JP6344362B2 - 蓄電モジュールおよび電池接続モジュール - Google Patents

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Description

本明細書に開示される技術は、蓄電モジュールおよび電池接続モジュールに関し、詳しくは、蓄電モジュールの蓄電素子に装着される電池接続モジュールの位置合わせに関する。
従来、上記蓄電モジュールの蓄電素子に装着される電池接続モジュールの位置合わせの技術として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１には、単電池（蓄電素子）の一対の電極部（電極端子）の間に設けられた中間電圧検出用の電極部を被位置決め部とし、電池配線モジュール（電池接続モジュール）に被位置決め部と嵌合する位置決め部を設ける技術が開示されている。
特開２０１３−３３６３４号公報
上記従来技術では、電池接続モジュールに設けられた位置決め部を蓄電素子の被位置決め部に嵌合させることにより、蓄電素子に対する電池接続モジュールの位置決めを行ってから接続部材（バスバー）と電極端子とを接続することによって、電池接続モジュールの取付作業性を向上させることができる。しかしながら、蓄電素子の一対の電極端子間の寸法が大きい場合には、単に、中間電圧検出用の電極部を被位置決め部とする位置決め構成によっては、位置決め位置から距離があるため、バスバーと電極端子との間には所望の位置からの位置ずれが生じやすくなる。バスバーと電極端子との間に位置ずれが生じると、位置ずれ量によっては、バスバーと電極端子とをレーザ溶接によって接続する際に、その溶接精度を低下させる虞があった。
本明細書に開示される技術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、電極端子とバスバーの位置ずれ量を小さく抑えることができる蓄電モジュールおよび電池接続モジュールを提供する。
本明細書に開示される蓄電モジュールは、正極および負極の一対の電極端子と前記一対の電極端子が配置される電極配置面とを有する複数の蓄電素子と、前記複数の蓄電素子に装着される電池接続モジュールと、を備えた蓄電モジュールであって、前記電池接続モジュールは、前記複数の蓄電素子の隣り合う前記電極端子間を接続するバスバーと、前記バスバーを保持するバスバー保持部と、前記バスバー保持部を含み、前記複数の蓄電素子のうち２つ以上の所定数の蓄電素子に対応して設けられた絶縁プロテクタと、を含み、前記絶縁プロテクタは、前記所定数の蓄電素子のうち１つの蓄電素子の電極配置面において前記一対の電極端子の間に設けられた第１被位置決め部に係合する第１位置決め部と、前記所定数の蓄電素子のうち前記１つの蓄電素子の前記電極配置面において、または前記所定数の蓄電素子のうち他の１つの蓄電素子の電極配置面において前記一対の電極端子の少なくとも一方の周囲に設けられた第２被位置決め部に係合する第２位置決め部と、を含む。
本構成によれば、絶縁プロテクタには、１つの蓄電素子の一対の電極端子の間に設けられた第１被位置決め部に係合する第１位置決め部の他に、１つの蓄電素子の電極配置面において一対の電極端子の少なくとも一方の周囲に設けられた第２被位置決め部に係合する第２位置決め部が設けられている。そのため、一対の電極端子間の寸法が大きい場合であっても、電極端子とバスバーの位置ずれ量を小さく抑えることができる。それによって、バスバーと電極端子とがレーザ溶接される場合であっても、所定の溶接精度を維持できる。
上記蓄電モジュールにおいて、前記第１被位置決め部および前記第１位置決め部のうち一方は、矩形の開口を有する凹部で構成され、前記第１被位置決め部および前記第１位置決め部のうち他方は、前記凹部に嵌合する凸部によって構成され、前記第２被位置決め部および前記第２位置決め部のうち一方は、蓄電素子の前記電極配置面に対して垂直方向に走る縦溝部を有する柱部で構成され、前前記第２被位置決め部および前記第２位置決め部のうち他方は、前記縦溝部に嵌合する突起部によって構成されるようにしてもよい。
本構成によれば、第１位置決め部および第１被位置決め部を簡易な構成とすることができ、その場合であっても、第２位置決め部および第２被位置決め部の構成によって、電極端子とバスバーの位置ずれ量を小さく抑えることができる。
また、上記蓄電モジュールにおいて、前記第１被位置決め部は、前記一対の電極端子の間の中央に設けられており、前記第２被位置決め部は、１つの蓄電素子の電極配置面において少なくとも一端部に設けられており、前記第１位置決め部および前記第２位置決め部は、前記絶縁プロテクタにおいて、前記第１被位置決め部および第２被位置決め部に対応した位置に、それぞれ設けられている構成としてもよい。
本構成によれば、電極端子が蓄電素子の一端部に設けられ、電極端子およびバスバーと、一対の電極端子間の中央部との距離が大きい場合であっても、電極端子とバスバーの位置ずれ量を小さく抑えることに対して効果的となる。
また、上記蓄電モジュールにおいて、前記第１被位置決め部および前記第２被位置決め部は、各蓄電素子に設けられており、前記第１位置決め部および前記第２位置決め部は、前記所定数の蓄電素子のうちの同一の蓄電素子に対して設けられた第１位置決め受部および第２位置決め受部に対応した位置に、それぞれ設けられている構成としてもよい。
本構成によれば、蓄電素子の外形形状が一種類で済むため、蓄電素子の製造工程が簡略化される。また、第１位置決め部および第２位置決め部を第１被位置決め部および第２被位置決め部にそれぞれ係合させる際、同一の蓄電素子に対して行えばよく、係合作業が簡易化される。
また、本明細書に開示される電池接続モジュールは、正極および負極の一対の電極端子と前記一対の電極端子が配置される電極配置面とを有する複数の蓄電素子の、隣り合う前記電極端子間を接続するバスバーと、前記バスバーを保持するバスバー保持部と、前記複数の蓄電素子のうち２つ以上の所定数の蓄電素子に対応して設けられ、前記バスバー保持部を含む絶縁プロテクタと、を備える電池接続モジュールであって、前記絶縁プロテクタは、前記所定数の蓄電素子のうち１つの蓄電素子の電極配置面において前記一対の電極端子の間に設けられた第１被位置決め部に係合する第１位置決め部と、前記所定数の蓄電素子のうち前記１つの蓄電素子の前記電極配置面において、または前記所定数の蓄電素子のうち他の１つの蓄電素子の電極配置面において前記一対の電極端子の少なくとも一方の周囲に設けられた第２被位置決め部に係合する第２位置決め部と、を含む。
本明細書に開示される技術によれば、蓄電素子の一対の電極端子間の寸法が大きい場合であっても、電極端子とバスバーの位置ずれ量を小さく抑えることができる。
一実施形態の蓄電モジュールの平面図 蓄電モジュールの側面図 蓄電素子群の平面図 電池接続モジュールの平面図 位置決め部および被位置決め部の嵌合対応を説明する部分断面図 位置決め部および被位置決め部の嵌合状態を示す部分断面図
一実施形態を図１〜図６を参照しつつ説明する。なお、図５および図６は、図１のＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。本実施形態の蓄電モジュール１００は、例えば、電気自動車また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動力源として使用される。
なお、以下の説明においては、図１の左側を左、右側を右、図６の上方を上、下方を下として説明する。また、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。
１．蓄電モジュールの構成
本実施形態の蓄電モジュール１００は、図１および図２に示すように、大きくは、複数の蓄電素子６１を並べて構成された蓄電素子群６０（図３参照）と、蓄電素子群６０上に取り付けられた電池接続モジュール１０（図４参照）とによって構成される。
１−１．蓄電素子群および蓄電素子
本実施形態の蓄電素子６１は、例えば、二次電池である。図３に示すように、複数の蓄電素子６１が一列に並べられて蓄電素子群６０を構成している。
各蓄電素子６１は、外形が扁平な直方体状をなしており、図３に示すように、隣接する蓄電素子６１と対向する面に対して垂直な電極配置面６２を有している。電極配置面６２には、長手方向の両端部（６２Ｅ，６２Ｅ）寄りの位置に、一対の電極端子６３が配置されている。電極端子６３のうち一方は正極端子６３Ａであり、他方は負極端子６３Ｂである。各電極端子６３は金属製であり、電極配置面６２から角筒状に突出している（図５参照）。
各蓄電素子６１の電極配置面６２において、一対の電極端子６３の間の中央部６２Ｍには、後述する絶縁プロテクタ１１の凸部（「第１位置決め部」の一例）５１が嵌合する凹部（「第１被位置決め部」の一例）６６が設けられている。凹部６６は、矩形の開口を有し、電極配置面６２から凹状に窪んだ形態をなしている（図３および図５参照）。
また、各蓄電素子６１の電極配置面６２において、その一端部６２Ｅには、絶縁プロテクタ１１の突起部（「第２位置決め部」の一例）５２が嵌合する縦溝部６８を有する、直方体状の柱部（「第２被位置決め部」の一例）６７が設けられている。縦溝部６８は、電極配置面６２に対して垂直方向（図６の上下方向）に走る溝である（図３および図５参照）。
複数の蓄電素子６１は、隣り合う２つの蓄電素子６１において、異なる極性の電極端子６３が互いに隣り合うように（つまり、１つの蓄電素子６１の正極端子６３Ａと、これと隣接する他の蓄電素子６１の負極端子６３Ｂとが互いに隣り合うように）並べられている。
１−２．電池接続モジュール
電池接続モジュール１０は、蓄電素子群６０において、各蓄電素子６１の電極配置面６２によって構成される面に組み付けられる部材である。電池接続モジュール１０は、２個の絶縁プロテクタ１１、各絶縁プロテクタ１１に保持され、隣り合う蓄電素子６１の正極端子６３Ａと負極端子６３Ｂとを接続するバスバー４０、バスバー４０に重ねて配され電気的に接続される電圧検知端子(図示せず)、および電圧検知端子に接続される検知電線(図示せず)等を備える。
バスバー４０は金属板を打ち抜き加工することによって形成されており、図４に示すように、四隅が扁平な長方形状に切り欠かれた全体として略長方形の板状の部材である。バスバー４０の材質としては、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等が挙げられる。
本実施形態では、２個の絶縁プロテクタ１１が複数の蓄電素子６１の並び方向に沿って並べられている。絶縁プロテクタ１１は、合成樹脂等の絶縁部材によって構成されている。各絶縁プロテクタ１１は、図４に示すように、上下方向に開口するとともにバスバー４０を収容し保持する一対のバスバー保持部１２、およびバスバー４０に重ねて配される電圧検知端子に接続される検知電線を収容するための、一対の電線収容溝３０等を備えている。
バスバー保持部１２は、バスバー４０をその内側に保持して隣り合うバスバー４０と絶縁状態に保持する角筒状の収容壁１３を有しており、この収容壁１３は、隣接する電極端子６３の保護壁としても機能する。バスバー保持部１２は、長手方向の両端部に形成された一対の載置部１６と、幅方向の両端部に形成された第１抜止片１７および第２抜止片１８とを有する（図４参照）。
また、絶縁プロテクタ１１に設けられた一対の電線収容溝３０の間は、板状の連結部３５によって連結されている。連結部３５には、隣り合う絶縁プロテクタ１１と連結するための係合部３７および／または係合受け部３８が設けられている。
さらに、各絶縁プロテクタ１１の連結部３５には、蓄電素子６１の電極配置面６２の中央部６２Ｍに設けられた凹部６６に嵌合する凸部５１が、設けられている（図４および図５参照）。また、各絶縁プロテクタ１１には、蓄電素子６１の電極配置面６２の一端部６２Ｅに設けられた柱部６７に嵌合する、詳しくは、柱部６７の縦溝部６８に嵌合する突起部５２が、バスバー保持部１２の外側から外部に突出するように、設けられている（図４および図５参照）。これら凸部５１および柱部６７は、同一の蓄電素子６１に対して設けられている。
２．蓄電モジュールの組立方法
上述した本実施形態の蓄電モジュール１００を組み立てる際には、まず、２つの絶縁プロテクタ１１を、係合部３７および係合受け部３８によって互いに連結する。次に、バスバー４０を各絶縁プロテクタ１１のバスバー保持部１２内に収容する。バスバー４０は、バスバー保持部１２の収容壁１３に案内されつつ下方に向けて押し込まれ、第１抜止片１７および第２抜止片１８に当接すると、これらの抜止片１７，１８を下方へ向けて弾性変形させつつさらに下方に進む。そして、これら第１抜止片１７および第２抜止片１８を越えるところまで押し込まれると、第１抜止片１７および第２抜止片１８が弾性復帰することにより、上方側から押さえられた抜け止め状態に保持される（図５参照）。
バスバー保持部１２内に収容されたバスバー４０は、その長手方向の両端部が一対の載置部１６に載置されて下方から支持されている。この状態において、バスバー４０は、その裏面（下面）のうち、溶接部分は、下方側に向けて露出した状態とされている。
次に、電圧検知端子および電圧検知端子に接続された検知電線を、絶縁プロテクタ１１内の所定の位置に配置する。その際、電圧検知端子は各バスバー４０に接続され、検知電線は、電線収容溝３０に収容される。
このようにして組み立てられた電池接続モジュール１０は、蓄電素子群６０の電極配置面６２に対して取り付けられる。具体的には、図５に示されるように、各絶縁プロテクタ１１の凸部５１を蓄電素子６１の凹部６６に上方から挿入（嵌合）するとともに、各絶縁プロテクタ１１の突起部５２を蓄電素子６１の縦溝部６８に上方から挿入（嵌合）する。すると、収容壁１３が隣り合う一対の電極端子６３を囲む。また、このとき、電極端子６３の先端部（上面）が、下方に向けて露出しているバスバー４０の下面に当接する（図６参照）。この状態で、電池接続モジュール１０の上方に配された図示しないレーザ照射装置によりレーザをバスバー４０の所定位置に照射し、バスバー４０と電極端子６３とをレーザ溶接により溶接する。このようにして、蓄電モジュール１００が完成する（図６参照）。
３．本実施形態の作用効果
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態では、絶縁プロテクタ１１には、複数の蓄電素子６１のうち２つ以上の所定数（本実施形態では４個）の蓄電素子うち１つの蓄電素子６１の電極配置面６２において、一対の電極端子６３Ａ，６３Ｂの間に設けられた凹部（第１被位置決め部）６６に係合する凸部（第１位置決め部）５１が設けられている。また、絶縁プロテクタ１１には、凸部５１の他に、さらに、１つの蓄電素子の電極配置面６２において一対の電極端子６３Ａ，６３Ｂの少なくとも一方の周囲に設けられた柱部（第２被位置決め部）６７に係合する突起部（第２位置決め部）５２が設けられている。そのため、一対の電極端子間の寸法が大きい場合であっても、隣接する電極端子６３Ａ，６３Ｂとバスバー４０との位置ずれ量を小さく抑えることができる。それによって、バスバー４０と隣接する電極端子６３Ａ，６３Ｂとがレーザ溶接される場合であっても、所定の溶接精度を維持できる。
また、第１位置決め部および第１被位置決め部を、凸部５１および凹部６６によって簡易な構成とすることができる。このように第１位置決め部および第１被位置決め部を簡易な構成とする場合であっても、さらに設けられた第２位置決め部（突起部５２）および第２被位置決め部（柱部６７）の構成によって、隣接する電極端子６３Ａ，６３Ｂとバスバー４０との位置ずれ量を小さく抑えることができる。
また、本実施形態では、凹部（第１被位置決め部）６６は、１つの蓄電素子６１の電極配置面６２において、一対の電極端子６３Ａ，６３Ｂの間の中央部６２Ｍに設けられている。また、柱部（第２被位置決め部）６７は、電極端子の周囲として、１つの蓄電素子６１の電極配置面６２において一端部６２Ｅに設けられている。そのため、一対の電極端子６３Ａ，６３Ｂ間の寸法が大きく、各電極端子６３Ａ，６３Ｂが蓄電素子６１の端部に設けられ、電極端子６３およびバスバー４０と、一対の電極端子間の中央部（６３Ｍ）との距離が大きい場合であっても、電極端子６３とバスバー４０の位置ずれ量を小さく抑えることに対して効果的となる。
また、本実施形態では、凹部６６および柱部６７は、各蓄電素子６１に設けられており、凸部５１および突起部５２は、４個（２つ以上の所定数）の蓄電素子６１の内の同一の蓄電素子６１に対して設けられた凹部６６および柱部６７に対応した位置に、それぞれ設けられている。そのため、蓄電素子６１の外形形状が一種類で済むため、蓄電素子６１の製造工程が簡略化される。また、凸部５１および突起部５２を凹部６６および柱部６７にそれぞれ係合させる際、同一の蓄電素子６１に対して行えばよく、係合作業が簡易化される。
＜他の実施形態＞
本明細書に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、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、柱部（第２被位置決め部）６７が各蓄電素子６１の電極配置面６２においてその一端部６２Ｅ（「一対の電極端子の一方の周囲」の一例）に設けられる例を示したが、これに限られない。柱部６７が各蓄電素子６１の電極配置面６２においてその両端部６２Ｅ，６２Ｅに設けられるようにしてもよい。この場合、絶縁プロテクタ１１には、柱部６７に対応して、突起部５２も２個設けられる。
また、第２被位置決め部が設けられる位置（一対の電極端子の周囲）も、図３に示されるような、電極配置面６２の一端部６２Ｅに限られない。例えば、電線収容溝３０に近い位置に設けられてもよい。また、凹部（第１被位置決め部）６６が設けられる位置も、図３に示されるように、必ずしも一対の電極端子間の中心部に限られない。
（２）上記実施形態では、絶縁プロテクタ１１の凸部５１および突起部５２は、４つ（二つ以上）の蓄電素子６１の内の同一の蓄電素子６１に対して設けられた凹部６６および柱部６７に対応した位置に、それぞれ設けられている例を示したが、これに限られない。例えば、凸部５１が嵌合する凹部６６が設けられた蓄電素子６１と、突起部５２が嵌合する柱部６７が設けられた蓄電素子６１とが異なるように、凸部５１および突起部５２が絶縁プロテクタ１１に設けられるようにしてもよい。すなわち、絶縁プロテクタ１１の凸部５１および突起部５２は、異なる蓄電素子６１に対応した位置に設けられてもよく、図１に示されるように、一直線上に並ぶ位置に設けられなくてもよい。
（３）上記実施形態では、各蓄電素子６１に凹部（第１被位置決め部）６６および柱部（第２被位置決め部）６７を設ける例を示したが、これに限られない。例えば、絶縁プロテクタ１１に設けられた凸部（第１位置決め部）５１および突起部（第２位置決め部）５２に対応する位置の蓄電素子６１にのみ、凹部６６および柱部６７を設けるようにしてもよい。
（４）上記実施形態では、第１被位置決め部を凹部６６、第１位置決め部を凸部５１、第２被位置決め部を、縦溝部６８を有する柱部６７、第２位置決め部を縦溝部６８に嵌合する突起部５２によって、それぞれ構成する例を示したが、各被位置決め部および各位置決め部を構成する態様はこれに限られない。例えば、それぞれ逆の構成、すなわち、第１位置決め部を凹部、第被１位置決め部を凸部、第２位置決め部を、縦溝部を有する柱部、第２被位置決め部を縦溝部に嵌合する突起部によって、それぞれ構成してもよい。
（５）上記実施形態では、電池接続モジュール１０が２個の絶縁プロテクタ１１が連結されて構成される例を示したが、連結される絶縁プロテクタ１１の個数は、これに限られない。例えば、電池接続モジュール１０は１個の絶縁プロテクタ１１によって構成されてもよいし、あるいは４個の絶縁プロテクタ１１によって構成されてもよい。また、１つの絶縁プロテクタ１１に含まれるバスバー保持部１２の個数も２個に限られない。例えば、１つの絶縁プロテクタ１１に４個のバスバー保持部１２が含まれてもよい。
（６）上記実施形態では、バスバー４０と電極端子６３とをレーザ溶接する例を示したが、ボルトおよびナットの締結により接続する構成の電池接続モジュールにも本明細書に開示される技術を適用することができる。
１０…電池接続モジュール
１１…絶縁プロテクタ
１２…バスバー保持部
４０…バスバー
５１…凸部（第１位置決め部）
５２…突起部（第２位置決め部）
６１…蓄電素子
６２…電極配置面
６３…電極端子
６３Ａ…正極端子
６３Ｂ…負極端子
６６…凹部（第１被位置決め部）
６７…柱部（第２被位置決め部）
６８…縦溝部
１００…蓄電モジュール

Claims (5)

  1. 正極および負極の一対の電極端子と前記一対の電極端子が配置される電極配置面とを有する複数の蓄電素子と、
    前記複数の蓄電素子に装着される電池接続モジュールと、を備えた蓄電モジュールであって、
    前記電池接続モジュールは、
    前記複数の蓄電素子の隣り合う前記電極端子間を接続するバスバーと、
    前記バスバーを保持するバスバー保持部と、
    前記バスバー保持部を含み、前記複数の蓄電素子のうち２つ以上の所定数の蓄電素子に対応して設けられた絶縁プロテクタと、を含み、
    前記絶縁プロテクタは、
    前記所定数の蓄電素子のうち１つの蓄電素子の電極配置面において前記一対の電極端子の間に設けられた第１被位置決め部に係合する第１位置決め部と、
    前記所定数の蓄電素子のうち前記１つの蓄電素子の前記電極配置面において、または前記所定数の蓄電素子のうち他の１つの蓄電素子の電極配置面において前記一対の電極端子の少なくとも一方の周囲に設けられた第２被位置決め部に係合する第２位置決め部と、を含む、蓄電モジュール。
  2. 請求項１に記載の蓄電モジュールにおいて、
    前記第１被位置決め部および前記第１位置決め部のうち一方は、矩形の開口を有する凹部で構成され、
    前記第１被位置決め部および前記第１位置決め部のうち他方は、前記凹部に嵌合する凸部によって構成され、
    前記第２被位置決め部および前記第２位置決め部のうち一方は、蓄電素子の前記電極配置面に対して垂直方向に走る縦溝部を有する柱部で構成され、
    前前記第２被位置決め部および前記第２位置決め部のうち他方は、前記縦溝部に嵌合する突起部によって構成される、蓄電モジュール。
  3. 請求項１または請求項２に記載の蓄電モジュールにおいて、
    前記第１被位置決め部は、前記一対の電極端子の間の中央に設けられており、
    前記第２被位置決め部は、１つの蓄電素子の電極配置面において少なくとも一端部に設けられており、
    前記第１位置決め部および前記第２位置決め部は、前記絶縁プロテクタにおいて、前記第１被位置決め部および第２被位置決め部に対応した位置に、それぞれ設けられている、蓄電モジュール。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の蓄電モジュールにおいて、
    前記第１被位置決め部および前記第２被位置決め部は、各蓄電素子に設けられており、
    前記第１位置決め部および前記第２位置決め部は、前記所定数の蓄電素子のうちの同一の蓄電素子に対して設けられた第１位置決め受部および第２位置決め受部に対応した位置に、それぞれ設けられている、蓄電モジュール。
  5. 正極および負極の一対の電極端子と前記一対の電極端子が配置される電極配置面とを有する複数の蓄電素子の、隣り合う前記電極端子間を接続するバスバーと、
    前記バスバーを保持するバスバー保持部と、
    前記複数の蓄電素子のうち２つ以上の所定数の蓄電素子に対応して設けられ、前記バスバー保持部を含む絶縁プロテクタと、を備える電池接続モジュールであって、
    前記絶縁プロテクタは、
    前記所定数の蓄電素子のうち１つの蓄電素子の電極配置面において前記一対の電極端子の間に設けられた第１被位置決め部に係合する第１位置決め部と、
    前記所定数の蓄電素子のうち前記１つの蓄電素子の前記電極配置面において、または前記所定数の蓄電素子のうち他の１つの蓄電素子の電極配置面において前記一対の電極端子の少なくとも一方の周囲に設けられた第２被位置決め部に係合する第２位置決め部と、を含む、電池接続モジュール。
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