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JP7099054B2 - 配線モジュール、及び蓄電モジュール - Google Patents

配線モジュール、及び蓄電モジュール Download PDF

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Description

本明細書に開示された技術は、配線モジュール、及び蓄電モジュールに関する。
従来、複数の蓄電素子を電気的に接続するための構造として、特開２０１６－２０７５８４号公報に記載のものが知られている。上記の技術によれば、それぞれが電極端子を有した複数の蓄電素子は、バスバーによって接続される。バスバーは、複数の蓄電素子のそれぞれの電極端子と接触する接触面を有した板状に構成され接触面に沿う方向に離れた複数の端子部と、接触面から接触面と交差する方向に離れた部分を有して屈曲した状態で２個の端子部の間を亘るブリッジ部と、を有する。
上記の技術によれば、蓄電素子群に衝撃や振動等の外力が入力された場合に、
ブリッジ部の屈曲部によって応力が緩和されることにより、局所的な応力が低減されるようになっている。
しかしながら、上記の技術では、複数の箇所の電極端子間をバスバーで個別に接続する必要があるため、電極端子間にバスバーを接続する作業を延々と繰り返すという、極めて煩雑な作業が必要になる。
上記の課題を解決するための技術として、特開２０１１－８９５７号公報に記載のように、バスバーと、バスバーを個別に保持する複数のバスバー保持部を有する絶縁プロテクタと、を有する配線モジュールを、蓄電素子群に配設する技術が知られている
上記の技術によれば、複数箇所の電極端子間を接続する際に、配線モジュールを蓄電素子群に取り付ければよいから、電極端子間を接続する際の取付作業を簡略化することができる。
特開２０１６－２０７５８４号公報 特開２０１１－８９５７号公報
しかしながら、特開２０１６－２０７５８４号公報に開示された技術と、特開２０１１－８９５７号公報に開示された技術とを、単純に組み合わせると以下のような問題が生じる。
特開２０１６－２０７５８４号公報に記載されたバスバーに形成されたブリッジ部は、バスバーに形成された隣り合う２個の貫通孔の中間位置に設けられている。一方、特開２０１１－８９５７号公報に記載された絶縁プロテクタに形成されたバスバー保持部には、バスバーに形成された隣り合う２個の貫通孔の中間位置に対応する位置に、バスバーが載置される梁部が設けられている。
このため、特開２０１１－８９５７号公報に記載された絶縁プロテクタに形成されたバスバー保持部に、特開２０１６－２０７５８４号公報に記載されたバスバーを載置すると、バスバーのブリッジ部の内部に、バスバー保持部が入り込んでしまう。これでは、蓄電素子の電極端子に対する、バスバーの接触部の高さ位置を正確に設定することができない。このため、蓄電素子の電極端子と、バスバーとの電気的な接続信頼性が低下するという問題が生じる。
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、蓄電素子の電極端子とバスバーとの電気的な接続信頼性を向上させることを目的とする。
本明細書に開示された技術は、電極端子を有する複数の蓄電素子が並列方向に沿って並べられた蓄電素子群に配設される配線モジュールであって、前記電極端子に接続されるバスバーと、前記バスバーが収容されるバスバー収容部を有する合成樹脂製の絶縁プロテクタと、を備え、前記バスバーは、前記電極端子と接触する複数の接触部と、前記接触部から離間する方向に屈曲すると共に前記並列方向と交差する交差方向に延びる屈曲部と、を有し、前記屈曲部は、前記複数の接触部のうち一の接触部と前記一の接触部の隣に位置する他の接触部との中間位置から、前記並列方向についてずれた位置に形成されており、前記バスバー収容部には前記バスバーが載置される梁部が前記交差方向に延びて形成されており、前記梁部は、前記屈曲部と前記並列方向についてずれた位置に形成されている。
また、本明細書に開示された技術は、電極端子を有する複数の蓄電素子が並列方向に沿って並べられた蓄電素子群と、前記蓄電素子群に配設される配線モジュールと、を備えた蓄電モジュールである。
上記の構成によれば、バスバーが梁部の上にバランスよく載置される。これにより、バスバーの接触部の高さ位置を梁部によって精度よく設定することができる。この結果、電極端子とバスバーとの電気的な接続信頼性を向上させることができる。
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。
前記梁部は、前記バスバーが前記バスバー収容部に収容された状態において、前記一の接触部と前記他の接触部との前記中間位置に対応する位置に設けられている。
上記の構成によれば、梁部の上にバスバーを更にバランス良く配置することができるので、電極端子とバスバーとの電気的な接続信頼性を更に向上させることができる。
前記バスバーは複数の貫通孔を有し、前記屈曲部は、前記複数の貫通孔のうち一の貫通孔の中心と前記一の貫通孔の隣に位置する他の貫通孔の中心との中間位置から、前記並列方向についてずれた位置に形成されている。
上記の構成によれば、貫通孔の中心の位置を基準として、バスバーにおける屈曲部の位置を設定できるので、屈曲部の位置精度を向上させることができる。これにより、バスバーと梁部との位置精度を向上させることができるので、電極端子とバスバーとの電気的な接続信頼性を更に向上させることができる。
前記バスバーのうち前記接触部が形成された面と反対側の面には、前記屈曲部と異なる領域に、第１領域と、前記第１領域よりも面積の広い第２領域と、が形成されており、前記第２領域には、電圧検知端子が重ねられており、前記電圧検知端子は、前記バスバーと電気的に接続されるバスバー接続部と、前記バスバー接続部の側縁から側方に延びると共に電圧検知線が接続される電線接続部と、有する。
上記の構成によれば、バスバーのうち接触部が形成された面と反対側の面は、屈曲部によって、第１領域と、この第１領域よりも面積が広い第２領域とに分割されている。この第２領域に、バスバー接続部の側縁から電線接続部が側方に延びた構成を有する電圧検知端子を配置することができる。
本明細書に開示された技術によれば、蓄電素子の電極端子とバスバーとの電気的な接続信頼性を向上させることができる。
実施形態１に係る蓄電モジュールを示す斜視図 配線モジュールを示す斜視図 配線モジュールを示す一部拡大平面図 図３におけるＩＶ－ＩＶ線断面図 バスバーを示す斜視図 バスバーを示す平面図
＜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６を参照しつつ説明する。本実施形態に係る配線モジュール１０は、複数（本実施形態では１２個）の蓄電素子１１を並べてなる蓄電素子群１２に取り付けられて蓄電モジュール１３を構成する。蓄電モジュール１３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動力源として使用される。以下の説明においては、Ｚ方向を上方とし、Ｙ方向を前方とし、Ｘ方向を左方として説明する。また、複数の同一部材については、一部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。
蓄電素子１１
本実施形態に係る蓄電素子１１は二次電池である。蓄電素子１１の内部には図示しない蓄電要素が収容されている。蓄電素子１１は略直方体形状をなしている。蓄電素子１１の上面には前後方向の両端部寄りの位置に、一対の電極端子１４が形成されている。電極端子１４の一方は正極端子であり、他方は負極端子である。電極端子１４の上面には、外周面にねじ山が形成されたスタッドボルト４２が上方に突出して形成されている。
隣り合う電極端子１４の極性が異なるようにして、複数の蓄電素子１１が左右方向（並列方向の一例）に並べられることにより、蓄電素子群１２が構成されている。
蓄電素子群１２の左右両端部には一対のエンドプレート４７，４７が配されている。一対のエンドプレート４７，４７は、蓄電素子群１２の前側面及び後側面に配されると共にボルト４９でエンドプレート４７，４７に固定された一対の挟持板４８，４８によって挟持されている。
配線モジュール１０
図１に示すように、蓄電素子群１２の上面には配線モジュール１０が取り付けられている。全体として、配線モジュール１０は、左右方向に細長い形状をなしている。
図１に示すように、配線モジュール１０は、複数のバスバー３７と、複数のバスバー３７が収容される複数のバスバー収容部３８を有する絶縁プロテクタ１５と、を備える。
バスバー３７
図５及び図６に示すように、バスバー３７は、金属板材を所定形状にプレス加工してなる。金属板材としては、銅、銅合金、鉄、鉄合金、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適宜に選択できる。バスバー３７は上方から見て左右方向に細長く延びた形状をなしている。バスバー３７の下面には、蓄電素子１１の電極端子１４と接触する複数（本実施形態では２個）の接触部６１が設けられている。
図１に示すように、バスバー３７には、スタッドボルト４２が挿通される複数（本実施形態では２個）の貫通孔２３Ａ，２３Ｂがバスバー３７を貫通して形成されている。貫通孔２３Ａ，２３Ｂは、左右方向に細長い長円形状をなしている。
貫通孔２３Ａ，２３Ｂ内にスタッドボルト４２がそれぞれ貫通された状態で、スタッドボルト４２に図示しないナットが螺合されることにより、電極端子１４とバスバー３７とが電気的に接続される。貫通孔２３Ａ，２３Ｂの周囲の領域が、上記の接触部６１とされる。
図５及び図６に示すように、バスバー３７には、上方（接触部６１から離間する方向）に屈曲すると共に、前後方向（並列方向と交差する方向）に延びる屈曲部６０が形成されている。屈曲部６０は、バスバー３７の前縁部から後縁部に亘って延びている。屈曲部６０の断面形状は、下方に開口するＵ字状をなしている。屈曲部６０は、バスバー３７をプレス加工する際に同一工程内で形成してもよいし、また、別工程で形成してもよい。
図６に示すように、屈曲部６０は、バスバー３７の一方の貫通孔２３Ａと、他方の貫通孔２３Ｂとの中間位置よりも左右方向についてずれた位置に形成されている。バスバー３７の上面（接触部６１が形成された面と反対側の面）には、屈曲部６０によって区切られた第１領域６３と、この第１領域６３よりも面積の広い第２領域６４とが、形成されている。図６においては、第１領域６３はバスバー３７の左側に位置し、第２領域６４はバスバー３７の右側に位置している。第１領域６３及び第２領域６４には屈曲部６０は含まれないものとする。
図４に示すように、貫通孔２３Ａの中心と屈曲部６０の頂部との間隔Ｋは、貫通孔２３Ｂの中心と屈曲部６０の頂部との間隔Ｌよりも大きく設定されている。
図６に示すように、バスバー３７の第２領域６４には、バスバー３７とバスバー収容部３８との相対的な位置決めを行うための複数（本実施形態では３個）の位置決め凹部３９が形成されている。この位置決め凹部３９内に、バスバー収容部３８に形成された位置決め凸部４１が嵌入することにより、バスバー収容部３８内において、バスバー３７が位置決めされるようになっている（図３参照）。位置決め凹部３９は、バスバー３７の第２領域６４における後縁部に１個と、前縁部に２個形成されている。
絶縁プロテクタ１５
絶縁プロテクタ１５は、絶縁性の合成樹脂からなり、左右方向の細長く延びて形成されている。絶縁プロテクタ１５には、複数のバスバー収容部３８が形成されている。図２に示すように、複数のバスバー収容部３８は、絶縁プロテクタ１５の前部と後部において、それぞれ、左右方向に一列に並んで形成されている。
バスバー収容部３８
図３に示すように、バスバー収容部３８は上方から見て略長方形状をなしている。バスバー収容部３８は上方に開口した箱状に形成されており、このバスバー収容部３８内にバスバー３７が収容される。バスバー収容部３８内には、電圧検知端子２２が、バスバー３７の上に重ねられた状態で、収容されている。バスバー３７及び電圧検知端子２２は、バスバー収容部３８に設けられた係止爪５０によって、上方へ抜け止め状態で保持されている。
電圧検知端子２２
電圧検知端子２２は、金属板材を所定形状にプレス加工してなる。金属板材としては銅、銅合金、鉄、鉄合金、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適宜に選択できる。電圧検知端子２２は、板状をなすバスバー接続部２６と、バスバー接続部２６から延出された電線接続部２７と、を備える。
バスバー接続部２６には、スタッドボルト４２が挿通される貫通孔４０が形成されている。バスバー接続部２６が、ナットと、バスバー３７と、の間に挟まれることにより、電圧検知端子２２と電極端子１４とが電気的に接続されるようになっている。
図３に示すように、バスバー接続部２６の前縁部は前方に突出しており、バスバー収容部３８の２個の位置決め凸部４１に左右から係合されるようになっている。また、バスバー接続部２６の左後縁部は、バスバー収容部３８の１個の位置決め凸部４１に右方から係合するようになっている。このように、バスバー接続部２６と、バスバー収容部３８の位置決め凸部４１とが係合することにより、バスバー収容部３８内において、バスバー接続部２６が回り止めされるようになっている。
電線接続部２７は、電圧検知線１６の一方の端部に圧着されている。電圧検知線１６は、絶縁プロテクタ１５に設けられた溝状をなす配索部１７内に配索されている。電圧検知線１６の他方の端部は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）のような外部接続機器（図示せず）に接続されている。
なお、ＥＣＵは、マイクロコンピュータ、素子等が搭載されたものであって、蓄電素子１１の電圧・電流・温度等の検知、各蓄電素子１１の充放電コントロール等を行うための機能を備えた周知の構成のものである。
梁部６２
図４に示すように、バスバー収容部３８には、バスバー３７の下方の位置に、前後方向（交差方向の一例）に延びる板状をなす梁部６２が形成されている。梁部６２は、バスバー収容部３８を構成する前壁と後壁とに架け渡されるように形成されている。
梁部６２は、バスバー収容部３８にバスバー３７が収容された状態において、バスバー３７に形成された一方の貫通孔２３Ａの中心と、他方の貫通孔２３Ｂの中心との中間位置に対応する位置に設けられている。これにより、梁部６２と、屈曲部６０とは、左右方向（並列方向）についてずれた位置に配されるようになっている。梁部６２の上面には、バスバー３７の接触部６１が載置されるようになっている。
図４に示すように、貫通孔２３Ａの中心と梁部６２の左右方向の中心との間隔Ｍと、貫通孔２３Ｂの中心と梁部６２の左右方向の中心との間隔Ｎとは、同じに設定されている。
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１０は、電極端子１４を有する複数の蓄電素子１１が左右方向（並列方向）に沿って並べられた蓄電素子群１２に配設される配線モジュール１０であって、電極端子１４に接続されるバスバー３７と、バスバー３７が収容されるバスバー収容部３８を有する合成樹脂製の絶縁プロテクタ１５と、を備え、バスバー３７は、電極端子１４と接触する複数の接触部６１と、接触部６１から離間する方向に屈曲すると共に前後方向（並列方向と交差する交差方向）に延びる屈曲部６０と、を有し、屈曲部６０は、複数の接触部６１のうち一の接触部６１と一の接触部６１の隣に位置する他の接触部６１との中間位置から、左右方向（並列方向）についてずれた位置に形成されており、バスバー収容部３８にはバスバー３７が載置される梁部６２が前後方向（交差方向）に延びて形成されており、梁部６２は、屈曲部６０と左右方向についてずれた位置に形成されている。
また、本実施形態に係る蓄電モジュール１３は、複数の蓄電素子１１が左右方向に沿って並べられた蓄電素子群１２と、蓄電素子群１２に配設される配線モジュール１０と、を備える。
上記の構成によれば、バスバー３７が梁部６２の上にバランスよく載置される。これにより、バスバー３７の接触部６１の、電極端子１４に対する高さ位置を梁部６２によって精度よく設定することができる。この結果、電極端子１４とバスバー３７との電気的な接続信頼性を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、梁部６２は、バスバー３７がバスバー収容部３８に収容された状態において、一の接触部６１と他の接触部６１との中間位置に対応する位置に設けられている。
上記の構成によれば、梁部６２の上にバスバー３７を更にバランス良く配置することができるので、電極端子１４とバスバー３７との電気的な接続信頼性を更に向上させることができる。
また、本実施形態によれば、バスバー３７は複数の貫通孔２３Ａ，２３Ｂを有し、屈曲部６０は、一の貫通孔２３Ａの中心と一の貫通孔２３Ａの隣に位置する他の貫通孔２３Ｂの中心との中間位置から、左右方向についてずれた位置に形成されている。
上記の構成によれば、貫通孔２３Ａ，２３Ｂの中心の位置を基準として、バスバー３７における屈曲部６０の位置を設定できるので、屈曲部６０の位置精度を向上させることができる。これにより、バスバー３７と梁部６２との位置精度を向上させることができるので、電極端子１４とバスバーと３７の電気的な接続信頼性を更に向上させることができる。
また、本実施形態によれば、バスバー３７の上面（接触部６１が形成された面と反対側の面）には、屈曲部６０と異なる領域に、第１領域６３と、第１領域６３よりも面積の広い第２領域６４と、が形成されており、第２領域６４には、電圧検知端子２２が重ねられており、電圧検知端子２２は、バスバー３７と電気的に接続されるバスバー接続部２６と、バスバー接続部２６の側縁から側方に延びると共に電圧検知線１６が接続される電線接続部２７と、有する。
上記の構成によれば、バスバー３７の上面（接触部が形成された面と反対側の面）は、屈曲部６０によって、第１領域６３と、この第１領域６３よりも面積が広い第２領域６４とに分割されている。この第２領域６４に、バスバー接続部２６の側縁から電線接続部２７が側方に延びた構成を有する電圧検知端子２２を配置することができる。
＜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、バスバー３７は、異極の電極端子１４を接続（蓄電素子１１を直列接続）するものとしたが、これに限られず、同極の電極端子１４を接続（蓄電素子１１を並列接続）するものでもよい。例えば、上記実施形態の電池モジュールに更に別の蓄電素子１１を並列接続し、この並列接続における同極の電極端子１４を電気的に接続するようにしたものでもよい。
（２）第１領域６３に電圧検知端子２２を重ねてもよい。
（３）蓄電素子１１はキャパシタであってもよい。
（４）蓄電素子１１の個数は任意に選択することができる。
（５）本実施形態においてはバスバー３７には２個の貫通孔２３Ａ、２３Ｂが形成される構成としたが、これに限られず、３個以上の貫通孔が形成される構成としてもよい。
（６）本実施形態においては、バスバー３７は貫通孔２３Ａ，２３Ｂを有し、この貫通孔２３Ａ，２３Ｂ内に電極端子１４に設けられたスタッドボルト４２が挿通され、ナットによってネジ止めされる構成としたが、これに限られず、バスバー３７は、貫通孔２３Ａ，２３Ｂを有さず、バスバー３７と電極端子１４とが、溶接、ロウ接等により電気的に接続される構成としてもよい。溶接としては、レーザー溶接、超音波溶接、抵抗溶接等、公知の手法を用いることができる。また、ロウ接としては、半田付け、ロウ付け等の公知の手法を用いることができる。
１０：配線モジュール
１１：蓄電素子
１２：蓄電素子群
１３：蓄電モジュール
１４：電極端子
１５：絶縁プロテクタ
１６：電圧検知線
２２：電圧検知端子
２３Ａ，２３Ｂ：貫通孔
２６：バスバー接続部
２７：電線接続部
３７：バスバー
３８：バスバー収容部
６１：接触部
６０：屈曲部
６２：梁部
６３：第１領域
６４：第２領域

Claims (5)

  1. 電極端子を有する複数の蓄電素子が並列方向に沿って並べられた蓄電素子群に配設される配線モジュールであって、
    前記電極端子に接続されるバスバーと、
    前記バスバーが収容されるバスバー収容部を有する合成樹脂製の絶縁プロテクタと、を備え、
    前記バスバーは、前記電極端子と接触する複数の接触部と、前記接触部から離間する方向に屈曲すると共に前記並列方向と交差する交差方向に延びる屈曲部と、を有し、
    前記屈曲部は、前記複数の接触部のうち一の接触部と前記一の接触部の隣に位置する他の接触部との間に設けられており、且つ、前記一の接触部と前記他の接触部との中間位置から、前記並列方向についてずれた位置に形成されており、
    前記バスバー収容部には前記バスバーが載置される梁部が前記交差方向に延びて形成されており、前記梁部は、前記屈曲部と前記並列方向についてずれた位置に形成されており、
    前記屈曲部は、前記梁部に向かって開口するように設けられており、
    前記バスバーのうち前記複数の接触部の少なくとも一部が、前記梁部の一部に載置されている、配線モジュール。
  2. 前記梁部は、前記バスバーが前記バスバー収容部に収容された状態において、前記一の接触部と前記他の接触部との前記中間位置に対応する位置に設けられている、請求項１に記載の配線モジュール。
  3. 前記バスバーは複数の貫通孔を有し、
    前記屈曲部は、前記複数の貫通孔のうち一の貫通孔の中心と前記一の貫通孔の隣に位置する他の貫通孔の中心との中間位置から、前記並列方向についてずれた位置に形成されている、請求項１または請求項２に記載の配線モジュール。
  4. 前記バスバーのうち前記接触部が形成された面と反対側の面には、前記屈曲部と異なる領域に、第１領域と、前記第１領域よりも面積の広い第２領域と、が形成されており、
    前記第２領域には、電圧検知端子が重ねられており、
    前記電圧検知端子は、前記バスバーと電気的に接続されるバスバー接続部と、前記バスバー接続部の側縁から側方に延びると共に電圧検知線が接続される電線接続部と、有する、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。
  5. 電極端子を有する複数の蓄電素子が並列方向に沿って並べられた蓄電素子群と、
    前記蓄電素子群に配設される、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の配線モジュールと、を備えた蓄電モジュール。
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