JP5648609B2 - 電池配線モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電池配線モジュールに関する。

電気自動車やハイブリッド車用の電池モジュールにおいては、正極および負極の電極端子を有する複数の単電池が並んで配置されている。このような電池モジュールにおいては、隣り合う正極の電極端子（正極端子）および負極の電極端子（負極端子）が、例えば合成樹脂製の基板部に保持されたバスバーによって接続されることにより、複数の単電池が電気的に接続されるようになっている。

複数の単電池を電気的に接続するために、例えば特許文献１に記載されているような電池配線モジュールが用いられる。

特開２０１１−６５８６３号公報

この種の電池モジュールにおいては、電池配線モジュールを単電池群に組み付けて隣り合う電極端子同士を電気的に接続した後、電極端子や導電性の接続部材等を他の部品や工具等から絶縁することや、電線のはみ出しを防止すること等を目的として、電池配線モジュールを絶縁性のカバーで覆うことが行われている。

このようなカバーを電池配線モジュールとは別体で設ける場合には、部品点数が増加する上、電池配線モジュールを単電池群に組み付けた後にカバーを電池配線モジュールの所定位置に位置合わせしてロックする作業が必要となり、作業工数の増加につながるという問題がある。

一方、部品点数を減少させるために、カバーを例えばヒンジ構造を介して電池配線モジュールの基板部に一体化させる構成が考えられる。しかしながら、このようにカバーと基板部とを一体化させて一部品で構成しようとする場合、成形型が大型化するため、コストがかかったり、比較的成形条件が厳しくなって歩留まりが低下する場合がある。成形型を小型化させるために、電池配線モジュールを複数の連結ユニットを組み合わせる構成とし、各連結ユニットそれぞれにその連結ユニットを覆う大きさのカバーを一体に設ける構成も考えられるが、そのようにした場合は、電池配線モジュールを単電池群に取り付けた後、複数のカバーを個々に閉じてロックしなければならず、作業が面倒であるという問題がある。

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、電極端子を覆うカバーの取り扱いおよび開閉作業が簡単な電池配線モジュールを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、正極および負極の電極端子を有する単電池を複数個並べてなる単電池群に取り付けられる電池配線モジュールであって、前記電極端子間に接続される導電路を保持する樹脂プロテクタを備え、前記樹脂プロテクタに前記電極端子を覆う絶縁材料からなる蓋部が設けられたものにおいて、前記樹脂プロテクタは複数個の連結ユニットを連結して構成されており、 前記蓋部は、前記複数個の連結ユニットのうち少なくとも一つに予め一体に設けられているとともに、その他の連結ユニットのうち少なくとも一つに対して取り付け可能な取付部を有する樹脂ヒンジ部およびその樹脂ヒンジ部とは反対側に位置して前記連結ユニットに係合する係合部を有しており、前記取付部を前記その他の連結ユニットのうちの少なくとも一つに取り付けて閉蓋することにより前記係合部によって前記連結ユニットに係合可能とされているところに特徴を有する。

本発明によれば、蓋部は複数個の連結ユニットのうち少なくとも一つに予め一体に設けられているから、組立後の連結ユニット（樹脂プロテクタ）に対する蓋部の位置合わせ作業が簡単になり、作業性が向上する。また、蓋部はその他の連結ユニットのうち少なくとも一つに対して樹脂ヒンジ部を介して取り付け可能とされているから、電池配線モジュールを単電池群に取り付ける以前に予め蓋部を樹脂プロテクタに対して樹脂ヒンジ部の取付部によって取り付けておくことにより、電池配線モジュールの取り付け現場において電池配線モジュールを単電池群に取り付けた後、蓋部を樹脂ヒンジ部により回動させて係合部をロックするという簡単な作業で、閉蓋をスムーズに行うことができる。

また、樹脂プロテクタは複数個の連結ユニットを連結して構成されているから、蓋部を連結ユニットのうちの一つに予め一体に設ける構成としても、成形型が大きくなりすぎることもない。

本発明によれば、電極端子を覆うカバーの取り扱いおよび開閉作業が簡単な電池配線モジュールを提供することができる。

本発明の一実施形態の開蓋状態の電池配線モジュールの平面図 同じく電池配線モジュールの分解平面図 同じく開蓋状態の電池配線モジュールの正面図 同じく開蓋状態の電池配線モジュールの側面図 同じく閉蓋状態の電池配線モジュールの平面図 同じく閉蓋状態の電池配線モジュールの正面図 同じく閉蓋状態の電池配線モジュールの側面図

本発明の一実施形態に係る電池配線モジュール１０を、図１ないし図７を参照しつつ説明する。

本実施形態の電池配線モジュール１０は、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電池モジュール（図示せず）の一部を構成するものであり、正極および負極の電極端子および電圧検知用の接続端子を備えた単電池を複数個並べてなる単電池群に取り付けられて、隣り合う単電池同士を電気的に接続するものである。
なお、以下の説明において、複数の同一部材については、一の部材に符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。

（単電池）
図示しない単電池は扁平な略直方体形状をなしており、その上面に、上述した正極および負極の一対の電極端子と、それらの間に設けられる電圧検知用の接続端子とが、長手方向に一列に並んで設けられている。電極端子は、後述するバスバー４０と接続するためのボルトのねじ山と螺合可能なねじ部を備えた孔状に設けられている。また、電圧検知用の接続端子も、後述する第２の電圧検知端子５５と接続するためのボルトのねじ山と螺合可能なねじ部を備えた孔状に設けられている。この接続端子は、正極および負極の電極端子より小径とされている。
単電池は、隣り合う電極端子が異なる極性となるように配置されて単電池群を構成しており、保持板によって固定されている。

（電池配線モジュール１０）
電池配線モジュール１０は、隣り合う単電池の正極および負極の電極端子に接続される金属製の複数のバスバー４０と、バスバー４０に重ねられて電気的に接続される第１の電圧検知端子５０と、単電池に設けられた電圧検知用の接続端子に接続される第２の電圧検知端子５５と、バスバー４０を保持するバスバー保持部２０および第２の電圧検知端子５５を保持する検知端子保持部２２を有する合成樹脂製の樹脂プロテクタ１１と、第１および第２の電圧検知端子５０，５５に接続される検知電線（図示せず）と、樹脂プロテクタ１１の開放面を覆う蓋部３０と、を備える。

（バスバー４０）
バスバー４０（本発明の導電路に相当）は、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等からなる金属製の板材を所定の形状にプレス加工することにより形成され、図１に示すように、全体として略長方形状をなしている。バスバー４０の表面には、スズ、ニッケル等の金属がメッキされていてもよい。バスバー４０には、電極端子と接続するためのボルトが挿通される略円形状をなす一対の端子貫通孔４１，４１が、バスバー４０を貫通して形成されている。この端子貫通孔４１は、電極端子の孔径よりも若干大きく設定されている。ボルトが端子貫通孔４１内に挿通されるとともにそのねじ山が電極端子の孔内に螺合されて、ボルトの頭部と端子台との間にバスバー４０が挟まれることにより、電極端子とバスバー４０とが電気的に接続される。

（樹脂プロテクタ１１）
樹脂プロテクタ１１は複数の連結ユニット１２を連結してなり、図１および図３に示すように、全体として細長く薄い直方体状をなしている。樹脂プロテクタ１１には、一面側（図１の紙面に対して垂直方向）に開口すると共に外部と仕切ってバスバー４０を保持可能な仕切壁を有する複数のバスバー保持部２０が、その長手方向に沿って両端部に並んで設けられている。各バスバー保持部２０には、後述する第１の電圧検知端子５０のひとつの角部を貫通させる貫通孔２０Ａと、他の角部を嵌め入れる二つの凹部２０Ｂとが形成されているとともに、第１の電圧検知端子５０のバレル部５２を保持する溝状のバレル保持部２１がバスバー保持部２０の長手方向に対して斜め方向に延出形成されている。これにより、第１の電圧検知端子５０がバスバー４０の並び方向に対して斜めに設置可能とされている。

また、両端部に並んだ２列のバスバー保持部２０の間には、同じく一面側に開口するとともに外部と仕切って後述する第２の電圧検知端子５５を保持可能な仕切壁を有する複数の検知端子保持部２２が、樹脂プロテクタ１１の長手方向に沿って、両側に位置するバスバー保持部２０と所定の間隔を隔てて並んで設けられている。さらに、検知端子保持部２２とその両側のバスバー保持部２０，２０との間には、第１の電圧検知端子５０および第２の電圧検知端子５５に接続される検知電線（図示せず）を収容するための電線収容溝２５，２５が、樹脂プロテクタ１１の長手方向に沿って検知端子保持部２２を挟んで一対設けられている。
樹脂プロテクタ１１には、後述するように、樹脂プロテクタ１１の開放面全体を一括に覆う蓋部３０が設けられている。

（連結ユニット）
本実施形態において樹脂プロテクタ１１は、図２に示すように、４つの連結ユニット１２を連結して構成されている。ここでは、図２中左側から第１連結ユニット１２Ａ、第２連結ユニット１２Ｂ、第３連結ユニット１２Ｃ、第４連結ユニット１２Ｄとして説明する。

第１連結ユニット１２Ａは樹脂プロテクタ１１の一方の端部を構成するものであって、図２中右下側が右上側よりも段差状に右側に突出する形状をなしている。２つの電線収容溝２５，２５のそれぞれ一対の溝壁部２５Ａ，２５Ｂのうち検知端子保持部２２側の溝壁部２５Ｂの、図２中右側の端縁部からは、一対の板状の嵌合凸部１３，１３が、溝壁部２５Ｂに沿って延出するように設けられている。この第１連結ユニット１２Ａには、後述する蓋部３０が樹脂ヒンジ部３１を介して一体に設けられている。

一方、第２ユニット１２Ｂおよび第３連結ユニット１２Ｃは、樹脂プロテクタ１１の中間部を構成する同形状のものであって、図２中左上側が左下側よりも段差状に左側に突出するとともに、右下側が右上側よりも段差状に右側に突出する形状をなしている。２つの電線収容溝２５，２５のそれぞれ一対の溝壁部２５Ａ，２５Ｂのうち検知端子保持部２２側の溝壁部２５Ｂの図２中左側の端部には、上述した嵌合凸部１３，１３を受け入れるための一対の嵌合凹部１４，１４が設けられている。嵌合凹部１４，１４は、嵌合凸部１３，１３を先端が突き当たるまで挿しこんで嵌合凸部１３，１３を嵌合させることができる深さ及び大きさで形成されている。

また、２つの電線収容溝２５，２５のそれぞれ一対の溝壁部２５Ａ，２５Ｂのうち検知端子保持部２２側の溝壁部２５Ｂの図２中右側の端縁部からは、一対の板状の嵌合凸部１３，１３が、溝壁部２５Ｂに沿って延出するように設けられている。

さらに第４の連結ユニット１２Ｄは、樹脂プロテクタ１１の他方の端部を構成するものであって、左上側が左下側よりも段差状に左側に突出する形状をなしている。２つの電線収容溝２５，２５のそれぞれ一対の溝壁部２５Ａ，２５Ｂのうち検知端子保持部２２側の溝壁部２５Ｂの左側の端部には、嵌合凸部１３，１３を受け入れるための嵌合凹部１４，１４が設けられている。

また、この第４連結ユニット１２Ｄの図２中上側の面には、後述する蓋部３０の樹脂ヒンジ部３２の取付部３３に係合可能な取付孔１５が、矩形状に突出して２つ並んで設けられている。

上述した嵌合凸部１３および嵌合凹部１４を嵌合させることにより、第１ないし第４の連結ユニット１２Ａ〜１２Ｄが連結状態とされた樹脂プロテクタ１１が構成され、分割された電線収容溝２５，２５およびバスバー保持部２０が連なった状態となる。

（蓋部３０）
上述した第１連結ユニット１２Ａには、蓋部３０が一体に設けられている。蓋部３０は、樹脂プロテクタ１１の開放面全体を覆う板状をなし、図２中下側の側面の左寄りの位置において、第１ユニット１２Ａの図２中上側の側面と２つの樹脂ヒンジ部３１，３１により一体に連結されている。また、蓋部３０の図２中下側の側面の右寄りの位置には、上述した第４連結ユニット１２Ｄの取付孔１５に取り付け可能な爪状の取付部３３を先端部に有する樹脂ヒンジ部３２が二つ並んで設けられている。

さらに、蓋部３０の図２中上側の端縁部には、第１ないし第４連結ユニット１２Ａ〜１２Ｄ（樹脂プロテクタ１１）の図２中下側の側面に爪状に突出して設けられた係合凸部１６を内部に係合可能な係合片部３４（本発明の係合部に相当）が蓋面から立ち上がるように複数個（本実施形態においては８個）並んで設けられている（図４参照）。

（電圧検知端子５０，５５）
樹脂プロテクタ１１のバスバー保持部２０のうち、バレル保持部２３が延出形成されている側には、バスバー４０に重ねられて、単電池１３の電極電圧を検知するための第１の電圧検知端子５０が配される。本実施形態においては、第１電圧検知端子５０は略方形状をなしており、その角部のひとつがバスバー保持部２０に設けられた貫通孔２０Ａに差し込まれるとともに、ふたつの角部が凹部２０Ｂに嵌め込まれることにより、バスバー４０に対して位置決めされる。また、その中央付近には正極端子または負極端子と接続する際に接続用のボルトが挿通される挿通孔５１が形成されており、第１の電圧検知端子５０がバスバー４０に対して位置決めされた際にはバスバー４０の貫通孔４１と重なるように設定されている。

第１の電圧検知端子５０には、検知電線の端部に接続されるバレル部５２が延出形成されており、バレル部５２が検知電線の芯線に巻き付くようにかしめられることにより、第１の電圧検知端子５０と検知電線とが電気的に接続される。検知電線は、図示しないＥＣＵ等に接続される。このＥＣＵ等により、単電池の電極電圧が検知される。

また、樹脂プロテクタ１１の検知端子保持部２２には、単電池の内部電圧を検知するための第２の電圧検知端子５５が配される。本実施形態の第２の電圧検知端子５５は、上述した第１の電圧検知端子５０より小型の略方形状をなしており、上記と同様に、その中央付近に単電池の接続端子と接続する際に接続用のボルトが挿通される挿通孔５６を有し、端部に検知電線４５の端部に接続されるバレル部５７が延出形成されている。

これらの電圧検知端子５０，５５は、銅、銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属板材を所定の形状にプレス加工してなる。電圧検知端子５０，５５の表面は、スズ、ニッケル等の金属によってメッキされていてもよい。

（電池配線モジュール１０の組立方法）
上述した本実施形態の電池配線モジュール１０を組み立てる際には、まず、第１ないし第４の連結ユニット１２Ａ〜１２Ｄを組み合わせる。具体的には、各連結ユニット１２の嵌合凸部１３を隣り合う連結ユニット１２の嵌合凹部１４内に差し込み、所定の位置まで押し込む。

連結ユニット１２を組み立てたら、次に、蓋部３０の樹脂ヒンジ部３２の取付部３３を第４の連結ユニット１２Ｄの取付孔１５内に押し込んで取り付け、樹脂プロテクタ１１（第４連結ユニット１２Ｄ）と蓋部３０とを一体化させる。これにより、蓋部３０は樹脂プロテクタ１１に対して位置決めされ、樹脂ヒンジ部３１，３２を介して樹脂プロテクタ１１の開放面に対して容易に開閉可能とされる。

次に、バスバー４０を樹脂プロテクタ１１のバスバー保持部２０内に収容する。そして、検知電線（図示せず）をバレル部５２にかしめつけた状態の第１の電圧検知端子５０を、樹脂プロテクタ１１のバスバー保持部２０内の所定位置に収容して、バスバー４０に重ね合わせる。そして、バレル部５２から導出された検知電線を電線収容溝２５内に配設する。

続いて、第２の電圧検知端子５５を検知端子保持部２２に設置し、これに接続された検知電線を上記と同様に電線収容溝２５内に配設する。

このようにして組み立てられた本実施形態の電池配線モジュール１０は、孔状の電極端子および接続端子を上に向けた状態で並べられた単電池群の上面側に取り付けられる。すなわち、電池配線モジュール１０を単電池群の上側に載置し、接続用のボルト（図示せず）を第１の電圧検知端子５０の挿通孔５１およびバスバー４０の貫通孔４１に挿通させるとともに、同じく接続用のボルト（図示せず）を第２の電圧検知端子５５の挿通孔５６に挿通させて、隣り合う正極および負極の電極端子、電極端子と第１の電圧検知端子５０、および、接続端子と第２の電圧検知端子５５とを電気的に接続する。

全ての接続が完了したら、最後に、蓋部３０を樹脂ヒンジ部３１，３２を中心に回動させて樹脂プロテクタ１１の開放面を閉じ、係合片部３４と係合凸部１６を係合させる。これにより、電池モジュール１０が完成する。

（実施形態の作用、効果）
上述した本実施形態の電池配線モジュール１０によれば、蓋部３０は第１連結ユニット１２Ａと予め一体に設けられており、第４連結ユニット１２Ｄに対して樹脂ヒンジ部３２を介して取り付け可能とされているから、第１ないし第４連結ユニット１２Ａ〜１２Ｄを組み合わせるだけで、わざわざ位置合わせを行うことなく第４連結ユニット１２Ｄに対して簡単に取付け可能とされる。また、電池配線モジュール１０を単電池群に取り付ける以前に予め蓋部３０を連結ユニット１２（樹脂プロテクタ１１）に取り付けて一体化させておくことにより、電池配線モジュール１０の単電池群に対する取り付け現場において、電池配線モジュール１０を単電池群に取り付けたすぐ後に、蓋部３０を樹脂ヒンジ部３１，３２により回動させて係合片部３４を係合凸部１６に係合させるという簡単な作業で、閉蓋をスムーズに行うことができる。

このような構成の電池配線モジュール１０においては、成形型が大きくなりすぎることもなく、蓋部３０の樹脂プロテクタ１１に対する位置合わせ作業も極めて簡単である。また、蓋部３０は樹脂プロテクタ１１全体を一括に覆う構成であるので、複数の蓋部３０を設ける構成と比較して閉蓋作業が簡単である。

＜他の実施形態＞
本発明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発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、蓋部３０と第１連結ユニット１２Ａとを予め一体で成形する形態を示したが、参考例として、蓋部３０は別体で成形し、後から樹脂プロテクタ１１に取り付ける構成としてもよい。

（２）樹脂ヒンジ部３１，３２および係合片部３４の位置や数は上記実施形態に限るものではない。

（３）また、樹脂ヒンジ部３２の取付部３３や係合片部３４の構成についても、上記実施形態に限るものではなく、取り付け可能な構成、係合可能な構成であれば、どのような構成にしてもよい。

（４）樹脂プロテクタ１１の構成についても、電極端子を保護可能な構成であれば、どのような構成にしてもよい。

（５）上記実施形態では、電極端子を電気的に接続するためにバスバー４０を使用したが、例えば突出形成された電極端子同士を直接接続する構成としてもよく、要は、電極端子が電気的に接続可能な構成であればどのような構成としてもよい。

（６）本実施形態においては、複数の単電池が直列に接続される形態としてが、これに限られず、複数の単電池群が並列に接続される構成のものに適用してもよい。

１０…電池配線モジュール
１１…樹脂プロテクタ
１２Ａ〜１２Ｄ…連結ユニット
１３…嵌合凸部
１４…嵌合凹部
１５…取付孔
１６…係合凸部
３０…蓋部
３１，３２…樹脂ヒンジ部
３３…取付部
３４…係合片部（係合部）
４０…バスバー（導電路）
５０…第１の電圧検知端子
５５…第２の電圧検知端子

Claims (1)

1. 正極および負極の電極端子を有する単電池を複数個並べてなる単電池群に取り付けられる電池配線モジュールであって、前記電極端子間に接続される導電路を保持する樹脂プロテクタを備え、前記樹脂プロテクタに前記電極端子を覆う絶縁材料からなる蓋部が設けられたものにおいて、
   前記樹脂プロテクタは複数個の連結ユニットを連結して構成されており、
   前記蓋部は、前記複数個の連結ユニットのうち少なくとも一つに予め一体に設けられているとともに、その他の連結ユニットのうち少なくとも一つに対して取り付け可能な取付部を有する樹脂ヒンジ部およびその樹脂ヒンジ部とは反対側に位置して前記連結ユニットに係合する係合部を有しており、
   前記取付部を前記その他の連結ユニットのうちの少なくとも一つに取り付けて閉蓋することにより前記係合部によって前記連結ユニットに係合可能とされていることを特徴とする電池配線モジュール。

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