JP7081237B2 - 接続モジュール、および蓄電モジュール - Google Patents

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Description

本明細書によって開示される技術は、接続モジュール、および蓄電モジュールに関する。
車両用の電池モジュールは、正極及び負極の電極端子を有する複数の電池セルと、隣り合う電池セルの電極端子間を接続するバスバーと、電池セルに組み付けられてバスバーを保持するバスバー保持部材とを備えている。バスバー保持部材は、バスバーを囲む包囲壁を備えており、この包囲壁によって、バスバーの保持部材に対する位置決めがなされるとともに、隣接するバスバー間の絶縁が図られている(特許文献1参照)。
特開2015-065055号公報
近年、車両の高性能化に伴って、多くの部品を狭いスペースに効率的に配置することが求められており、蓄電モジュールにおいてバスバーを保持する構成についても、構造の簡素化が求められている。
本明細書によって開示される接続モジュールは、一縁に電極端子を備える複数の蓄電素子により構成される蓄電素子群に取り付けられて、複数の前記蓄電素子を電気的に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同士を接続する接続部材と、前記接続部材を保持する保持部材とを備え、前記保持部材が、一面に前記接続部材が載置される載置領域を有しているとともに、前記載置領域に載置された前記接続部材を包囲する包囲壁を備えず、前記載置領域に載置された前記接続部材に係合することで、前記接続部材の前記保持部材からの離脱、および前記載置領域外への位置ずれを規制する規制部を備える。
また、本明細書によって開示される蓄電モジュールは、一縁に電極端子を備える複数の蓄電素子により構成される蓄電素子群と、前記蓄電素子群に取り付けられて、複数の前記蓄電素子を電気的に接続する接続モジュールとを備え、前記接続モジュールが、隣り合う前記蓄電素子の前記電極端子同士を接続する接続部材と、前記接続部材を保持する保持部材とを備え、前記保持部材が、一面に前記接続部材が載置される載置領域を有しているとともに、前記載置領域に載置された前記接続部材を包囲する包囲壁を備えず、前記載置領域に載置された前記接続部材に係合することで、前記接続部材の前記保持部材からの離脱、および前記載置領域外への位置ずれを規制する規制部を備える。
上記の構成によれば、接続部材を囲む包囲壁を設けるよりも簡素な構成で、接続部材の離脱防止および位置決めを図ることができる。このような構成は、隣接する接続部材間を絶縁する必要性が薄い低圧の蓄電モジュールに好適である。
上記の構成において、前記保持部材が、前記載置領域に隣接する位置に、前記電極端子を挿通するための挿通孔を有していても構わない。
このように、接続部材の載置領域に隣接する位置に挿通孔を有する構成では、包囲壁を接続部材に隣接する位置に設けて接続部材に当接させ、接続部材の位置決めを行うことが難しい。このような場合においても、規制部によって、簡素な構成で、接続部材の離脱防止および位置決めを図ることができる。
上記の構成において、前記接続部材が、一対の端縁のうち一方の端縁から突出する係止突部と、他方の端縁から凹む係止凹部とを備えており、前記規制部が、前記載置領域の一端に配置されて、前記係止突部を挿入可能な規制凹部を有する規制受部と、前記載置領域の他端に配置されて、前記係止凹部の内部に収容されて前記接続部材に係合する規制片とで構成されていても構わない。
このような構成によれば、打ち抜き加工によって接続部材を製造する際に、母材において、先に打ち抜かれた接続部材の係止凹部の形状に対応して残った凸部から、次に打ち抜く接続部材の係止突部を取るようにすることができるので、複数の接続部材間の廃棄部分の大きさを最小限とすることができ、材料の無駄を最小限とすることができる。
本明細書によって開示される接続モジュールおよび蓄電モジュールによれば、簡素な構成で、接続部材の離脱防止および位置決めを図ることができる。
実施形態の蓄電モジュールの平面図 図1のA-A線断面図 実施形態の接続モジュールの斜視図 実施形態の接続モジュールの平面図 図4のB-B線断面図 図4の円R内の拡大図 実施形態の保持部材の平面図 実施形態のバスバーの平面図 実施形態において、母材からバスバーを打ち抜く様子を示す平面図
実施形態1を、図1~図9を参照しつつ説明する。本実施形態の蓄電モジュール1は、ガソリン車などの、電気エネルギーを車両の駆動のために用いない車両に搭載される、低圧のバッテリであって、複数の蓄電素子10により構成される蓄電素子群10Gと、この蓄電素子群10Gに組み付けられて、複数の蓄電素子10を電気的に接続する接続モジュール20とを備えている。
[蓄電素子群10Gおよび蓄電素子10]
本実施形態の蓄電素子10はラミネート型の電池であり、全体として扁平な直方体状をなす。各蓄電素子10は、図2に示すように、発電要素(図示せず)をラミネートフィルムによって包むとともに縁部を溶着した電池本体11と、発電要素に接続されるとともに電池本体11の一縁(図2の上縁)から外側に突出する一対の電極端子(正極端子12、負極端子13)とを備える。電極端子12、13は、箔状のリード端子である。
蓄電素子10は、複数(本実施形態では4つ)が重ねられて、蓄電素子群10Gを構成している。隣り合う2つの蓄電素子10は、図2に示すように、互いに異なる極性の電極端子12、13が隣り合うように(一の蓄電素子10の正極端子12と、これと隣接する他の蓄電素子10の負極端子13とが互いに隣り合うように)配置されている。
[接続モジュール20]
接続モジュール20は、図3に示すように、複数のバスバー30(接続部材に該当)と、複数のバスバー30を保持して蓄電素子群10Gに組み付けられる保持部材40とを備えている。
バスバー30は、金属などの導電性を有する材料により構成され、図8に示すように、細長い長方形の板状をなすバスバー本体31と、バスバー本体31から突出する係止突部32とを備えている。係止突部32は、バスバー本体31の両端縁のうち一方の端縁31A(図8の左側の端縁)から突出する、矩形の板片状の部分である。また、バスバー本体31は、両端縁のうち他方の端縁31B(図8の右側の端縁)から凹む係止凹部33を有している。係止凹部33は、他方の端縁31Bよりも内側に位置する奥縁33Aと、この奥縁33Aと他方の端縁31Bとを繋ぐ一対の側縁33Bとによって規定される凹部である。係止突部32と係止凹部33とは、どちらも、バスバー本体31の幅方向について同じ位置(一対の長辺間の中央位置)に配置されている。
このような形状のバスバー30を製造する際には、図9に示すように、帯状の母材80からプレス型を用いてバスバー30を順次打ち抜いていく。このとき、母材80において、先に打ち抜かれたバスバー30の係止凹部33の形状に対応して残った凸状の部分から、次に打ち抜くバスバー30の係止突部32を取るようにすることができるので、打ち抜き後に残る廃棄部分81の大きさを最小限とすることができ、材料の無駄を最小限とすることができる。
保持部材40は、合成樹脂製であって、図3、図4および図7に示すように、全体として長方形状の厚板状をなす保持本体41を備えている。図2および図5に示すように、保持本体41の表裏両面のうち一面が蓄電素子群10Gに対向する素子対向面41A、他面がバスバー30が保持されるバスバー保持面41Bとなっている。保持本体41において、一方の短辺側の半分(図7の左側の半分)には、2つのバスバー保持部51が並列して配置されている。また他方の短辺側の半分(図7の右側の半分)には、2つの接続端子保持部61と、1つのバスバー保持部51が並列して配置されている。バスバー保持部51は、2つの接続端子保持部61の間に配置されている。
複数のバスバー保持部51は、互いに同様の構成を有しているので、以下には、複数のバスバー保持部51のうち1つ(図7の左下のバスバー保持部51)を例にとり、詳細に説明する。
バスバー保持部51は、図4および図7に示すように、電極端子12、13を挿通可能な一対のスリット52(挿通孔に該当)と、バスバー30の離脱及び位置ずれを規制するための規制部(規制受部54および規制片56)とを備えている。
一対のスリット52のそれぞれは、図2に示すように、素子対向面41Aに電極端子12、13を挿入するための挿入口52Aを、バスバー保持面41Bに電極端子12、13を導出するための導出口52Bを有し、保持本体41を板厚方向に貫通している。一対のスリット52は、図7に示すように、互いに間隔を空け、平行に延びている。バスバー保持面41Bにおいて一対のスリット52の導出口52Bによって区画された領域は、図7に示すように、バスバー30が載置されるバスバー載置領域53(載置領域に該当)となっている。言い換えると、バスバー保持部51は、バスバー載置領域53に隣接する位置に、電極端子12、13をを挿通するためのスリット52を有している。
バスバー保持部51は、バスバー載置領域53の一端(図7の左端)に規制受部54を備え、他端(図7の右端)に規制片56を備えている。
規制受部54は、図5および図6に示すように、バスバー載置領域53の一端から垂直に立ち上がる奥壁部54Aと、この奥壁部54Aの延出端から、奥壁部54Aに対して垂直に、バスバー載置領域53の他端に向かって延びる天壁部54Bと、奥壁部54Aおよび天壁部54Bに対して垂直に延び、互いに間隔を空けて配置される一対の側壁部54Cとを備えている。奥壁部54Aと天壁部54Bと一対の側壁部54Cとで囲まれる空間は、バスバー30の係止突部32を内部に受け入れ可能な規制凹部54Dとなっている。
バスバー載置領域53の他端には、図5に示すように、バスバー保持面41Bから凹む規制片収容部55が設けられている。規制片収容部55は、バスバー保持面41Bよりも奥方に(素子対向面41Aに近接して)位置する底面55Aと、底面55Aとバスバー保持面41Bとを繋ぐ周壁面55Bとで規定される凹部であって、バスバー保持面41Bに開口している。規制片56は、図5に示すように、撓み部56Aと係合爪56Bとを備えている。撓み部56Aは、底面55Aから延び、先端部が規制片収容部55から外方に突出している板バネ状の部分であって、規制受部54に対して近接-離間する方向(図5の左右方向)に撓み可能とされている。係合爪56Bは、撓み部56Aの先端部から規制受部54に向かって突出し、バスバー30に係合する部分である。
バスバー30をバスバー保持部51に組み付ける際には、まず、係止突部32を規制凹部54Dの内部に差し込む。次に、規制片56を規制受部54から離間する方向に撓ませ、バスバー30をバスバー載置領域53に重ねて配置する。そして、規制片56を弾性復帰させると、規制片56が係止凹部33の内側に入り込み、バスバー30において係止凹部33の奥縁33Aに隣接する部分に係合爪56Bが係合する。
バスバー30は、図5に示すように、係合爪56Bと規制受部54とによって係止されることで、バスバー保持部51からの離脱(図5の上方への離脱)が規制されている。また、図6に示すように、係止突部32が2つの側壁部54Cの間に位置し、規制片56が2つの側縁33Bの間に位置しているから、バスバー30が幅方向(隣接する他のバスバー30に対して近接または離間する方向:図4および図6の上下方向)に移動しようとすると、係止突部32が側壁部54Cに、係合爪56Bが側縁33Bに突き当たり、それ以上の移動が規制される。これにより、バスバー30の幅方向への位置ずれが規制されている。
2つの接続端子保持部61は、それぞれ、図7に示すように、バスバー保持部51が有するスリット52と同様の構成のスリット52を1つ有しているとともに、図1に示すように、蓄電素子群10Gと外部機器との接続のための接続端子70を保持している。
[接続モジュール20の蓄電素子群10Gへの組み付け]
接続モジュール20を、図2に示すように、素子対向面41Aが蓄電素子群10Gの方を向くように蓄電素子群10Gに沿って配置する。各バスバー保持部51の各スリット52内に、蓄電素子10の各電極端子12、13を挿通させる。次に、電極端子12、13のうちバスバー保持面41Bから突出した部分を折り曲げ、バスバー30に重ね合わせる。一のバスバー30には、隣り合う蓄電素子10における、互いに異なる極性の電極端子12、13が重ね合わせられる。例えば、一のバスバー保持部51(図2の右側のバスバー保持部51)に保持されたバスバー30には、一の蓄電素子10(図2の右端の蓄電素子)の正極端子12と、一の蓄電素子10に隣接する他の蓄電素子10(図2の右から2番目の蓄電素子)の負極端子13とが重ねられる。なお、一のバスバー30に重ねられる正極端子12と負極端子13とは、互いに直接接触しないように設定されている。また、同様に、各接続端子保持部61の各スリット52からも対応する電極端子12、13を導出し、接続端子70に重ね合わせる。
電極端子12、13のうちバスバー30に重ね合わされた部分は、レーザー溶接により、バスバー30と導通接続される。同様に、電極端子12、13のうち接続端子70に重ね合わされた部分は、レーザー溶接により、接続端子70と導通接続される。このようにして、蓄電モジュール1が完成する。
[まとめ]
以上のように本実施形態によれば、蓄電モジュール1は、一縁に電極端子(正極端子12、負極端子13)を備える複数の蓄電素子10により構成される蓄電素子群10Gと、この蓄電素子群10Gに取り付けられて、複数の蓄電素子10を電気的に接続する接続モジュール20とを備える。接続モジュール20は、隣り合う蓄電素子10の電極端子12、13同士を接続するバスバー30と、バスバー30を保持する保持部材40とを備える。保持部材40が、バスバー保持面41Bにバスバー30が載置されるバスバー載置領域53を有しているとともに、バスバー載置領域53に載置されたバスバー30に係合することで、バスバー30の保持部材40からの離脱、およびバスバー載置領域53外への位置ずれを規制する規制受部54および規制片56を備える。
上記の構成によれば、バスバー30を囲む包囲壁を設けるよりも簡素な構成で、バスバー30の離脱防止および位置決めを図ることができる。このような構成は、例えば、ガソリン車などの、電気エネルギーを車両の駆動のために用いない車両に搭載されるバッテリに好適である。このようなバッテリは、比較的低圧であり、バスバーを囲む包囲壁を設けて隣接するバスバー間を絶縁する必要性が薄いためである。
また、保持部材40が、バスバー載置領域53に隣接する位置に、電極端子12、13を挿通するためのスリット52を有している。
このように、バスバー載置領域53に隣接する位置にスリット52を有する構成では、包囲壁をバスバー30に隣接する位置に設けてバスバー30に当接させ、バスバー30の位置決めを行うことが難しい。このような場合においても、規制受部54および規制片56によって、簡素な構成で、バスバー30の離脱防止および位置決めを図ることができる。
また、バスバー30が、一対の端縁のうち一方の端縁31Aから突出する係止突部32と、他方の端縁31Bから凹む係止凹部33とを備えており、規制受部54が、バスバー載置領域53の一端に配置されて、係止突部32を挿入可能な規制凹部54Dを有しており、規制片56が、バスバー載置領域53の他端に配置されて、係止凹部33の内部に収容されてバスバー30に係合する。
このような構成によれば、打ち抜き加工によってバスバー30を製造する際に、母材80において、先に打ち抜かれたバスバー30の係止凹部33の形状に対応して残った凸状の部分から、次に打ち抜くバスバー30の係止突部32を取るようにすることができるので、打ち抜き後に残る廃棄部分81の大きさを最小限とすることができ、材料の無駄を最小限とすることができる。
<他の実施形態>
本明細書によって開示される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、例えば次のような種々の態様も含まれる。
(1)上記実施形態では、蓄電素子群10Gが4つの蓄電素子10により構成されていたが、蓄電素子の数は任意である。
(2)保持部材に保持される接続部材の数は、蓄電素子の数に合わせて任意に設定することができる。
1…蓄電モジュール
10…蓄電素子
10G…蓄電素子群
12…正極端子(電極端子)
13…負極端子(電極端子)
20…接続モジュール
30…バスバー(接続部材)
32…係止突部
33…係止凹部
40…保持部材
52…スリット(挿通孔)
53…バスバー載置領域(載置領域)
54D…規制凹部
54…規制受部(規制部)
56…規制片(規制部)

Claims (3)

  1. 一縁に電極端子を備える複数の蓄電素子により構成される蓄電素子群に取り付けられて、複数の前記蓄電素子を電気的に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同士を接続する接続部材と、前記接続部材を保持する保持部材とを備え、
    前記保持部材が、一面に前記接続部材が載置される載置領域を有しているとともに、前記載置領域に載置された前記接続部材を包囲する包囲壁を備えず、前記載置領域に載置された前記接続部材に係合することで、前記接続部材の前記保持部材からの離脱、および前記載置領域外への位置ずれを規制する規制部を備え
    前記接続部材が、一対の端縁のうち一方の端縁から突出する係止突部と、他方の端縁から凹む係止凹部とを備えており、
    前記規制部が、前記載置領域の一端に配置されて、前記係止突部を挿入可能な規制凹部を有する規制受部と、前記載置領域の他端に配置されて、前記係止凹部の内部に収容されて前記接続部材に係合する規制片とで構成されている、接続モジュール。
  2. 前記保持部材が、前記載置領域に隣接する位置に、前記電極端子を挿通するための挿通孔を有している、請求項1に記載の接続モジュール。
  3. 一縁に電極端子を備える複数の蓄電素子により構成される蓄電素子群と、前記蓄電素子群に取り付けられて、複数の前記蓄電素子を電気的に接続する接続モジュールとを備え、
    前記接続モジュールが、隣り合う前記蓄電素子の前記電極端子同士を接続する接続部材と、前記接続部材を保持する保持部材とを備え、
    前記保持部材が、一面に前記接続部材が載置される載置領域を有しているとともに、前記載置領域に載置された前記接続部材を包囲する包囲壁を備えず、前記載置領域に載置された前記接続部材に係合することで、前記接続部材の前記保持部材からの離脱、および前記載置領域外への位置ずれを規制する規制部を備え
    前記接続部材が、一対の端縁のうち一方の端縁から突出する係止突部と、他方の端縁から凹む係止凹部とを備えており、
    前記規制部が、前記載置領域の一端に配置されて、前記係止突部を挿入可能な規制凹部を有する規制受部と、前記載置領域の他端に配置されて、前記係止凹部の内部に収容されて前記接続部材に係合する規制片とで構成されている、蓄電モジュール。
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