前記連結部材に螺合させた締結部材により前記ホルダに固定されている。
この構成によれば、金属製のカラーを介して上ケースと下ケースとが電気的に接続されるから、上下両ケースをホルダに固定すると同時にこれらをシールドのために電気的に同電位とすることができる。
（４）前記金属ケース内には前記蓄電素子の充放電を制御する制御回路が実装された回路基板が収容され、その回路基板には前記連結部材を貫通させる貫通孔とその貫通孔の周縁に前記連結部材に接することで前記制御回路の所定のラインを前記金属ケースと同電位とするランドとが形成されている。
この構成によれば、ネジ部材をカラーに挿入して螺合させるだけで回路基板の所定のラインを金属ケースと同電位とすることができる。
（５）前記ホルダは合成樹脂製であって矩形の箱形をなしており、
前記ブラケット受部は前記ホルダの長辺の両側壁部の略中央に設けられている。
この構成によれば、ブラケットがホルダの重心に近い位置で蓄電素子およびホルダの荷重を受けるので、ホルダの重心とブラケット受部との間で過剰な応力が発生することを防止できる。
本明細書に開示された技術に係る蓄電モジュールによれば、蓄電ユニットを車両等の振動が予想される取付先に確実に取り付けるとともに、その金属ケースの電気的接続も確保できる。
実施形態１の蓄電ユニットの上面図 図１のＡ−Ａ断面図 図１のＢ−Ｂ断面図 蓄電ユニットの分解正面図 ブラケット受部にブラケットが保持された状態を示す正面図 図５のＣ−Ｃ断面図 実施形態２のホルダの上面図 ブラケット受部にブラケットが保持された状態を示す断面図 蓄電ユニットの分解正面図 下ケースの上面図
＜実施形態１＞
本明細書に開示された技術に係る実施形態１を、図１から図６によって説明する。
本実施形態の蓄電ユニット１は、車両に搭載され、例えば、エンジンのアイドルストップ時やエンジンの再始動時の補助電源として用いられる。以下では、図示におけるＸ方向を右方、Ｙ方向を前方、Ｚ方向を上方として説明する。また、以下の説明においては、複数の同一部材については一の部材にのみ符号を付し、他の部材の符号を省略することがある。
蓄電ユニット１は、図１から図３に示すように、金属ケース１０の内部に、蓄電素子としての複数のキャパシタＢＴを保持するホルダ３０と、キャパシタＢＴの充放電を制御するための電子部品Ｐ（制御回路の一例）が実装された回路基板５０と、を収容してなるユニット本体部に、車両に取り付けるための一対のブラケット６０を前後に備える。
金属ケース１０は、図２に示すように、下面開口の凹部が設けられた略直方体形状の上ケース１１と、上面開口の凹部が設けられた扁平な略直方体形状の下ケース１７と、を備えて構成されている。上ケース１１の四隅には上部貫通孔１２が上下に貫通して設けられるとともに、下ケース１７の四隅には下部貫通孔１８が上下に貫通して設けられている。
ホルダ３０は絶縁性の合成樹脂材から形成され、全体として左右に長い扁平な矩形の箱形をなしている。ホルダ３０の寸法は、上ケース１１内に緊密に嵌る程度となっている。ホルダ３０の四隅にはホルダ貫通孔３２が上下に貫通して設けられるとともに、各ホルダ貫通孔３２には内周面に図示しないねじ溝が形成された金属製のカラー３５（連結部材の一例）が設けられ、その上下端面が露出されている。
ホルダ３０の上面側には、キャパシタＢＴを収容するための複数の凹部３３が、図１に示すように、ホルダ３０の長さ方向における中心線を挟んで左右一列ずつ前後に並んで設けられている。
ホルダ３０の各凹部３３には、キャパシタＢＴがそれぞれリード端子Ｗを左右外側に向けて収容されている。ホルダ３０に収容されたキャパシタＢＴには、図３に示すように、ホルダカバー３６が被せられている。ホルダカバー３６は、ホルダ３０に設けられた図示しない係合部に係合されることで、ホルダ３０に対して固定されている。ホルダカバー３６は合成樹脂材から形成されて前後方向端部から中央にかけて傾斜した形状をなしており、これによりキャパシタＢＴの上方への飛び出しが抑制されている。
なお、キャパシタＢＴの各リード端子Ｗは、図２に破線で示すように、ホルダ３０を上下に貫通して裏面に延出されている。
回路基板５０はホルダ３０の下面よりもやや小寸の略長方形状に形成されている。回路基板５０は、図２に示すように、上面５１がホルダ３０の裏面と接して配される一方、下面５２にはキャパシタＢＴの充放電を制御するための電子部品Ｐが実装されている。また、回路基板５０には基板貫通孔５３が貫通して設けられているとともに、その上面５１には各基板貫通孔５３の周縁に図示しないランドが設けられて、グランドパターン（所定のラインの一例）と接続されている。ランドおよび基板貫通孔５３の内径は、ホルダ３０に設けられたカラー３５の内径とほぼ同寸となっており、各ランドの上面は各カラー３５の下面と接触している。回路基板５０の下面５２は、金属ケース１０の下ケース１７で覆われている。
蓄電ユニット１は、図３に示すように、ホルダ３０にブラケット６０を取り付けることで、ユニット本体部の荷重をブラケット６０に伝えるとともに、金属ケース１０、ホルダ３０、および回路基板５０とブラケット６０との電気的な接続が得られる構成を、前端側と後端側に備えている。前端側の構成と後端側の構成は前後逆である他は同一であるため、以下においては前端側のみについて説明し、後端側の説明は省略する。
上ケース１１の前側壁１５には、ブラケット６０に電気的に接続するための接触片１６（接続部の一例）が設けられている。接触片１６は、図４に示すように、前側壁１５にその長さ方向における中心線を挟んで左右対称に切り込み１３を入れ、その間を舌片状に切残すことで形成されている。接触片１６の左右方向における中央部には、後述するブラケット受部４０内に挿入された際に係止突部４４を逃がすための逃がしスリット１４が設けられている。逃がしスリット１４の上端部は、係止突部４４の外周面の形状に合わせた円弧形状をなしている。
ブラケット６０は、図３に示すように、比較的肉厚の金属材から帯状に形成されている。ブラケット６０の先端部分は、長さ方向において直角に曲げられて、後述するブラケット受部４０に係合するための差込み片部６１とされている。差込み片部６１の端部近傍には、図４に示すように、係止孔６２が貫通して形成されている。また、差込み片部６１の後面には、半球状の接触突部６３が突設されている。接触突部６３は、係止孔６２よりも下部に設けられ、差込み片部６１の幅方向における中心線を挟んで左右対称の位置に一つずつ配されている。
ホルダ３０の前側面３１の左右方向における中央には、ブラケット６０と係合するためのブラケット受部４０が突設されている。
ブラケット受部４０は、図１および図４に示すように、全体として前後に扁平な略直方体形状をなしている。ブラケット受部４０には、下面に開口する一対の保持溝部４１が形成されているとともに、上面にはホルダ３０の前側面３１寄りの位置に挿通スリット４２が保持溝部４１に連通して設けられている。挿通スリット４２の寸法は、接触片１６が挿通可能な程度となっている。
ブラケット受部４０の前壁部４５には、保持溝部４１と連通する前面開口部４６が左右方向における中心線に沿って開口される一方、保持溝部４１の後内壁４３（ホルダ３０の前側面３１）の中央部からは、細い円柱形状の係止突部４４が前方に突出して設けられている。係止突部４４は前面開口部４６内またはその近傍まで延出し、その先端は保持溝部４１の内壁面や前面開口部４６の内壁面に連結されない自由端となっている。
次に、本実施形態の蓄電ユニット１の組み立て手順を説明する。
まず、金属ケース１０の内部に回路基板５０およびホルダ３０を収容して、上ケース１１と下ケース１７とを互いに嵌合させる。すると、上ケース１１の接触片１６は、挿通スリット４２から保持溝部４１に挿入され、逃がしスリット１４において係止突部４４を逃がしつつ、背面を保持溝部４１の後内壁４３（ホルダ３０の前側面３１）に沿わせ、かつ前面を保持溝部４１内において露出させた状態で配される。
また、金属ケース１０の内部に回路基板５０およびホルダ３０を収容する際には、ホルダ３０の四隅に設けられた金属カラー３５と、回路基板５０の四隅に設けられたランドおよび基板貫通孔５３とが、金属ケース１０の四隅に設けられた上部貫通孔１２および下部貫通孔１８と同軸状になるように、位置合わせしておく。そして、これらに金属ケース１０の上下から締結部材としてのビスＳＷを挿入し、金属カラー３５のネジ孔に螺合させる。これにより、回路基板５０および金属ケース１０は、ホルダ３０に固定されるるとともに、回路基板５０のグランドパターンがランドを介して金属カラー３５に導通状態となり、かつ、上ケース１１及び下ケース１７がビスＳＷを介してぞれぞれ金属カラー３５に電気的に接続された状態となる。
そして、ブラケット６０の差込み片部６１を保持溝部４１に下方から挿入し、係止突部４４を上方に弾性変形させるとともに接触突部６３を接触片１６の前面（露出面）に擦接させながら保持溝部４１内を上方に進入させる。すると、差込み片部６１の係止孔６２に係止突部４４が嵌り、元の姿勢に弾性復帰する。これにより、図３および図５に示すように、ブラケット６０（差し込み片部６１）は保持溝部４１の内壁に包囲され、その先端が保持溝部４１の内壁の頂面４７と当接可能となるとともに係止突部４４に係止してブラケット受部４０内に係合して保持され、それと同時に、図６に示すように、接触突部６３が金属ケース１０の接触片１６に接触して金属ケース１０と電気的に接続された状態となる。
このように、金属ケース１０内にホルダ３０および回路基板５０を収容して固定し、ホルダ３０のブラケット受部４０とブラケット６０とを係合させることで、金属ケース１０、ホルダ３０、および回路基板５０のすべてがブラケット６０に電気的に接続されて同電位とされた蓄電モジュールが完成される。
上記の構成によれば、キャパシタＢＴの荷重はホルダ３０から、ホルダ３０のブラケット受部４０と係合するブラケット６０に伝えられる。従来のように荷重が金属ケース１０を介してブラケット６０に伝えられるのではないから、金属ケース１０とブラケット６０との結合部に過剰な応力が発生することを防止できる。また、金属ケース１０にはブラケット６０に電気的に接続される接触片１６が設けられているから、金属ケース１０はブラケット６０を介して車両の車体等に電気的に接続することができる。ホルダ３０はブラケット６０と電気的に接続される必要がないから、導電性の材料によって製造する必要がなく、強度や製造コストを優先した任意の材料で形成することが可能である。
また、ブラケット６０を保持する保持溝部４１の内部に金属ケース１０の接触片１６が露出しているから、ブラケット６０を保持溝部４１に差し込むだけで、ホルダ３０をブラケット６０で保持すると同時にブラケット６０に対して電気的に接続することができる。
＜実施形態２＞
次に、本明細書に開示された技術に係る実施形態２を図７から図１０によって説明する。なお本実施形態においては実施形態と異なる構成のみ説明し、実施形態１と同様の構成については説明を省略する。
実施形態１の蓄電ユニット１においてはブラケット受部４０はホルダ３０の前側部３４に突設される構成であるのに対し、本実施形態の蓄電ユニット１００においては、図７に示すように、ブラケット受部１４０はホルダ１３０の前側部１３４に上面視で陥没し、その前壁部１４５の前面１４５Ｆをホルダ１３０の前側部１３４の前面１３４Ｆと面一にして設けられている。これにより、図８に示すように、ブラケット受部１４０はホルダ１３０を覆う金属ケース１１０の内側に収容されている。なお、回路基板１５０は下面１５２だけでなく上面１５１にも電子部品が実装され、ホルダ１３０の下面から離間して配されている。
また、本実施形態においては、図８に示すように、上ケース１１１の前側壁１１５の中央に後方へ突出するばね片１１６が一体的に設けられて、ブラケット１６０と接触するための接触片１１６（接続部の一例）とされている。ばね片１１６は、ブラケット受部１４０の前面側から前面開口部１４６を通って保持溝部１４１内に露出し、保持部内に挿入されたブラケット１６０に接触している。
金属ケース１１０のうち下ケース１１７の前端部近傍の中央には、図１０に示すように、左右に長い下スリット１１９が設けられている。ブラケット１６０の差込み片部１６１は、図８および図９に示すように、下方から下スリット１１９に挿通され、金属ケース１１０内においてブラケット受部１４０の保持溝部１４１に圧入され、保持溝部１４１内に前面側から露出するばね片１１６と接触している。
この構成によれば、ブラケット受部１４０は前記金属ケース１１０の内側に収容されるから、外方から他の部材に押圧されて変形するおそれがない。したがって、蓄電モジュールの設置スペースが狭く、車両の振動により他の部材と当接する懸念がある場合等に好適である。
＜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、例えば次のような形態で実施することが可能である。
（１）上記実施形態においては、ブラケット６０の保持溝部４１は下方に開口し、ブラケット６０を下方から挿入する構成としているが、保持溝部の開口方向はこれに限らず、例えば保持溝部が左方に開口し、ブラケットを左方から挿入する構成としてもよい。
（２）また上記実施形態においては、ブラケット受部４０の内部に設けられた保持溝部４１は、接触片１６が配される領域と差込み片部６１が配される領域との間が仕切られていない構成としているが、保持溝部はこれに限らず、例えば接触片が配される領域と差込み片部が配される領域との間に隔壁を設けて、この隔壁に接触突部が一方の領域から他方の領域へ挿通されるための開口部を設けてもよい。
（３）接触片部の形状は、上記実施形態のような形状に限らず、また金属ケースとブラケットのどちらに設けてもよい。例えば、実施形態１においては接触突部はブラケットに設けられているが、接触突部は接触片に設けてもよい。また、実施形態２においては金属ケースの前側壁１１５に設けたばね片１１６が前面開口部１４６から保持溝部１４１に突入する構成としているが、これに代えて、差し込み片部の前面側に前方に向かって突出する突状部が設けられ、これが前面開口から外部へ突出して、金属ケースの前側壁部に接触する構成としてもよい。さらに、接触突部は必ずしも必要ではなく、要はブラケットと金属ケースとが接触して電気的に接続されればよい。
（４）上記実施形態においては、金属ケース１０内に蓄電素子を保持するホルダ３０と回路基板５０とを収容しているが、本願発明はこれに限らず、蓄電素子を保持するホルダのみを金属ケース内に収めた蓄電ユニットにも適用することができる。
（５）上ケースと下ケースとを電気的に接続しつつホルダに固定する構造としては、前記第１実施形態のような金属カラーにビスを螺合させる構造に限らず、例えば金属カラーに代わる連結部材として、両端にネジ部を有する金属スティを利用し、ここに締結部材としてのナットを螺合する構造としてもよい。または、下ケースの下部貫通孔にバーリング加工によりネジ部を形成し、ここに上ケースの上部貫通孔から差し込んだビスを螺合させる構造や、またはボルトをかしめナットで締結する構造等を採用することもできる。
１、１００：蓄電ユニット
１０、１１０：金属ケース
１１、１１１：上ケース
１５、１１５：前側壁
１６：接触片（接続部）
１７、１１７：下ケース
３０、１３０：ホルダ
３５、１３５：カラー
４０、１４０：ブラケット受部
４１、１４１：保持溝部
４２：挿通スリット
４４、１４４：係止突部
４６：前面開口部
５０：回路基板
６０、１６０：ブラケット
６１、１６１：差込み片部
６２、１６２：係止孔
６３：接触突部
ＢＴ：キャパシタ
Ｐ：電子部品
１１６：ばね片（接続部）

Claims (5)

  1. 金属ケース内に蓄電素子を収容してなり、金属製のブラケットを介して車両に取り付けられる蓄電ユニットであって、
    前記金属ケース内で前記蓄電素子を保持するホルダと、前記ホルダに設けられ前記ブラケットと係合して前記ホルダ及び前記蓄電素子の荷重を前記ブラケットに与えるブラケット受部と、前記金属ケースに設けられ前記ブラケットに接触して前記金属ケースを前記ブラケットに電気的に接続する接続部とを備え、
    前記ブラケット受部は、前記ブラケットの先端に設けられた差込み片部を挿入可能な保持溝部を備えると共に前記接続部は前記金属ケースに一体に設けられた接触片から構成され、前記接触片は前記保持溝部内において露出して、前記保持溝部内に挿入され保持された前記ブラケットの差込み片部と接触可能とされている、蓄電ユニット。
  2. 前記ブラケット受部は前記ホルダの側部に陥没して設けられ、前記金属ケースには、前記ホルダの側壁を外方から覆う壁部が設けられ、前記壁部には前記接触片としてばね片が設けられ、前記ばね片は側壁の外方から前記保持溝部内に突入して前記ブラケットの差込み片部と接触可能とされている、請求項１に記載の蓄電ユニット。
  3. 前記金属ケースは、前記ホルダの外側を互いに反対側から嵌合して覆う上ケース及び下ケースとから構成されると共に、前記ホルダには前記上下両ケースの嵌合方向に沿って延びる金属製の連結部材が設けられ、前記上ケース及び下ケースは前記連結部材に螺合させた締結部材により前記ホルダに固定されている請求項１または請求項２に記載の蓄電ユニット。
  4. 前記金属ケース内には前記蓄電素子の充放電を制御する制御回路が実装された回路基板が収容され、その回路基板には前記連結部材を貫通させる貫通孔とその貫通孔の周縁に前記連結部材に接することで前記制御回路の所定のラインを前記金属ケースと同電位とするランドとが形成されている請求項３記載の蓄電ユニット。
  5. 前記ホルダは合成樹脂製であって矩形の箱形をなしており、
    前記ブラケット受部は前記ホルダの長辺の両側壁部の略中央に設けられている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の蓄電ユニット。
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