JP6256326B2 - 検知モジュール - Google Patents

Description

本発明は、検知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源装置においては、正極および負極の電極端子を有する複数の単電池を並べて接続した電池集合体を備えている。このような電池集合体は、隣り合う単電池の電極端子間を電気的に接続する板状のバスバーを有しており、このバスバーに電池の電圧を検知する検知端子を接続するとともに、検知端子に電線を接続し、電池ＥＣＵに導くようになっている。

上記の電線は単電池の電圧を検知するためのものなので、比較的に小さな電流が流れるようになっている。しかし、電線は単電池の電極端子に接続されているので、複数の電線同士が短絡すると、単電池同士が短絡してしまう。このため、単電池同士が短絡することを防止するために、検知端子にヒューズを取り付ける構成が提案されている。電線同士が短絡した場合には、ヒューズが溶断して、単電池同士が短絡することを抑制するようになっている。

このようなヒューズは、従来、検知端子に直接ハンダ付けしたり、ヒューズを搭載した電池側コネクタをバスバーに個々に取り付け、電線側コネクタと嵌合させることにより、検知回路中に接続されている。

特開２００１−１１０３９６号公報 特開２０１３−１１４９５６号公報

しかし、このようにヒューズを検知端子に直接ハンダ付けしたり、ヒューズを搭載したコネクタをバスバーに個々に取り付ける構成は、取付作業に手間がかかるという問題がある。

本明細書に開示された技術は、ヒューズを簡単に取り付け可能な検知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る技術は、正極及び負極の電極端子を有する複数の単電池の隣り合う前記電極端子間がバスバーにより電気的に接続されてなる単電池群に取り付けられる検知モジュールであって、前記バスバーに接続されて前記単電池の状態を検知するバスバー接続端子と、電線の端末部に接続される電線接続端子と、前記バスバー接続端子および前記電線接続端子を接続するヒューズと、が一体に組み立てられるとともに合成樹脂製のハウジング内に収容されてなる複数のヒューズユニットが、合成樹脂製の保持部材に保持されてなることを特徴とする。

上記構成によれば、複数のヒューズユニットを予め保持部材に取り付け、この検知モジュールを単電池群に一括に取り付ける構成とされているから、複数のヒューズやヒューズユニットを個々にバスバーに取り付ける従来の構成と比較して、ヒューズの取り付け作業の効率を向上させることができる。

検知モジュールは、以下の構成を有してもよい。

ヒューズユニットは、保持部材に対して移動可能に保持される構成としてもよい。

このような構成によれば、保持部材やヒューズユニットの製造公差や組み付け公差を吸収することが可能となり、電気的接続を確実に行うことができる。

保持部材にヒューズユニットを囲む複数の保持壁を設け、その保持壁の内側にヒューズユニットを保持し、保持壁の内側の寸法は、ヒューズユニットの外形寸法より大きく設定する構成としてもよい。

このような構成とすることにより、ヒューズユニットを保持部材に対して移動可能に保持することができる。

保持部材に電線を収容する電線収容溝を複数のヒューズユニットの並び方向に沿って設けてもよい。このような構成とすると、電線をすっきりと収容することができる。

本明細書に開示された技術によれば、ヒューズを簡単に取り付け可能な検知モジュールが得られる。

一実施形態の電池モジュールの斜視図 樹脂プロテクタの斜視図 樹脂プロテクタの平面図 検知モジュールの平面図 ヒューズユニットの斜視図 同じく平面図 同じく背面図 図７のＡ−Ａ断面図 図７のＢ−Ｂ断面図 バスバー接続端子の斜視図 電線接続端子の斜視図 ヒューズの斜視図 同じく平面図 組立体の斜視図 同じく平面図 同じく右側面図 図１５のＣ−Ｃ断面図 ハウジングの斜視図

本明細書に記載の検知モジュール３０を電池モジュール１０に適用した一実施形態を、図１ないし図１８を参照しつつ説明する。

本実施形態に係る電池モジュール１０は、電気自動車又はハイブリッド自動車等の車両（図示せず）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１０は、正極および負極の電極端子１３を備えた複数の単電池１１が並べて配された単電池群１２を有する。複数の隣り合う電極端子１３間は、バスバー２０によって電気的に接続されている（図１参照）。

以下の説明においては、図１におけるＸ方向を前方とし、Ｘ方向と反対方向を後方とする。また、図１におけるＹ方向を右方とし、Ｙ方向と反対方向を左方とする。さらに、図１におけるＺ方向を上方とし、Ｚ方向と反対方向を下方とする。

（単電池１１）
図１に示すように、単電池１１は扁平な略直方体形状をなしている。単電池１１の内部には図示しない発電要素が収容されている。単電池１１の上面には、長手方向の両端部寄りの位置に、一対の電極端子１３，１３が上方に突出して形成されている。単電池１１の上面は電極面とされる。電極端子１３の一方は正極端子であり、他方は負極端子である。正極端子を構成する電極端子１３と、負極端子を構成する電極端子１３とは同形、同大である。電極端子１３は、金属製の端子台（図示せず）から上方に向かって丸棒状に突出する電極ポスト１４を備え、その電極ポスト１４の外面にはねじ山が形成されている。単電池１１は、隣り合う電極端子１３が異なる極性となるように配置されている。複数の単電池１１は図１中Ｙ軸方向に並べられ、隣り合う単電池１１がバスバー２０により電気的に接続されることにより、単電池群１２を構成している。

（バスバー２０）
バスバー２０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、略長方形状をなす板状の本体部２１と、本体部２１の一対の長尺の側縁部のうちの一方の中央部からＬ字形状に立ち上がって形成されたヒューズユニット接続部２３とを有している。バスバー２０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２０の本体部２１には、単電池１１の正極および負極の電極端子１３の電極ポスト１４が挿通される円形状をなす一対の端子貫通孔２２が、板面を貫通して形成されている。この端子貫通孔２２は、電極ポスト１４の径よりも若干大きく設定されている。端子貫通孔２２内に電極ポスト１４が貫通された状態でナット（図示せず）が螺合されて、ナットと端子台との間に本体部２１が挟まれることにより、電極端子１３とバスバー２０とが電気的に接続される。

また、ヒューズユニット接続部２３のうち本体部２１と対向して配される部分には、接続用のボルト（図示せず）が挿通される円形状をなすボルト貫通孔２４が板面を貫通して形成されている。

（検知モジュール３０）
検知モジュール３０は、複数の後述するヒューズユニット４０と、これらのヒューズユニット４０に接続される複数本の検知電線８０と、ヒューズユニット４０を保持する複数のユニット保持部３２および検知電線８０を収容する電線収容溝３６を有する合成樹脂製の樹脂プロテクタ３１と、を備える（図４参照）。

（樹脂プロテクタ３１）
樹脂プロテクタ３１は、図１に示すように、単電池１１の並び方向（Ｙ方向）に細長い形状をなしている。

樹脂プロテクタ３１は、図２および図３に示すように、一面側（上面）に開口すると共にヒューズユニット４０を収容し保持する複数のユニット保持部３２が長手方向に並んで設けられるとともに、ヒューズユニット４０に接続される検知電線８０を収容するための電線収容溝３６が、ユニット保持部３２の並び方向（Ｙ方向）に沿って設けられている。

各ユニット保持部３２は、上方に立ち上がってヒューズユニット４０をその内側に収容保持する保持壁３３により囲まれている。保持壁３３は、ヒューズユニット４０の外形に沿う形状に配されている。ユニット保持部３２（保持壁３３）の内側の寸法は、ヒューズユニット４０の外形寸法よりも若干大きい寸法に設定されており、ユニット保持部３２内に収容されたヒューズユニット４０が、ユニット保持部３２内において水平方向（ＸＹ方向）に移動可能とされる（図４参照）。

ユニット保持部３２の底部は、ヒューズユニット４０の底面における一対の縁部が載置される一対の載置部３４を残して下方に開口されている。この載置部３４は、図３において、ユニット保持部３２のうち左右に位置する保持壁３３に設けられている。

また保持壁３３には、ユニット保持部３２内に収容されたヒューズユニット４０の上側に配されて、載置部３４とともにヒューズユニット４０を保持する機能を有する３つの保持突部３５が、ユニット保持部３２の内側に向けてＬ字形状に突出形成されている。これらの保持突部３５は、図３において、ユニット保持部３２のうち左右に位置する保持壁３３および上方に位置する保持壁３３の上端に設けられている。

電線収容溝３６は、一対の溝壁部３６Ａ，３６Ｂおよび底部３６Ｃを有して、ユニット保持部３２の並び方向（Ｙ方向）に沿って設けられている。この電線収容溝３６内には、複数の検知電線８０が収容可能である。

この電線収容溝３６の一対の溝壁部３６Ａ，３６Ｂのうち、ユニット保持部３２側の溝壁部３６Ａの一部と、ユニット保持部３２の保持壁３３のうち、電線収容溝３６側の一部はともに切り欠かれており、電線収容溝３６とユニット保持部３２との間に位置して検知電線８０をユニット保持部３２側から電線収容溝３６内に導入可能とする通し溝３７と連通している。

この通し溝３７は、ユニット保持部３２から電線収容溝３６に向けて平面視Ｚ字形状に伸びており、電線収容溝３６側の端部の上端には、通し溝３７の一部を上方から覆って検知電線８０のはみ出しを防止する押さえ片３８が突出して設けられている。

また、電線収容溝３６の一対の溝壁部３６Ａ，３６Ｂの上端にも、電線収容溝３６の一部を上方から覆って検知電線８０のはみ出しを防止する多数の押さえ片３９が、互いに対向する位置に設けられている。

（ヒューズユニット４０）
樹脂プロテクタ３１のユニット保持部３２内には、バスバー２０に接続されて単電池１１の電圧を検知するためのヒューズユニット４０が配されている。

ヒューズユニット４０は、バスバー２０に接続されるバスバー接続端子５０と、検知電線の端末部に接続される電線接続端子６０と、バスバー接続端子５０および電線接続端子６０とを電気的に接続するヒューズ７０と、が一体に組み立てられるとともに、合成樹脂製のハウジング４５内に収容されてなる（図５ないし図９参照）。

（バスバー接続端子５０）
バスバー接続端子５０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。バスバー接続端子５０は、バスバー２０に電気的に接続されて単電池１１の状態を検知するものである。

バスバー接続端子５０は、図１０に示すように、上述したバスバー２０のヒューズユニット接続部２３とボルトおよびナット（図示せず）の締結により電気的に接続される丸端子状のバスバー接続部５１と、ヒューズ７０に接続するヒューズ受け部５２とが、平板状の繋ぎ部５５から互いに反対側に向けて延びるように設けられた形態をなす。

ヒューズ受け部５２は、平板状の端子の先端に後述する平板状のヒューズ側接続端子７２を圧入するスロットを切り込んだいわゆる音叉端子と称される一対の挟持片５３からなる。繋ぎ部５５には、バスバー接続端子５０を後述するハウジング４５内に装着するための係合孔５６が設けられている。

（電線接続端子６０）
電線接続端子６０は、図１１に示すように、検知電線８０の端末部に接続される電線接続部６１と、ヒューズ７０に接続されるヒューズ受け部６５とが、互いに反対側に向けて延びるように設けられた形態をなす。

電線接続部６１は、検知電線８０の露出された芯線（図示せず）にかしめ圧着されるバレル状の芯線接続部６２と、芯線接続部６２の先端側に設けられて検知電線８０の絶縁被覆に覆われた部分の周囲に圧着されるバレル状の保持部６３と、から構成されている。

一方、ヒューズ受け部６５は、角筒状をなす角筒部６６の内側に平板状のヒューズ側接続端子７２に弾性接触可能な一対の弾性接触片６７が設けられてなる。また、角筒部６６の外面には、後述するハウジング４５内に装着するための係止突起６９が設けられている。

（ヒューズ７０）
ヒューズ７０は、図１２および図１３に示すように、例えば平面視Ｔ字型の樹脂ホルダ７１の両脇から一対のヒューズ側接続端子７２が露出されたタイプの汎用品である。ヒューズ側接続端子７２は、バスバー接続端子５０のヒューズ受け部５２の一対の狭持片５３、および、電線接続端子６０のヒューズ受け部６５の一対の弾性接触片６７を外側に弾性変形させつつそれらの間に挿入され、狭持された状態となる（図１６および図１７参照）。

以下、これらのバスバー接続端子５０、電線接続端子６０、およびヒューズ７０が一体的に組み立てられた状態のものを、組立体４１とよぶ（図１４ないし図１７参照）。

（ハウジング４５）
ハウジング４５は合成樹脂製であって、図１８に示す筐形をなし、その内部に、上述した組立体４１を収容可能である。ハウジング４５の内部には、上述したバスバー接続端子５０の係合孔５６に係合可能な係合突部４６（図８参照）と、電線接続端子６０の角筒部６６の背面に係止可能な係止突部４７（図９参照）が設けられている。これら係合突部４６および係止突部４７が、バスバー接続端子５０の係合孔５６および電線接続端子６０の角筒部６６と係合および係止することにより、組立体４１をその内部に抜け止めしている。

組立体４１はハウジング４５内に収容されて、ヒューズユニット４０とされている（図５ないし図９参照）。

（検知モジュール３０の組立方法）
上述した本実施形態の検知モジュール３０を組み立てる際には、まず、検知電線８０が接続された状態の複数のヒューズユニット４０を樹脂プロテクタ３１のユニット保持部３２内に収容するとともに、ヒューズユニット４０から導出された検知電線８０を通し溝３７を通して電線収容溝３６内に導入し、配設する。

この時、ユニット保持部３２の保持壁３３の内面と、ヒューズユニット４０との間には、僅かに隙間ができるように寸法が設定されているから、ヒューズユニット４０はユニット保持部３２内において水平方向（ＸＹ方向）に僅かに移動可能とされる。

また、検知電線８０は、通し溝３７の形状に沿って屈曲され、ユニット保持部３２から電線収容溝３６内に導入される。

次に、このようにして組み立てられた検知モジュール３０を、単電池群１２の上面側に配し、予め取り付けられたバスバー２０と接続する。すなわち、ヒューズユニット４０の丸端子状のバスバー接続部５１を、バスバー２０のヒューズユニット接続部２３と重ね合わせるとともにボルトを挿通し、ナットを締結して、ヒューズユニット４０とバスバー２０とを電気的に接続する。

この時、上述したように、ヒューズユニット４０はユニット保持部３２内において水平方向（ＸＹ方向）に僅かに移動可能とされているから、単電池群１２やバスバー２０に製造公差や組み付け公差が生じている場合でも、それらの公差を吸収することができる。

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検知モジュール３０によれば、複数のヒューズユニット４０を単電池群１２に対して一括に取り付けることができるので、ヒューズユニット４０をバスバー２０に個々に取り付ける構成と比較して、取付作業が簡単になる。

また、各ヒューズユニット４０は、樹脂プロテクタ３１の各ユニット保持部３２内に移動可能に保持される構成であるから、製造公差や組み付け公差を吸収することが可能となり、電気的接続を確実に行うことができる。

さらに、樹脂プロテクタ３１には検知電線８０を収容する電線収容溝３６が設けられているから、検知電線８０をすっきりと収容することができる。

＜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、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。

（１）ヒューズユニット４０の形態は上記実施形態に限るものではなく、他の構成のものを用いてもよい。

（２）また、樹脂プロテクタ３１（保持部材）も上記実施形態に限るものでなく、使用するヒューズユニット４０の形態に合わせて設計を変更することができる。

（３）上記実施形態では、ヒューズユニット４０を樹脂プロテクタ３１（保持部材）に対して移動可能に保持させる構成としたが、移動不可能に保持させる構成としてもよい。

（４）電線収容溝３６は必ずしも必要でなく、検知電線８０をフリーな状態とする構成としてもよい。

（５）上記実施形態では、単電池の電圧を検知する構成の例を示したが、これに限られず、例えば単電池に流れる電流や温度等、他の単電池の状態を検知する端子を設けてもよい。

１０…電池モジュール
１１…単電池
１２…単電池群
１３…電極端子
２０…バスバー
２１…本体部
２３…ヒューズユニット接続部
３０…検知モジュール
３１…樹脂プロテクタ（保持部材）
３２…ユニット保持部
３３…保持壁
３６…電線収容溝
４０…ヒューズユニット
４１…ヒューズ組立体
４５…ハウジング
５０…バスバー接続端子
６０…電線接続端子
７０…ヒューズ
８０…検知電線

Claims (4)

1. 正極及び負極の電極端子を有する複数の単電池の隣り合う前記電極端子間がバスバーにより電気的に接続されてなる単電池群に取り付けられる検知モジュールであって、
   前記バスバーに接続されて前記単電池の状態を検知するバスバー接続端子と、電線の端末部に接続される電線接続端子と、前記バスバー接続端子および前記電線接続端子を接続するヒューズと、が一体に組み立てられるとともに合成樹脂製のハウジング内に収容されてなる複数のヒューズユニットが、合成樹脂製の保持部材に保持されてなる検知モジュール。
2. 前記ヒューズユニットは前記保持部材に対して移動可能に保持されている請求項１に記載の検知モジュール。
3. 前記保持部材には前記ヒューズユニットを囲む複数の保持壁が設けられ、その保持壁の内側に前記ヒューズユニットが保持されており、前記保持壁の内側の寸法は、前記ヒューズユニットの外形寸法より大きく設定されている請求項２に記載の検知モジュール。
4. 前記保持部材には、前記電線を収容する電線収容溝が前記複数のヒューズユニットの並び方向に沿って設けられている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の検知モジュール。

Images