JP6878321B2 - 配線モジュールおよび蓄電モジュール - Google Patents

Description

本明細書に開示された技術は、配線モジュールおよび蓄電モジュールに関する。

従来、複数の蓄電素子を並べてなる蓄電素子群を他部材と電気的に接続する構造として、例えば特許文献１のものが知られている。この電線接続構造は車両用の電源であって、複数の電池を直列してなる電池群を複数接続して構成され、各電池群を互いに間隔をあけて配置するとともに、太径の高圧電線を各電池群に架け渡し、当該高圧電線の両端に設けられた圧着端子を各電池群において直列接続の端末に配された総電極にボルト締めすることで、これらの電池群を互いに接続している。

特開２０１３−１５７１２２号公報

しかしこの構成では、高圧電線は柔軟性が低いため、一方の電池群の総電極に高圧電線の一端側をボルト締めする間、他の部分が所望されない位置に突っ張り出て作業の妨げとなりがちである。これを解消するためには高圧電線をできるだけ短くすることが考えられるが、この場合、各電池群間の間隙の公差を吸収することが難しくなる。また、高圧電線の他端が総電極の近傍に突出し、作業の妨げになる可能性もある。

本明細書に開示された技術は、蓄電素子を直列接続されてなる蓄電素子群と他部材との間隙の公差を吸収するとともに、これらを接続する前の状態においては当該電線を作業の妨げとならない位置に保持することの可能な配線モジュールおよび蓄電モジュールを提供することを目的とする。

本明細書に開示された技術は、複数の蓄電素子を直列に接続してなる蓄電素子群を他部材と接続するための配線モジュールであって、隣り合う一対の前記蓄電素子の電極同士を接続する接続部材と、前記蓄電素子群における各電極が配された電極面に装着され、前記接続部材を収容する絶縁プロテクタと、前記蓄電素子群の端末電極と接続される一端、および前記他部材と接続される他端を有し、前記一端から前記他端に向けて折り返された電線と、前記絶縁プロテクタに設けられ、前記電線の他端を前記他部材に接続する前の状態において前記電線の他端を前記蓄電素子群に向けて傾けた状態で保持可能な保持部とを備えることに特徴を有する。

この構成によれば、電線は蓄電素子群の端末電極と接続される一端から他部材と接続される他端に向けて折り返されているから、折り返し分の長さにより蓄電素子群と他部材との間隙の公差を吸収することができる。また、電線の他端を他部材に接続する前の状態においては、電線の他端を蓄電素子群に向けて傾けた状態で保持することができるから、作業性を向上させることができる。

前記保持部は筒形状をなすフック部を備え、前記フック部は、前記端末電極から近い側に開口する電線着脱口と、電線を包囲する円弧形状の保持内壁とを備え、前記保持内壁は、前記蓄電素子群および前記端末電極よりも遠い側に逆テーパ部を備えてもよい。

この構成によれば、フック部の逆テーパ部が電線に対して蓄電素子群から遠くかつ端末電極から遠い側から当接するから、電線の他端を蓄電素子側に傾斜させるとともに端末電極側に傾斜させた状態で保持することができる。

前記電線の他端に設けられ前記他部材と接続するコネクタをさらに備えてもよい。

この構成によれば、電線の他端はコネクタを他部材に接続するだけで蓄電素子群を他部材に接続することができるから、作業性がよい。

また、本明細書に開示された技術は、前記蓄電素子群の前記電極面に装着された上記の配線モジュールと、前記蓄電素子群の前記電極面に隣り合う側面を覆う側板と、前記側板に設けられた固定部材と、を備える蓄電モジュールであって、前記固定部材は、前記電線における前記端末電極から前記保持部に至る経路の中間部分を固定することに特徴を有する。

保持部が電線の他端を蓄電素子群に向けて傾けた状態で保持する場合には、電線のうち端末電極から保持部に至る経路の中間部分が相対的に蓄電素子群から遠ざかる方向に傾いてしまう。これに対して、上記の構成によれば、電線は端末電極から保持部に至る経路の中間部分が固定部材により固定されるから、蓄電素子群から遠ざかる方向に変位しようとする中間部分を抑え込むことができる。これにより、電線の中間部分が所望されない位置まで突き出ることを防ぎ、作業性を向上させることができる。

前記端末電極に接続された電極側接続部から前記側板に沿って前記電極面から遠ざかる方向に延出されるとともに、その延出端部が前記電線の一端に接続された電線側接続部とされた導電板をさらに備え、前記他部材は、前記側板における前記電極面に近い側に配設されていてもよい。

この構成によれば、電線は側板において電極面から遠い側から近い側に向かって折り曲げて配されるから、電線を緩やかに曲げて配することができる。

本明細書に開示された技術によれば、蓄電素子を直列接続されてなる蓄電素子群と他部材との間隙の公差を吸収するとともに、これらを接続する前の状態においては当該電線を作業の妨げとならない位置に保持することの可能な配線モジュールおよび蓄電モジュールを提供することができる。

実施形態の蓄電モジュールを示す斜視図 蓄電モジュールを示す正面図 蓄電モジュールを示す上面図 蓄電モジュールを示す左側面図 フック部を示す斜視図 フック部を示す上面図 フック部を示す左側面図 図６のＡ−Ａ断面図 図６のＢ−Ｂ断面図 蓄電素子群を示す斜視図

＜実施形態＞
本明細書に開示された技術に係る実施形態を、図１から図１０によって説明する。

本実施形態の蓄電モジュール１は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載されて他の蓄電モジュールと接続され、走行用の電源として使用される。以下の説明においては、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。

本実施形態の蓄電モジュール１は、蓄電素子群ＢＵおよび配線モジュールＭＤにより構成されている。蓄電素子群ＢＵは、複数の蓄電素子ＢＣおよび側板ユニット１０を備えている。配線モジュールＭＤは、複数の接続部材６０と、絶縁プロテクタ２０と、導電板４０と、電線５０と、コネクタ７０と、を備えている。

蓄電素子群ＢＵは、例えばリチウムイオン電池等の蓄電素子ＢＣを複数備えている。各蓄電素子ＢＣは、図１０に示すように、電極ＢＰを上方に向け、左右それぞれ前後に並んで配されている。なお、前後または左右に隣り合う蓄電素子ＢＣ同士は後述の接続部材６０により直列接続され、これにより蓄電素子群ＢＵ全体が直列接続されている。蓄電素子群ＢＵにおいて、左側最前列の電極ＢＰは、直列接続における端末電極ＢＥとなっている。

側板ユニット１０は、図１に示すように、蓄電素子群ＢＵの側面を覆う４枚の板状部材を備え、全体として中空の直方体形状をなしている。４枚の板状部材のうち、蓄電素子群ＢＵの前側に配された平板状の板状部材を側板１１という。図２に示すように、側板１１の略中央領域は、他の蓄電モジュールのコネクタ（以下、相手方コネクタ８０という）（他部材の一例）と対向する他部材対向領域１１Ａとなっている。

側板１１には、電線５０を固定するための固定部材１２が設けられている。固定部材１２は、図２に示すように、側板１１の下端近傍において、他部材対向領域１１Ａよりも右側であり、かつ後述のフック部３０よりも左側の位置に配されている。固定部材１２は、図３に示すように、側板１１から前方に突出する突出部１２Ａと、突出部１２Ａの先端に設けられたタイバンド１２Ｂと、を備えている。なお突出部１２Ａの先端に設けられる構成はタイバンド１２Ｂに限らず、電線５０を固定できる手段であれば任意の構成とすることができる。

絶縁プロテクタ２０は、絶縁性の合成樹脂から形成され、図１に示すように、プロテクタ本体２１と、プロテクタカバー２２と、フック部３０と、を備えている。

プロテクタ本体２１は、上下に扁平な箱形状をなし、蓄電素子群ＢＵにおいて電極ＢＰの並び配された電極面ＢＦに装着されている。プロテクタ本体２１には、図示しない複数の孔部が上下に貫通して形成されている。プロテクタ本体２１にはバスバー等の接続部材６０が収容され、孔部から露出した接続部材６０の下面が各電極ＢＰの上面に接触することで各電極ＢＰ間を接続している。

プロテクタカバー２２は、プロテクタ本体２１と一体に形成され、プロテクタ本体２１に被せられて接続部材６０を覆っている。プロテクタカバー２２は、プロテクタ本体２１の中央部分に被せつけられる第一カバー２２Ａと、右側部分に被せつけられる第二カバー２２Ｂと、左側部分に被せつけられる第三カバー２２Ｃと、を備えている。第一カバー２２Ａは、左右に隣り合う蓄電素子ＢＣに架け渡されている。

フック部３０は、図２および図４に示すように、プロテクタ本体２１の前端部から前方に突出して設けられている。フック部３０の左右方向の位置は、絶縁プロテクタ２０の右前角部よりも左側であって、かつ側板１１の他部材対向領域１１Ａよりも右側とされている。フック部３０は、図５および図６に示すように、プロテクタ本体２１から前方に張り出す基端部３０Ａと、基端部３０Ａの前端から円弧を描いて延出する鉤部３０Ｂと、を備えている。基端部３０Ａの内壁と鉤部３０Ｂの内壁とによって、全体として円弧形状に湾曲し上下に厚みのある保持内壁３１が構成されている。保持内壁３１は、平面視において略Ｃ字状をなして、左側（端末電極ＢＥに近い側）に開口するとともに、上下両側に開口する形態とされている。すなわち、フック部３０は、上下に貫通するとともに左側を切り欠いた筒形状をなしている。保持内壁３１の左側開口は、電線５０の直径よりも小さく形成され、電線５０をフック部３０に着脱するための電線着脱口３３となっている。

保持内壁３１のうち、鉤部３０Ｂの内壁には、図７から図９に示すように、下方に向かって裾広がりに形成された逆テーパ部３２Ｂが設けられている。詳細には、図６に示すように、逆テーパ部３２Ｂの下端がなす円弧は、逆テーパ部３２Ｂの上端がなす円弧よりも曲率が大きく、かつ逆テーパ部３２Ｂの上端がなす円弧よりも右前方寄りとなっている。すなわち、逆テーパ部３２Ｂの軸心は、上方に向かって垂直よりもやや左後方に傾いている。

また、保持内壁３１のうち、基端部３０Ａの内壁には、逆テーパ部３２Ｂの軸心に向かって突出する一条のリブ３２Ａが設けられている。リブ３２Ａは、基端部３０Ａの内壁の上端から下端にかけて延びて配され、その稜線が上端から下端にかけて次第に前方に突出するテーパ形状をなしている。リブ３２Ａの稜線は、逆テーパ部３２Ｂの軸線と平行とされている。リブ３２Ａの下端における突出端部は、図７に示すように、左方からみて電線着脱口３３から見える程度まで突出している。リブ３２Ａの稜線の左右には、緩やかなＣ面が設けられている。

導電板４０は、比較的厚く剛性の高い導電性の金属板材から帯形状に形成されている。導電板４０は、図１および図２に示すように、上端の電極側接続部４１が蓄電素子群ＢＵの端末電極ＢＥに接続されて絶縁プロテクタ２０から延出し、側板１１のうち他部材対向領域１１Ａよりも左側の領域に沿って側板１１の下端近傍まで延び、その延出端部に設けられた電線側接続部４２を右方に向けた状態で配されている。導電板４０は、導電カバー４３により覆われている。

電線５０は被覆電線を絶縁性の保護材で覆ってなるケーブルであり、一端５１に連結部材５３が固定されている。電線５０は連結部材５３内において導電板４０と接続されている。

コネクタ７０は、図２に示すように、コネクタ本体７１と、相手方コネクタ８０と嵌合するための嵌合筒部７２と、端子金具７３と、を備えている。コネクタ本体７１は、電線５０の他端５２に接続されている。嵌合筒部７２は、コネクタ本体７１から電線５０の他端５２に対して略直交する方向に突出している。端子金具７３は、コネクタ本体７１内において電線５０の他端５２と接続されるとともに、相手方コネクタ８０の嵌合孔８１内に設けられた端子と接続するための接続端部が嵌合筒部７２内に設けられている。

以上の構成により、電線５０は、図２および図３に示すように、導電板４０を介して端末電極ＢＥと接続された一端５１から、前後方向においては次第に側板１１から遠ざかりつつ、かつ上下方向においては側板１１の下端に沿って、右方へ延び、全体の長さの略半分ほどのところで固定部材１２により側板１１に固定されている。

そして、他端５２（コネクタ７０）が相手方コネクタ８０と接続する前の状態においては、固定部材１２から先は緩やかに略直角に折り曲げられ、図４に示すように、次第に側板１１に近づきながら上方に延びて、他端５２近傍の部分がフック部３０により保持されている。

この状態において、電線５０は、フック部３０の保持内壁３１に設けられた逆テーパ部３２Ｂとリブ３２Ａとによって挟持されている。これにより、フック部３０に保持された部分から他端５２にかけて、図４に示すように、後方（蓄電素子群ＢＵ側）にやや傾くとともに、図２に示すように、左方（端末電極ＢＥ側）にやや傾き、すなわち軸線を左後方に傾け、他端５２を絶縁プロテクタ２０の上方に位置させた状態で保持されている。これに伴い、電線５０の他端５２に配されたコネクタ７０も同様に左後方に傾斜し、図２に示すように、嵌合筒部７２を斜め下方に向けて絶縁プロテクタ２０の上方に位置した状態となっている。

なお、電線５０の他端５２（コネクタ７０）が相手方コネクタ８０と接続した状態においては、電線５０のうち固定部材１２から先に延びる部分は、次第に側板１１から遠ざかりながら緩やかに略１８０度折り曲げられ、嵌合筒部７２が下方に向けられた状態で相手方コネクタ８０の嵌合孔８１に嵌合されている。

次に、かかる蓄電モジュール１の組み立て手順を例示する。

まず、複数の蓄電素子ＢＣを前後左右に並べて配置し、側板ユニット１０により前後左右から緊締して、一括固定する。次に、予め複数の接続部材６０を収容しておいた絶縁プロテクタ２０のプロテクタ本体２１を蓄電素子群ＢＵの電極面ＢＦに装着し、各接続部材６０を各電極ＢＰに固定してこれらを直列接続し、第一カバー２２Ａおよび第二カバー２２Ｂをプロテクタ本体２１に被せつける。一方、導電板４０に導電カバー４３を被せ、電線側接続部４２を電線５０の一端５１と接続し、電線５０の他端５２にコネクタ７０を装着する。そして、電線５０の略中央部を固定部１２により側板１１に固定するとともに、他端５２の近傍を絶縁プロテクタ２０のフック部３０に左方から押し込んで保持内壁３１により包囲し、詳しくはリブ３２Ａと逆テーパ部３２Ｂにより挟持することで、仮保持状態とする。最後に、導電板４０の電極側接続部４１を端末電極ＢＥに接続し、第三カバー２２Ｃをプロテクタ本体２１に被せつける。これにより、蓄電素子群ＢＵからコネクタ７０に至るまで導電経路が形成された蓄電モジュール１が完成する。

かかる蓄電モジュール１を相手方コネクタ８０と接続するには、まず相手方コネクタ８０を他部材対向領域１１Ａと対向する位置に配置し、コネクタ８０において上方に開口して設けられた嵌合孔８１を電極面ＢＦに近い側に配設する。そして、電線５０の他端５２近傍をフック部３０から左方に引き抜き、そのままやや前方に引きつつ略９０度倒して、嵌合筒部７２を嵌合孔８１に嵌入させる。これにより、蓄電素子群ＢＵから相手方コネクタ８０に至る導電経路が形成され、蓄電モジュール１と相手方コネクタ８０が電気的に接続される。

この構成によれば、電線５０は蓄電素子群ＢＵの端末電極ＢＥと接続される一端５１から他部材と接続される他端５２に向けて折り返されているから、折り返し分の長さにより蓄電素子群ＢＵと他部材との間隙の公差を吸収することができる。また、電線５０の他端５２を他部材に接続する前の状態においては、電線５０の他端５２を蓄電素子群ＢＵに向けて傾けた状態で保持することができるから、作業性を向上させることができる。

また、フック部３０の逆テーパ部３２Ｂが電線５０に対して蓄電素子群ＢＵから遠くかつ端末電極ＢＥから遠い側から当接するから、電線５０の他端５２を蓄電素子群ＢＵ側に傾斜させるとともに端末電極ＢＥ側に傾斜させた状態で保持することができる。

また、電線５０の他端５２はコネクタ７０を他部材に接続するだけで蓄電素子群ＢＵを他部材に接続することができるから、作業性がよい。

また、フック部３０が電線５０の他端５２を蓄電素子群ＢＵに向けて傾けた状態で保持する場合には、電線５０のうち端末電極ＢＥからフック部３０に至る経路の中間部分が相対的に蓄電素子群ＢＵから遠ざかる方向に傾いてしまう。これに対して、上記の構成によれば、電線５０は端末電極ＢＥからフック部３０に至る経路の中間部分が固定部材１２により蓄電素子群ＢＵ（側板１１）からある程度前方に浮いた状態で固定されるから、蓄電素子群ＢＵから遠ざかる方向に変位しようとする中間部分を無理なく抑え込むことができる。これにより、電線５０の中間部分が所望されない位置まで突き出ることを防ぎ、作業性をよりいっそう向上させることができる。

また、電線５０は側板１１において電極ＢＰ面から遠い側から近い側に向かって折り曲げて配されるから、電線５０を緩やかに曲げて配することができる。

＜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保持部として絶縁プロテクタ２０に設けられたフック部３０を例示しているが、保持部はこれに限らず、例えば保持部としてプロテクタ本体の前端部に他端側タイバンドを設け、これにより電線の他端近傍を緊締する構成としてもよい。なお、この場合は固定部材が保持部の一部となる。すなわち、電線は固定部により保持されることでいったん蓄電素子群から離間してから、固定部から他端側タイバンドにかけては蓄電素子に向けて傾いた状態で配されるので、これに伴い、他端側タイバンドから延出する他端も蓄電素子群に向けて傾いた状態となる。この場合、他端側タイバンドを切断することで、電線の他端側を蓄電モジュールから取り外し（すなわち仮保持状態を解除し）、相手方コネクタに取り付けることができる。

（２）上記実施形態においては、電線５０の他端５２は後方（蓄電素子群ＢＵ側）に傾けられるとともに、左方（端末電極ＢＥ側）に傾けられる構成としているが、電線は必ずしも端末電極側に傾いて保持される必要はなく、左右方向において垂直姿勢で保持されてもよい。要は、相手方コネクタに接続される前の状態において、電線の他端が蓄電素子側に傾いた状態で保持されればよい。

（３）上記実施形態においては、電線５０における端末電極ＢＥからフック部３０に至る経路の中間部分を固定部材１２により固定しているが、固定部材がなくても電線が他部材に接続される前の状態において側板から所定距離以上離間することがない場合には、固定部を省いてもよい。

１：蓄電モジュール
１１：側板
１２：固定部材
２０：絶縁プロテクタ
３０：フック部（保持部）
３１：保持内壁
３２Ｂ：逆テーパ部
４０：導電板
４１：電極側接続部
４２：電線側接続部
５０：電線
６０：接続部材
７３：端子金具
８０：相手方コネクタ（他部材）
ＢＣ：蓄電素子
ＢＥ：端末電極
ＢＵ：蓄電素子群
ＢＦ：電極面

Claims (5)

1. 複数の蓄電素子を直列に接続してなる蓄電素子群を他部材と接続するための配線モジュールであって、
   隣り合う一対の前記蓄電素子の電極同士を接続する接続部材と、
   前記蓄電素子群における各電極が配された電極面に装着され、前記接続部材を収容する絶縁プロテクタと、
   前記蓄電素子群の端末電極と接続される一端、および前記他部材と接続される他端を有し、前記一端から前記他端に向けて折り返された電線と、
   前記絶縁プロテクタに設けられ、前記電線の他端を前記他部材に接続する前の状態において前記電線の他端を前記蓄電素子群に向けて傾けた状態で保持可能な保持部とを備え、
   前記保持部は筒形状をなすフック部を備え、
   前記フック部は、前記端末電極から近い側に開口する電線着脱口と、電線を包囲する円弧形状の保持内壁とを備え、
   前記保持内壁は、前記蓄電素子群および前記端末電極よりも遠い側に逆テーパ部を備える配線モジュール。
2. 前記電線の他端に設けられ前記他部材と接続するコネクタをさらに備える請求項１に記載の配線モジュール。
3. 前記蓄電素子群の前記電極面に装着された請求項１または請求項２に記載の配線モジュールと、
   前記蓄電素子群の前記電極面に隣り合う側面を覆う側板と、
   前記側板に設けられた固定部材と、を備える蓄電モジュールであって、
   前記固定部材は、前記電線における前記端末電極から前記保持部に至る経路の中間部分を固定する蓄電モジュール。
4. 複数の蓄電素子を直列に接続してなる蓄電素子群を他部材と接続するための配線モジュールであって、隣り合う一対の前記蓄電素子の電極同士を接続する接続部材と、前記蓄電素子群における各電極が配された電極面に装着され、前記接続部材を収容する絶縁プロテクタと、前記蓄電素子群の端末電極と接続される一端、および前記他部材と接続される他端を有し、前記一端から前記他端に向けて折り返された電線と、前記絶縁プロテクタに設けられ、前記電線の他端を前記他部材に接続する前の状態において前記電線の他端を前記蓄電素子群に向けて傾けた状態で保持可能な保持部とを備え、前記蓄電素子群の前記電極面に装着された配線モジュールと、
   前記蓄電素子群の前記電極面に隣り合う側面を覆う側板と、
   前記側板に設けられた固定部材と、を備える蓄電モジュールであって、
   前記固定部材は、前記電線における前記端末電極から前記保持部に至る経路の中間部分を固定する蓄電モジュール。
5. 前記端末電極に接続された電極側接続部から前記側板に沿って前記電極面から遠ざかる方向に延出された導電板をさらに備え、
   前記導電板は、前記電極面から遠ざかる方向に延出された延出端部を有し、前記延出端部は前記電線の一端に接続された電線側接続部とされており、
   前記他部材は、前記側板における前記電極面に近い側に配設されている請求項４に記載の蓄電モジュール。

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