JP6940452B2 - 配線モジュール - Google Patents

Description

本明細書に開示された技術は、配線モジュールに関する。

従来、複数の蓄電素子に装着される配線モジュールとして、特開２０１５−１５６３２９号公報に記載のものが知られている。この配線モジュールは、蓄電素子の電極ポストに、ＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）やＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）などの可撓性を有する接続配線により構成される電圧監視線を備える。電圧監視線の一端には接続コネクタが接続されている。この接続コネクタは、電圧監視ユニットに設けられた機器側コネクタに接続される。

特開２０１５−１５６３２９号公報

接続コネクタと機器側コネクタとを嵌合させる作業は、例えば以下のように行われる。配線モジュールが装着された蓄電素子を所定の位置に固定し、機器側コネクタを所定の位置に固定する。接続コネクタを、機器側コネクタに接近させて宛がい、機器側コネクタに押し込む。これにより、接続コネクタと機器側コネクタとが嵌合される。

上記の作業を行う場合、接続コネクタを機器側コネクタに接近させて宛がうために必要な長さ寸法に相当する部分と、接続コネクタを機器側コネクタに押し込むために必要な長さ寸法に相当する部分とが、電圧監視線に余長部として予め設けられている必要がある。この余長部は、接続コネクタと機器側コネクタとの嵌合作業時には、接続コネクタに追従して動くことが求められる。

しかしながら、常に余長部が自由に動ける構成であると、振動等により、余長部及び接続コネクタが動いて異物と衝突する等の不具合が生じる虞がある。例えば、接続コネクタと機器側コネクタとの嵌合作業を行う前の状態において配線モジュールを輸送する際の振動等により、余長部又は接続コネクタに不具合が生じる可能性がある。また、例えば、接続コネクタと機器側コネクタとの嵌合作業が終了して車両に取り付けられた場合であっても、車両の振動等により余長部又は接続コネクタに不具合が生じる可能性がある。

本明細書に開示された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、必要に応じて、余長部が自由に動くことを抑制することのできる配線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、複数の蓄電素子が集積された蓄電素子群に取り付けられたフレキシブルプリント基板又はフレキシブルフラットケーブルにより形成されたフラット電線と、前記フラット電線の端部に接続されると共に、前記蓄電素子群の制御ユニットに設けられた機器側コネクタに嵌合する電線側コネクタと、を備えた配線モジュールであって、前記フラット電線は、前記蓄電素子群から延出された余長部を有し、前記余長部の一部には折れ曲がり規制板が積層されている。

上記の構成によれば、余長部のうち折れ曲がり規制板が積層された部分は、折れ曲がることが抑制されている。これにより、振動等により余長部が自由に動くことを抑制できるので、余長部が変形したり、異物と衝突したりすることを抑制することができる。一方、余長部のうち折れ曲がり規制板が積層されていない部分は、電線側コネクタの移動に追従して動くことができるようになっている。

本明細書に開示された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。

前記余長部は、前記折れ曲がり規制板よりも前記機器側コネクタ側に形成された第１折り曲げ部と、前記折れ曲がり規制板よりも前記蓄電素子群側に形成された第２折り曲げ部と、を有し、前記第１折り曲げ部及び前記第２折り曲げ部の少なくとも一方は曲面から構成されている。

上記の構成によれば、蓄電素子群と、機器側コネクタとの位置ずれが生じた場合でも、第１折り曲げ部及び第２折り曲げ部のうち曲面から構成されるものが撓み変形することにより位置ずれを吸収することができる。

前記余長部は前記第１折り曲げ部において折り返された形状をなしており、前記第２折り曲げ部は曲面からなっている。

上記の構成によれば、余長部のうち、第１折り曲げ部から機器側コネクタまでの部分が、機器側コネクタとの嵌合に必要とされるストローク長であることが明確にわかるので、電線側コネクタを機器側コネクタに嵌合させる作業の効率を向上させることができる。

前記フラット電線の側縁には外方に延出された延出片が設けられており、前記延出片の端部はバスバーに接続されており、前記バスバーは、前記複数の蓄電素子に設けられた少なくとも一つの電極端子に接続されている。

上記の構成によれば、蓄電素子の電極端子に接続されたバスバーに、フラット電線の延出片が接続されているので、複数の蓄電素子の電圧を検知するために複数の電線を用いる場合に比べて、省スペース化を図ることができる。

本明細書に開示された技術によれば、必要に応じて、フラット電線の余長部が自由に動くことを抑制することができる。

実施形態１に係る蓄電モジュールを示す斜視図 電線側コネクタと機器側コネクタとが嵌合した状態を示す一部拡大側面図 セパレータを示す斜視図 複数の蓄電素子がセパレータに収容されてなる蓄電素子群を示す斜視図 配線モジュールが蓄電素子群に取り付けられた状態において、フラット電線の余長部を示す斜視図 フラット電線の余長部を示す一部拡大平面図 保持部材を示す斜視図 蓄電モジュールにおいて、余長部が、第１折り曲げ部、及び第２折り曲げ部で曲がっている状態を示す一部拡大側面図 電線側コネクタと機器側コネクタとが嵌合する前の状態の蓄電モジュールの平面図

＜実施形態１＞
本明細書に開示された技術の実施形態１を、図１から図９を参照しつつ説明する。本実施形態に係る蓄電モジュール１０は、複数の蓄電素子１１を有する蓄電素子群１２と、蓄電素子群１２に取り付けられる配線モジュール１３と、を備える。蓄電モジュール１０は、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車等の車両の駆動源、又は車載電装品の電源として用いられる。以下の説明においては、Ｚ方向を上方として説明し、Ｙ方向を前方として説明し、Ｘ方向を左方として説明する。なお、複数の同一部材については、一部の部材にのみ符号を付し、他の部材の符号を省略する場合がある。

蓄電モジュール１０
蓄電モジュール１０は、複数の蓄電素子１１が集積された蓄電素子群１２と、この蓄電素子群１２に取り付けられた配線モジュール１３と、を備える。蓄電素子１１は、左右方向に扁平な、略直方体形状をなしている。蓄電素子１１の上面には、前端部寄りの位置と、後端部寄りの位置に、それぞれ電極端子１４が上方に突出して設けられている。電極端子１４は上方から見て長方形状をなすように形成されている。１つの蓄電素子１１に設けられた２つの電極端子１４のうち、一方が正極端子であり、他方が負極端子である。複数の蓄電素子１１は、隣り合う電極端子１４が異なる極性を有するように、左右方向に並べられている。

セパレータ１５
図４に示すように、複数の蓄電素子１１は、絶縁性の合成樹脂からなるセパレータ１５に収容されている。図３に示すように、セパレータ１５は、上方から見て長方形状をなしている。セパレータ１５は、各蓄電素子１１の外形状と同じか、やや大きな形状を有して、蓄電素子１１を個別に収容する複数の収容部１６を有する。収容部１６は左右方向に並んで配されている。左右方向に隣り合う各収容部１６間は、隔壁１７によって仕切られている。この隔壁１７によって、収容部１６内に収容された蓄電素子１１同士は電気的に絶縁されている。

セパレータ１５の上面には、左右方向に延びると共に、後述するフラット電線１８が載置される複数（本実施形態では２つ）の載置部１９が、間隔を空けて配されている。載置部１９は、セパレータ１５の左端部から右端部に亘って設けられている。載置部１９は、左端部寄りの位置に、前後方向に延びると共に左右方向に間隔を空けて並ぶ２つのスリット２０を有する。このスリット２０の孔縁部と係合することによって、後述する保持部材２１がセパレータ１５に装着されるようになっている。

保持部材２１
図７に示すように、保持部材２１は、絶縁性の合成樹脂からなる。保持部材２１は、上方から見て長方形状をなす天板部２２と、天板部２２の四隅から下方に延出される脚部２３と、を有する。脚部２３の下端部には、前後方向について外方に突出する係止爪２４が形成されている。この係止爪２４が、上記した載置部１９のスリット２０の孔縁部に対して、下方から当接することにより、保持部材２１がセパレータ１５に対して、上方へ抜け止め状態で装着されるようになっている。

バスバー２５
図９に示すように、左右方向に並べられた複数の蓄電素子１１の、隣り合う電極端子１４同士は、導電性の金属からなるバスバー２５によって、電気的に接続されている。バスバー２５と電極端子１４とは、レーザー溶接、半田付け、ろう付け等の公知の手法により電気的に接続されている。バスバー２５は上方から見て長方形状をなしている。バスバー２５を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等、必要に応じて任意の金属を選択することができる。バスバー２５の表面には、メッキ層が形成されていてもよい。メッキ層を構成する金属としては、スズ、ニッケル等、必要に応じて任意の金属を選択することができる。

端部バスバー２６
図９に示すように、左端部に位置する蓄電素子１１に設けられた一対の電極端子１４のうち、後側の電極端子１４には、端部バスバー２６（バスバーの一例）が接続されている。また、右端部に位置する蓄電素子１１に設けられた一対の電極端子１４のうち、後側の電極端子１４にも、端部バスバー２６が接続されている。端部バスバー２６は、１つの電極端子１４にのみ接続されている。端部バスバー２６と電極端子１４とは、レーザー溶接、半田付け、ろう付け等の公知の手法により電気的に接続されている。この端部バスバー２６に、図示しない外部端子が電気的に接続されることにより、蓄電モジュール１０から電力が外部回路へ供給されるようになっている。端部バスバー２６は、上記以外の構成については、バスバー２５と同様の構成を有しているので重複する説明を省略する。

フラット電線１８
配線モジュール１３には、前側に配された前側フラット電線１８Ａと、後側に配された後側フラット電線１８Ｂとが、前後方向に間隔を空けて配されている。以下の記載において、前側フラット電線１８Ａと後側フラット電線１８Ｂとを区別せずに説明する場合には、前側フラット電線１８Ａ及び後側フラット電線１８Ｂは、フレキシブルプリント基板、又はフレキシブルフラットケーブルよりなる。本実施形態に係る前側フラット電線１８Ａ及び後側フラット電線１８Ｂは、フレキシブルプリント基板よりなり、絶縁性のフィルムと、この絶縁性のフィルムにプリント配線技術により形成された導電路と、を有する。

前側フラット電線１８Ａは、左右方向に延びる本体部２７と、本体部２７から前方に延出する複数（本実施形態では７個）の延出片２８と、を有する。延出片２８は、本体部２７から下方に直角曲げされた後、前方に直角曲げされることにより、クランク状に形成されている。延出片２８の前端部は、バスバー２５の下側に配されている。延出片２８の前端部のうちバスバー２５に対応する部分においては、絶縁性のフィルムが剥がされて導電路が露出するようになっている。露出した導電路と、バスバー２５とは、溶接、半田付け、ろう付け等の公知の手法により電気的に接続されている。

後側フラット電線１８Ｂは、左右方向に延びる本体部２７と、本体部２７から前方に延出する複数（本実施形態では８個）の延出片２８と、を有する。延出片２８は、本体部２７から下方に直角曲げされた後、前方に直角曲げされることにより、クランク状に形成されている。複数の延出片２８のうち、右端の延出片２８と左端の延出片２８の後端部は、それぞれ、端部バスバー２６の下側に配されている。複数の延出片２８のうち、左端部の延出片２８と右端部の延出片２８以外の延出片２８の後端部は、バスバー２５の下側の配されている。延出片２８の後端部のうちバスバー２５又は端部バスバー２６に対応する部分においては、絶縁性のフィルムが剥がされて導電路が露出するようになっている。露出した導電路と、バスバー２５又は端部バスバー２６とは、溶接、半田付け、ろう付け等の公知の手法により電気的に接続されている。

図５及び図６に示すように、フラット電線１８は蓄電素子群１２の左端部から左方に延出された余長部２９を有する。余長部２９の左端部には電線側コネクタ３０が接続されている。電線側コネクタ３０の内部には図示しない端子が収容されている。この端子と、フラット電線１８の各導電路とが、電気的に接続されている。

図２に示すように、電線側コネクタ３０は、制御ユニット３１に設けられた機器側コネクタ３２と嵌合することにより、制御ユニット３１と電気的に接続されるようになっている。制御ユニット３１は、フラット電線１８を介して蓄電素子１１の状態に関する信号を受け取り、この信号に基づいて各蓄電素子１１の状態を監視し、蓄電モジュール１０の充電及び放電を制御する。

図６に示すように、余長部２９の上面には、余長部２９の右端部からやや左方の位置から、左右方向について略中央位置に至る領域に、折れ曲がり規制板３３が積層されている。折れ曲がり規制板３３は、フラット電線１８に対して、接着、熱融着等、公知の手法により固定されている。

折れ曲がり規制板３３は、上方から見て長方形状をなしている。折れ曲がり規制板３３の、前後方向の幅寸法は、フラット電線１８の前後方向の幅寸法と同じか、やや小さく設定されている。折れ曲がり規制板３３は、フラット電線１８に積層状態で固定されることにより、フラット電線１８が、折れ曲がり規制板３３が固定された領域で折れ曲がることを抑制する。折れ曲がり規制板３３は、合成樹脂板、金属板等、任意の材料により形成することができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６，６等のポリアミド、ガラス繊維含有エポキシ樹脂等を好適に用いることができる。

余長部２９は、折れ曲がり規制板３３が固定された部分よりも機器側コネクタ３２側の位置に形成された第１折り曲げ部３４と、折れ曲がり規制板３３が固定された部分よりも蓄電素子群１２側の位置に形成された第２折り曲げ部３５と、を有する。余長部２９は、第１折り曲げ部３４、及び第２折り曲げ部３５で折り曲げられた状態で、保持部材２１の天板部２２の下方の位置に配されるようになっている。

フラット電線１８の余長部２９は、第１折り曲げ部３４において、側方から見て鋭角的に折り曲げられている。換言すると、フラット電線１８の余長部２９は第１折り曲げ部３４において折り返されている。

一方、フラット電線１８の余長部２９は、第２折り曲げ部３５において、側方から見て曲線状に曲がっている。換言すると、第２折り曲げ部３５は曲面によって構成されている。

図８に示すように、フラット電線１８が、第１折り曲げ部３４において、制御ユニット３１に接近するように矢線Ａで示す方向に移動することにより、フラット電線１８の余長部２９のうち、第２折り曲げ部３５から機器側コネクタ３２との間の領域が制御ユニット３１に接近するようになっている。これにより、電線側コネクタ３０が、制御ユニット３１の機器側コネクタ３２と接続することができるようになっている。換言すると、フラット電線１８のうち、第２折り曲げ部３５から機器側コネクタ３２との間の部分は、機器側コネクタ３２との嵌合に必要とされる、いわゆるストローク長とされる（図９参照）。

製造工程の一例
続いて、本実施形態に係る蓄電モジュール１０の製造工程の一例について説明する。なお、蓄電モジュール１０の製造工程は下記の記載に限定されない。

フラット電線１８の端部に電線側コネクタ３０を接続する。フラット電線１８の延出片２８に、バスバー２５、及び端部バスバー２６を、例えばはんだ付けにより接続する。フラット電線１８の所定の位置に、折れ曲がり規制板３３を固定する。

セパレータ１５の収容部１６のそれぞれに、蓄電素子１１を収容する。蓄電素子１１の電極端子１４と、バスバー２５及び端部バスバー２６とが重なるように、セパレータ１５の載置部１９にフラット電線１８を載置する。例えば、レーザー溶接により、電極端子１４とバスバー２５とを接続すると共に、電極端子１４と端部バスバー２６とを接続する。

フラット電線１８のうち、折れ曲がり規制板３３の右方の位置を、緩やかに曲げることにより、第２折り曲げ部３５を形成する。フラット電線１８の所定の位置を鋭角的に折り曲げることにより、第１折り曲げ部３４を形成する。

フラット電線１８が、第１折り曲げ部３４、及び第２折り曲げ部３５で折り曲げられた状態で、フラット電線１８の上方から、保持部材２１を、セパレータ１５に組み付ける。これにより、保持部材２１の台座部の下方に、フラット電線１８が、第１折り曲げ部３４、及び第２折り曲げ部３５で折り曲げられた状態で保持される。

蓄電モジュール１０と、制御ユニット３１とを、車両の所定の位置に固定する。電線側コネクタ３０を制御ユニット３１に接近させることにより、第１折り曲げ部３４においてフラット電線１８を左方（矢線Ａで示す方向）へと全体的に移動させる。これにより、電線側コネクタ３０が、制御ユニット３１の機器側コネクタ３２と嵌合する。

本実施形態の作用効果
続いて、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態に係る配線モジュール１３は、複数の蓄電素子１１が集積された蓄電素子群１２に取り付けられたフレキシブルプリント基板又はフレキシブルフラットケーブルにより形成されたフラット電線１８と、フラット電線１８の端部に接続されると共に、蓄電素子群１２の制御ユニット３１に設けられた機器側コネクタ３２に嵌合する電線側コネクタ３０と、を備えた配線モジュール１３であって、フラット電線１８は、蓄電素子群１２から延出された余長部２９を有し、余長部２９の一部には折れ曲がり規制板３３が積層されている。

上記の構成によれば、余長部２９のうち折れ曲がり規制板３３が積層された部分は、折れ曲がることが抑制されている。これにより、振動等により余長部２９が自由に動くことを抑制できるので、余長部２９が変形したり、異物と衝突したりすることを抑制することができる。一方、余長部２９のうち折れ曲がり規制板３３が積層されていない部分は、電線側コネクタ３０の移動に追従して動くことができるようになっている。

また、本実施形態によれば、余長部２９は、折れ曲がり規制板３３よりも機器側コネクタ３２側に形成された第１折り曲げ部３４と、折れ曲がり規制板３３よりも蓄電素子群１２側に形成された第２折り曲げ部３５と、を有し、第１折り曲げ部３４及び第２折り曲げ部３５の少なくとも一方は曲面から構成されている。

上記の構成によれば、蓄電素子群１２と、機器側コネクタ３２の位置ずれが生じた場合でも、第１折り曲げ部３４及び第２折り曲げ部３５のうち曲面から構成されるものが撓み変形することにより位置ずれを吸収することができる。

本実施形態によれば、余長部２９は、第１折り曲げ部３４において折り返された形状をなしており、第２折り曲げ部３５は曲面からなっている。

上記の構成によれば、余長部２９のうち、第１折り曲げ部３４から機器側コネクタ３２までの部分が、機器側コネクタ３２との嵌合に必要とされるストローク長であることが明確にわかるので、電線側コネクタ３０を機器側コネクタ３２に嵌合させる作業の効率を向上させることができる。

本実施形態によれば、フラット電線１８の側縁には外方に延出された延出片２８が設けられており、延出片２８の端部はバスバー２５に接続されており、バスバー２５は、複数の蓄電素子１１に設けられた少なくとも一つの電極端子１４に接続されている。

上記の構成によれば、蓄電素子１１の電極端子１４に接続されたバスバー２５に、フラット電線１８の延出片２８が接続されているので、複数の蓄電素子１１の電圧を検知するために複数の電線を用いる場合に比べて、省スペース化を図ることができる。

＜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本明細書に開示された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、配線モジュール１３は余長部２９を保持する保持部材２１を有する構成としたが、これに限られず、保持部材２１は省略することができる。

（２）上記実施形態では、載置部１９とセパレータ１５とが一体に形成される構成としたが、これに限られず、セパレータ１５と別部品として形成された載置部１９が、セパレータ１５に組み付けられる構成としてもよい。

（３）上記実施形態では、フラット電線１８としてフレキシブルプリント基板を用いたが、これに限られず、フレキシブルフラットケーブルを用いてもよい。

（４）フラット電線１８は１個でもよいし、また、３個以上でもよい。

（５）本実施形態では、第１折り曲げ部３４が鋭角的に曲がっており、第２折り曲げ部３５が緩やかに曲がっている構成としたが、これに限られず、第１折り曲げ部３４が緩やかに曲がっており、第２折り曲げ部３５が鋭角的に曲がっている構成であってもよい。また、第１折り曲げ部３４及び第２折り曲げ部３５の双方が鋭角的に曲がっていてもよいし、第１折り曲げ部３４及び第２折り曲げ部３５の双方が緩やかに曲がっていてもよい。

１１：蓄電素子
１２：蓄電素子群
１３：配線モジュール
１４：電極端子
１８：フラット電線
２５：バスバー
２６：端部バスバー
２８：延出片
２９：余長部
３０：電線側コネクタ
３１：制御ユニット
３２：機器側コネクタ
３３：折れ曲がり規制板
３４：第１折り曲げ部
３５：第２折り曲げ部

Claims (4)

1. 複数の蓄電素子が集積された蓄電素子群に取り付けられたフレキシブルプリント基板又はフレキシブルフラットケーブルにより形成されたフラット電線と、
   前記フラット電線の端部に接続されると共に、前記蓄電素子群の制御ユニットに設けられた機器側コネクタに嵌合する電線側コネクタと、を備えた配線モジュールであって、
   前記フラット電線は、前記蓄電素子群から延出された余長部を有し、前記余長部の一部には折れ曲がり規制板が積層されている、配線モジュール。
2. 前記余長部は、前記折れ曲がり規制板よりも前記機器側コネクタ側に形成された第１折り曲げ部と、前記折れ曲がり規制板よりも前記蓄電素子群側に形成された第２折り曲げ部と、を有し、
   前記第１折り曲げ部及び前記第２折り曲げ部の少なくとも一方は曲面から構成されている、請求項１に記載の配線モジュール。
3. 前記余長部は前記第１折り曲げ部において折り返された形状をなしており、前記第２折り曲げ部は曲面からなっている、請求項２に記載の配線モジュール。
4. 前記フラット電線の側縁には外方に延出された延出片が設けられており、
   前記延出片の端部はバスバーに接続されており、
   前記バスバーは、前記複数の蓄電素子に設けられた少なくとも一つの電極端子に接続されている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の配線モジュール。

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