JP5673491B2 - 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としては、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、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ものがある。

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。

特許３７０７５９５号公報

この種の電池モジュールにおいては、電極端子とバスバーとを例えばナットにより電気的に接続した後、ショート等を防止するために、この接続部周辺を合成樹脂製の蓋部で一括にカバーすることが行われている。しかしながら従来は、単なる平坦な板状の蓋部を基板部に設けられたバスバー保持部の開放面に宛がうだけの構成であるため、蓋部とバスバー保持部との間に隙間が生じる場合があり、その隙間から異物が侵入する虞があった。

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、電極端子およびバスバーの周辺部を確実にカバーして異物の侵入を防止することができる電池配線モジュールを提供することを目的とする。

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、前記電極端子間を接続する複数のバスバーと、少なくとも一面側に開放した保持壁内に前記バスバーを保持可能な複数のバスバー保持部を有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、前記蓋部には、前記蓋部の内面から立ち上がるように設けられて前記蓋部を閉蓋した際に前記バスバー保持部の前記保持壁内に嵌合可能な連続する嵌合壁が設けられているところに特徴を有する。

本発明によれば、樹脂プロテクタの開放面を蓋部により閉蓋した場合には、蓋部に設けられた嵌合壁がバスバー保持部の保持壁と嵌合することにより、蓋部と保持壁との間に生じる隙間を塞ぐことができる。よって、異物がバスバー保持部内に侵入することを確実に防止することが可能となる。

また、樹脂プロテクタを複数個の連結ユニットを連結することにより構成し、蓋部を連結ユニットに対し樹脂ヒンジ部を介して開閉回動可能な構成としてもよい。このような構成とすると、バスバー収容部と蓋部との間に大きな公差が生じることがないので、蓋部に設けられた嵌合部が確実に各連結ユニットのバスバー保持部の保持壁と嵌合可能となる。

さらに、蓋部に、隣り合う連結ユニットの蓋部と連結可能な連結機構を設ける構成とすると、蓋部の開閉作業を個々の連結ユニットによらず一括に行うことができて、作業性に優れる。

本発明によれば、蓋部に設けられた嵌合壁により、バスバー保持部の保持壁と蓋部との間に生じる隙間を確実に塞ぐことができるから、電極端子およびバスバーの周辺部を確実にカバーして異物の侵入が防止可能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電池モジュールの蓋を開放した状態の平面図 同じく連結ユニットの蓋を開放した状態の平面図 同じく連結ユニットの繋げた状態の平面図 同じく連結ユニットの蓋を開放した状態の側面図 同じく連結ユニットの蓋を閉塞した状態の側断面図 同じく電池モジュールの蓋を閉塞した状態の平面図 同じく電池モジュールの蓋を閉塞した状態の正面図

本発明を電池モジュール１０に適用した一実施形態を、図１ないし図７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１１を備えた複数の単電池１２がセパレータ１５を介して並べて配された単電池群１３を有する。複数の電極端子１１間は、電池配線モジュール２０によって電気的に接続されている（図７参照）。

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１２）
図７に示すように、単電池１２は扁平な略直方体形状をなしている。単電池１２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１２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１１，１１が上方に突出して形成されている。単電池１２の上面は電極面とされる。電極端子１１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１１と、負極端子を構成する電極端子１１とは同形、同大である。電極端子１１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１２は、隣り合う電極端子１１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１２は図７中左右方向に並べられて単電池群１３を構成している。

（電池配線モジュール２０）
電池配線モジュール２０は、単電池１２の正極および負極の電極端子１１の電極ポスト１４にそれぞれ挿通されて接続される一対の端子貫通孔２２，２２を有する金属製の複数のバスバー２１と、バスバー２１を保持するバスバー保持部３２を有する合成樹脂製の樹脂プロテクタ３０と、バスバー２１に重ねて電気的に接続される電圧検知端子５０と、電圧検知端子５０に接続される検知電線６０と、樹脂プロテクタ３０の開放面を覆う蓋部４０と、を備える。

（樹脂プロテクタ３０）
樹脂プロテクタ３０は、後述する連結ユニット３１を複数個連結してなり、図１に示すように、単電池１２の並び方向（図中左右方向）に細長い形状をなしている。

（バスバー２１）
バスバー２１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、図２、および図３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２１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２１には、電極端子１１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２２，２２が、バスバー２１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バスバー２１が挟まれることにより、電極端子１１とバスバー２１とが電気的に接続される。

（連結ユニット３１）
連結ユニット３１は、複数個連結させることにより樹脂プロテクタ３０を構成するものであって、図２の平面図に示すように、一面側に開口すると共にバスバー２１を収容し保持するバスバー保持部３２と、バスバー２１に重ねて設けられる電圧検知端子５０に接続される検知電線６０を収容するための電線収容溝３３とが、樹脂プロテクタ３０の長手方向に沿って設けられている。

バスバー保持部３２は、バスバー２１をその内側に保持して隣り合うバスバー２１と絶縁状態に保持する保持壁３２Ａが略矩形状に上方に立ち上がって、バスバー２１が収容可能な大きさに形成されてている。またこの保持壁３２Ａは、隣接する電極端子１１の保護壁としても機能する。保持壁３２Ａのうち図２中下側に位置する前壁３２Ｂは、その一部が切り欠かれて後述する電圧検知端子５０の電線接続部を保持する溝状のバレル保持部３５に連なっており、バスバー保持部３２から検知電線６０を電線収容溝３３側に導出可能としている。

電線収容溝３３は、一対の溝壁部３３Ａ，３３Ｂおよび底部３３Ｃを有して、バスバー保持部３２の並び方向に沿って設けられている。一対の溝壁部３３Ａ，３３Ｂのうちバスバー保持部３２側の溝壁部３３Ａはその一部が切り欠かれており、バレル保持部３５と連なって、バスバー保持部３２側から検知電線６０を電線収容溝３３内に導入可能としている。

バスバー保持部３２のうち電線収容溝３３とは反対側の保持壁３２Ａの外面の上端縁には、各連結ユニット３１（樹脂プロテクタ３０）の開放面全体を覆ってバスバー２１および電極端子１１を保護し、かつ、検知電線６０のはみ出しを防止する板状の蓋部４０が、樹脂ヒンジ部４１を介して開閉回動可能に設けられている。この蓋部４０の図２中上側の端縁部付近には係止爪４２が切り起こされるように設けられており（図４参照）、この係止爪４２が連結ユニット３１の電線収容溝３３側の外面（図２中下側の面）に設けられた係止部３４に係止されることにより、バスバー保持部３２および電線収容溝３３をその開放面（上面）側から閉塞可能としている。

また蓋部４０のうち、蓋部４０が各連結ユニット３１（樹脂プロテクタ３０）の開放面を閉蓋した際にバスバー保持部３２と対向する位置には、蓋の下面から略垂直に立ち上がって矩形環状に連なる嵌合壁４５が設けられている。この嵌合壁４５は、蓋部４０が閉蓋状態となった際に、バスバー保持部３２の保持壁３２Ａの内側に嵌り込むサイズに設定されている。

また、蓋部４０のうち図２中左上の角部には、先端に爪部４３Ａを有する一対の嵌合片４３，４３（本発明の連結機構に相当）が、隣り合う連結ユニット３１の蓋部４０に向けて（図２中左方向）伸びるように設けられているとともに、同じく図２中右上の角部には隣接する連結ユニット３１の蓋部４０の嵌合片４３を受け入れ可能な嵌合凹部４４（本発明の連結機構に相当）が蓋面から切り起こされて設けられている。上記嵌合片４３が隣り合う連結ユニット３１の嵌合凹部４４内に嵌合し、爪部４３Ａが嵌合凹部４４の端部に係止されることにより、隣合う連結ユニット３１の蓋部４０同士が互いに連結された状態となる（図３参照）。

また、連結ユニット３１のうち、バスバー保持部３２と電線収容溝３３との間の図３中左側の側壁からは、２つの板状の嵌合片３６，３７が隣り合う連結ユニット３１に向けて（図３中左方向）伸びるように並んで設けられている。この２つの嵌合片３６，３７のうち一方の嵌合片３６は、図４に示すように、その板面が連結ユニット３１の開放面に沿う方向に向くように設けられているとともに、他方の嵌合片３７は、その板面が連結ユニット３１の開放面とは直交する方向に向くように設けられている。また、連結ユニット３１のうち図２中右側の側壁には、隣り合う連結ユニット３１の上記嵌合片３６，３７を受け入れ可能な２つの孔状の嵌合凹部３８，３９が設けられている。嵌合凹部３８，３９は、嵌合片３６，３７を先端が突き当たるまで挿しこんで嵌合させることができる深さ及び大きさに形成されている。嵌合片３６，３７を隣り合う連結ユニット３１の嵌合凹部３８，３９内に嵌合することにより、隣り合う連結ユニット３１同士が連結された状態となる（図３参照）。

（電圧検知端子５０）
連結ユニット３１のバスバー保持部３２内には、バスバー２１に重ねられて、単電池１２の電圧を検知するための電圧検知端子５０が配される。電圧検知端子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。電圧検知端子５０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。

本実施形態において電圧検知端子５０は矩形をなしており、その中央付近には、正極または負極の電極端子１１の電極ポスト１４が挿通される端子挿通孔５１が形成されている。また、図３中左下の端部には、電線６０の露出された芯線にかしめ圧着される電線接続部５２が延設されている。

電圧検知端子５０は、電線接続部５２が検知電線６０の芯線に巻き付くようにかしめられることにより、検知電線６０と電気的に接続される。また、電圧検知端子５０は、図示しないナットとバスバー２１との間に挟まれることにより、電極端子１１に電気的に接続される。検知電線６０の反対側の端部は、図示しないＥＣＵ等に接続され、このＥＣＵ等により、単電池１２の電圧が検知される。

（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モジュール１０を組み立てる際には、まず複数の連結ユニット３１を互いに連結する。具体的には、各連結ユニット３１の嵌合片３６，３７を隣り合う連結ユニット３１の嵌合凹部３８，３９内に差し込み、所定の位置まで押し込む。また、蓋部４０の嵌合片４３を隣り合う連結ユニット３１の蓋部４０の嵌合凹部４４内に押し込んで嵌合させる。これにより、樹脂プロテクタ３０が完成し、電線収容溝３３が連結状態とされるとともに、蓋部４０は樹脂ヒンジ部４１を介して樹脂プロテクタ３０の開放面に対して一括に開閉可能とされる。

次に、バスバー２１を樹脂プロテクタ３０のバスバー保持部３２内に収容する。そして、検知電線６０を電線接続部５２にかしめつけた状態の電圧検知端子５０を、樹脂プロテクタ３０のバスバー保持部３２内の所定位置に収容して、バスバー２１に重ね合わせる。そして、電線接続部５２から導出された検知電線６０を電線収容溝３３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２０は、電極端子１１を上に向けた状態で並べられた単電池群１３の上面側に取り付けられる。すなわち、電極端子１１をバスバー２１の端子貫通孔２２および電圧検知端子５０の端子挿通孔５１に挿通させつつ、電池配線モジュール２０を単電池群１３の上側に載置し、電極端子１１に接続用のナット（図示せず）を締めつけて、隣り合う正極および負極の電極端子１１、および、電極端子１１と電圧検知端子５０を電気的に接続する。

全ての接続が完了したら、最後に、連結状態とされた蓋部４０を樹脂ヒンジ部４１を中心に一括に回動させて、バスバー保持部３２および電線収容溝３３の開放面（上面）を覆う。そして、蓋部４０の係止爪４２を連結ユニット３１（樹脂プロテクタ３０）の係止部３４に係止させて、樹脂プロテクタ３０を閉塞状態とする。この時、蓋部４０の内側面から立ち上がるように設けられた嵌合壁４５は、図５に示すように、樹脂プロテクタ３０のバスバー保持部３２の保持壁３２Ａの内側に嵌り込み、樹脂プロテクタ３０（保持壁３２Ａ）および蓋部４０の突き当て部間の隙間を塞ぐ。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気配線モジュールによれば、樹脂プロテクタ３０の開放面を蓋部４０により閉蓋した際には、蓋部４０に設けられた嵌合壁４５がバスバー保持部３２の保持壁３２Ａの内側に嵌合する構成とされているから、蓋部４０と樹脂プロテクタ３０（保持壁４３Ａ）との間に隙間が生じた際にも、この嵌合壁４５によってその隙間を塞ぐことができる。よって、異物がバスバー保持部３２内に侵入することを確実に防止することが可能となる。

また、樹脂プロテクタ３０を複数個の連結ユニット３１を連結することにより構成し、蓋部４０を各連結ユニット３１に設けて樹脂ヒンジ部４１を介して開閉回動可能としたから、電池配線モジュール２０が長尺化してもバスバー保持部３２と蓋部４０との間に大きな公差が生じることがなく、蓋部４０および蓋部４０に設けられた嵌合壁４５が確実に各連結ユニット２１のバスバー保持部３２の保持壁３２Ａ内に嵌合可能となる。

さらに、蓋部４０に、隣合う連結ユニット２１の蓋部４０と連結可能な構成としたから、蓋部４０の開閉作業を個々の連結ユニット２１によらず一括に行うことができて、作業性に優れる。また、各連結ユニット間で生じる公差を、連結機構にて吸収することができる。
＜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、蓋部に嵌合壁を設け、この嵌合壁をバスバー保持部の保持壁内に嵌合させる構成としたが、参考例として、蓋部に凹部を設け、その凹部内に保持壁の上端縁を嵌合させる構成としたり、保持壁の外側に嵌合させる構成とすることもでき、要は蓋部に設けられた嵌合部と保持壁とが嵌合可能な構成であれば、どのような構成でもよい。

（２）上記実施形態では、樹脂プロテクタを複数の連結ユニットを連結させることにより構成したが、例えば大きな公差が生じ難い短尺の電池配線モジュールでは、一部品からなる樹脂プロテクタに複数のバスバーを保持する構成とし、これを一括に覆う蓋部を設ける構成とすることもできる。

（３）上記実施形態では、隣り合う蓋部を連結する構成としたが、必ずしも連結しなくてもよい。

（４）電圧検知端子は必ずしも必要ではなく、例えば検知電線をバスバーに直接溶接したり、バスバーに設けた挟持部に挟持したりしてもよく、要は検知電線とバスバーとが導通可能な構成であればどのような構成でもよい。また、検知電線は必ずしも電圧を検知するための電線でなくてもよく、例えば温度センサに接続される温度検知用の電線であってもよい。

（５）本実施形態においては、複数の単電池１２は直列に接続される構成としたが、これに限られず、複数の単電池群１３は並列に接続される構成としてもよい。

１０…電池モジュール
１１…電極端子
１２…単電池
１３…単電池群
１４…電極端子
２０…電池配線モジュール
２１…バスバー
３０…樹脂プロテクタ
３１…連結ユニット
３２…バスバー保持部
３２Ａ…保持壁
３３…電線収容溝
４０…蓋部
４１…樹脂ヒンジ部
４３…嵌合片（連結機構）
４４…嵌合凹部（連結機構）
４５…嵌合壁
５０…電圧検知端子
６０…検知電線

Claims (3)

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、
   前記電極端子間を接続する複数のバスバーと、
   少なくとも一面側に開放した保持壁内に前記バスバーを保持可能な複数のバスバー保持部を有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、
   前記蓋部には、前記蓋部の内面から立ち上がるように設けられて前記蓋部を閉蓋した際に前記バスバー保持部の前記保持壁内に嵌合可能な連続する嵌合壁が設けられていることを特徴とする電池配線モジュール。
2. 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、
   前記蓋部は前記連結ユニットに対し樹脂ヒンジ部を介して開閉回動可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電池配線モジュール。
3. 前記蓋部には隣り合う前記連結ユニットの前記蓋部と連結可能な連結機構が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電池配線モジュール。

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