JP5776951B2 - 電池用配線モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電池用配線モジュールに関する。

例えば電気自動車やハイブリッド車両に搭載される電池モジュールは、一般に、多数の単電池を、バスバーを介して直列接続することにより構成されている。

このような電池モジュールの一例として、単電池を複数個並べてなる単電池群に、バスバーおよび電線群を備えた電池用配線モジュールを取り付けて、組み立てるものが知られている（特許文献１を参照）。

特許文献１に記載された電池用配線モジュールは、樹脂プロテクタの所定の位置に保持された複数のバスバーと、樹脂プロテクタに設けられた電線収容溝に収容された複数の電線（電線群）を備える。

特開２０１１−８９５５号公報

電池用配線モジュールは、複数の単電池を接続するとともに、外部の他の機器等に電源を供給する役割を有しており、多くの場合、他の機器等に接続されて電源を供給する外部接続用端子を備えている。

この外部接続用端子に直接接触すると感電が懸念されるため、電池用配線モジュールには、外部接続用端子を覆って絶縁性を保つための部材を設ける必要がある。

外部接続用端子を覆う部材を、樹脂プロテクタとは別体の部材で構成することが考えられるが、別体である部材を樹脂プロテクタに取り付ける作業が必要となるので作業性が悪く、部品点数が多くなるという問題があった。このような問題を回避するには、樹脂プロテクタと外部接続用端子を覆う部材とが一体化されていることが好ましい。

さらに、外部接続用端子においては他の機器等と電気的に接続するための接続作業が行われるので、外部接続用端子を覆う部材は、当該端子を覆う機能を有するだけでなく、当該端子を覆っている状態を解除可能な構造である必要がある。

外部接続用端子を覆っている状態を解除可能な構造としては、ヒンジの操作により、当該端子を覆っている部分を移動させることが考えられるが、樹脂プロテクタの形状によっては、その成形上の制約により、作業性のよい位置にヒンジが設けられない場合があった。

外部接続端子を覆う部材が、樹脂プロテクタを金型成形する際に、固定側と可動側を、まっすぐに引き離すだけで形成できない形状であると、スライド金型が必要となり、コスト高の問題がある。

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、コストを低減しつつ作業性に優れた開閉可能な部材を有する樹脂プロテクタを備えた電池用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ものとして本発明は、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用配線モジュールであって、隣り合う電極端子間を接続する接続部材と、他の機器に接続される外部接続端子と、前記接続部材を保持する第１保持部および前記外部接続端子を保持する第２保持部を有する樹脂プロテクタと、を備え、前記第２保持部は前記外部接続端子を囲む保持壁および開口部分を有し、前記樹脂プロテクタには、前記外部接続端子を覆う蓋部が第１ヒンジを介して一体的に設けられ、前記蓋部には、前記第１ヒンジのヒンジ軸に対して直交するヒンジ軸を有する第２ヒンジが設けられ、前記第１ヒンジを折り曲げることで形成され、前記樹脂プロテクタの少なくとも一部と重なる位置に配される第１蓋部と、前記第２ヒンジを折り曲げることで形成され、前記第２保持部の開口部分を覆って前記外部接続端子を覆う第２蓋部とが、交差する方向に配されるようになっており、かつ、前記樹脂プロテクタ及び前記蓋部を金型成形した直後の前記第１ヒンジ及び前記第２ヒンジが折り曲げられていない状態においては、前記樹脂プロテクタ上の前記接続部材が保持された側から見て、前記第１蓋部と前記第２蓋部と前記樹脂プロテクタとが互いに重なり合わない位置に配される電池用配線モジュールである。

ところで、外部接続端子の蓋部が、樹脂プロテクタを金型成形する際に、固定側と可動側を、まっすぐに引き離すだけで形成できない形状であると、スライド金型が必要となったり、樹脂プロテクタと別体の部材とする必要がある。

本発明において樹脂プロテクタには、外部接続端子を覆う蓋部が第１ヒンジを介して一体的に設けられているので、樹脂プロテクタと蓋部とは、一体である。

また、本発明において、蓋部には、第１ヒンジのヒンジ軸に対して直交するヒンジ軸を有する第２ヒンジが設けられている。この第２ヒンジを折り曲げることにより、第１ヒンジを折り曲げることで形成された第１蓋部と交差する方向に配される第２蓋部が形成されるようになっているので、第１ヒンジおよび第２ヒンジを折り曲げていないときには、成形金型の抜き方向を１方向とすることができる（例えば図１を参照）。したがって、本発明によればスライド金型が不要である。

さらに、本発明においては、第１ヒンジを折り曲げて第１蓋部を形成し、その次に第２ヒンジを折り曲げて第２蓋部を形成すると、第１蓋部と、第１蓋部に交差する方向に配される第２蓋部が形成されるので、蓋部が閉められた状態を、第１ヒンジおよび第２ヒンジを順に折り曲げることにより形成することができ、蓋部を開く作業についても、少なくとも第２ヒンジを折り曲げる前の状態にもどせばよいので作業性にも優れている。
以上より、本発明によれば、コストを低減しつつ作業性に優れた開閉可能な部材を有する樹脂プロテクタを備えた電池用配線モジュールを提供することができる。

本発明は、以下の構成であってもよい。
前記樹脂プロテクタには、前記蓋部を前記第１ヒンジを折り曲げた状態で保持する係止構造が設けられていてもよい。
このような構成とすると、蓋部を第１ヒンジを折り曲げた状態で保持することができるので、作業性をさらに向上することができる。

前記樹脂プロテクタの前記外部接続端子を保持する保持部には、前記外部接続端子を囲む保持壁が設けられ、前記第１ヒンジを前記保持部の外側方向に折り曲げることで形成された前記第１蓋部が、前記保持壁のうち、前記外部接続端子側とは反対側の外側面に係止されるようになっていてもよい。
このような構成においては、第１ヒンジを保持部の外側方向に折り曲げることにより形成された第１蓋部を保持壁の外側面に係止することにより、第１蓋部が固定され、第２ヒンジを折り曲げることで第２蓋部により外部接続端子を覆うように蓋部を閉めることができ、第２ヒンジを元に戻すことで蓋部を開けることができる。その結果、上記構成によれば、蓋部の開閉作業の作業性を向上することができる。

本発明によれば、コストを低減しつつ作業性に優れた開閉可能な部材を有する樹脂プロテクタを備えた電池用配線モジュールを提供することができる。

実施形態１の電池用配線モジュールの平面図 電池用配線モジュールが取り付けられる電池モジュールの平面図 図１の状態の要部側面図 図１の状態の要部斜視図 第１ヒンジを折り曲げた状態の電池用配線モジュールの平面図 図５の状態の要部側面図 図５の状態の要部斜視図 第１ヒンジおよび第２ヒンジを折り曲げた状態の電池用配線モジュールの平面図 図８の状態の要部側面図 図８の状態の要部斜視図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１０によって説明する
本実施形態の電池用配線モジュール１０は、複数並んだ単電池１１の隣り合う電極端子１３，１３間をバスバー１５（接続部材の一例）で接続するものである。この電池用配線モジュール１０が取り付けられた電池モジュール（図示せず）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の駆動源として使用される。

（電池モジュール）
電池モジュールは、例えば、８個（複数個）の単電池１１を並べてなる単電池群１２と、８個の単電池１１を接続する電池用配線モジュール１０とを備えて構成されている。

（単電池１１）
単電池１１は、図２に示すように、内部に図示しない発電要素が収容された扁平な直方体状の本体の上面から垂直に電極端子１３が突出している。電極端子１３は、左右一対の正極端子１３Ａと負極端子１３Ｂとからなる。

電極端子１３は角筒状のナット（四角ナット）であって、中心に円形のネジ孔１３Ｃが貫通形成されている。これら電極端子１３のネジ孔１３Ｃに、ボルトの軸部（図示せず）を螺合させて後述するバスバー１５や電圧検知端子（図示せず）を固定する。

各単電池１１の向きは、隣り合う電極端子１３の極性が反対になるように配置される。複数の単電池１１からなる単電池群１２は図示しない保持板によって固定されている。

８個の単電池１１は、単電池１１の上面における長径方向に２列（複数列）に分けられ、短径方向に４段（複数段）に重ねられている。

（電池用配線モジュール１０）
電池用配線モジュール１０は、図１に示すように、異なる単電池１１の隣り合う電極端子１３Ａ，１３Ｂ間を接続する７個（複数）のバスバー１５（接続部材の一例）と、単電池１１の端部の電極端子１３に接続されるとともに外部機器と電気的に接続される外部接続端子１８を備えた外部接続バスバー１７と、バスバー１５および外部接続バスバー１７を保持する樹脂プロテクタ２０と、を有する。

（バスバー１５）
バスバー１５は、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属からなる。本実施形態では長手方向の寸法が相違する二種類のバスバー１５Ａ，１５Ｂを備える。詳しくは、前後方向（単電池１１の上面の短径方向）において異なる単電池１１の隣り合う電極端子１３Ａ，１３Ｂ間を接続する長手方向の寸法が小さいバスバー１５Ａ（短尺バスバー１５Ａ）６個と、短尺バスバー１５Ａよりも長尺に（長手方向の寸法が大きく）形成され、左右方向（単電池１１の上面の長径方向）において異なる単電池１１の隣り合う電極端子１３Ａ，１３Ｂ間を接続する１個の長尺バスバー１５Ｂと、を備える。

短尺バスバー１５Ａは、前後に隣り合う電極端子１３Ａ，１３Ｂ間の寸法に応じた長さの板状をなし、ボルトの軸部が挿通される円形状の挿通孔１６Ａが一対貫通形成されている。

長尺バスバー１５Ｂは、左右に隣り合う電極端子１３Ａ，１３Ｂ間の寸法に応じた長さの板状をなし、左右の端部側には、ボルトの軸部が挿通される挿通孔１６Ｂが一対貫通形成されている。この挿通孔１６Ｂの形状は、左右方向（接続方向）に長い長円形状をなす。

（外部接続バスバー１７）
外部接続バスバー１７は、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属からなり、図１に示すように、一端側が単電池１１の直列接続の端部の電極端子１３に接続されるとともに、他端側は外部機器に接続されるボルト状の外部接続端子１８が設けられた外部接続部である。外部接続端子１８は、インバータ等の外部機器（他の機器）に電気的に接続される端子１８である。

外部接続バスバー１７の単電池１１の電極端子１３に接続される一端部には挿通孔１７Ａが形成されている。外部接続バスバー１７の外部接続部は、図１に示すように、外部接続バスバー１７の長手方向における一対の側縁のうち、一方の側縁で略垂直に立ち上がる起立壁１９と、起立壁１９の中心部に垂直に突出する外部接続端子１８とを備える。外部接続端子１８は円筒形状であって、インバータ等の外部機器や他の電池モジュール（他の機器の一例）に、電気的に接続される。

（樹脂プロテクタ２０）
樹脂プロテクタ２０は、合成樹脂製であって、バスバー１５を保持する第１保持部２１（接続部材を保持する保持部の一例）と、外部接続バスバー１７を保持する第２保持部２５（外部接続端子を保持する保持部の一例）と、を備える。

第１保持部２１は、バスバー１５Ａ，１５Ｂの長さに応じた長さで設けられており、底板上に載置したバスバー１５Ａ，１５Ｂを包囲する角筒状の仕切り壁２２と、バスバー１５Ａ，１５Ｂの第１保持部２１からの離脱を規制する複数の離脱規制片２３とを有する。

電極端子１３の位置には底板が設けられていない開口部（図示せず）が形成されている。仕切り壁２２は、工具等が電極端子１３及びバスバー１５Ａ，１５Ｂに接触して短絡することを防止できる高さで形成されている。

仕切り壁２２のうち、バスバー１５Ａの接続方向の端部側には、短尺バスバー１５Ａを接続方向において位置決めする位置決め部２４が設けられている。

位置決め部２４は、バスバー１５Ａの高さ位置とほぼ同じ高さ位置において、仕切り壁２２の内面から内方側に水平に突出し、バスバー１５Ａに当接している。

離脱規制片２３は、仕切り壁２２にコ字状の切欠きを設けることにより、撓み変形可能に構成されており、下端側に向けて厚み寸法が傾斜状に大きく形成されている。そして、バスバー１５が離脱規制片２３の下側に配されることでバスバー１５の離脱が規制される。

第２保持部２５は、図１に示すように、外部接続バスバー１７の形状に応じた長さで設けられ、外部接続バスバー１７が載置される底板２６と、外部接続バスバー１７を囲む保持壁２７と、外部接続バスバー１７の第２保持部２５からの離脱を規制する複数の離脱規制片２８とを有する。

第２保持部２５のうち、外部接続バスバー１７の挿通孔１７Ａが形成されている一端部が載置されている領域には、底板２６が設けられていない開口部２９が形成されている。

保持壁２７は、工具等が電極端子１３及び外部接続バスバー１７に接触して短絡することを防止できる高さで形成されており、起立壁１９側（他の機器の導電部材が接続される側）の端部には、保持壁２７に囲まれておらず、開放されている。離脱規制片２８の構成は、第１保持部２１と同様である。

短辺方向（外部接続端子１８の起立方向）の一対の保持壁２７のうち図１における右側の保持壁２７の外側面には、図１および図４に示すように、係止突部２７Ａが外側方向に突出形成されている。また第２保持部２５の底板２６の縁部には、第１ヒンジ３１が連なっている。

さて、本実施形態では、第１ヒンジ３１を介して、外部接続バスバー１７（外部接続端子１８）を覆う蓋部３０が樹脂プロテクタ２０と一体的に設けられている。蓋部３０は第１ヒンジ３１を介して底板２６から連なる第１蓋部３２と、第１ヒンジ３１のヒンジ軸と直交するヒンジ軸を有する第２ヒンジ３４と、第２ヒンジ３４を介して第１蓋部３２と連なる第２蓋部３５と、を備える。

第１蓋部３２は、図３および図４に示すように、第１ヒンジ３１から連なる略長方形状の方形状部３２Ａと、方形状部３２Ａに対して略垂直に配され、保持壁２７に設けた係止突部２７Ａに係止可能なＬ字状の切り欠き３３Ａが施された係止板部３３と、からなる。Ｌ字状の切り欠き３３Ａは係止突部２７Ａに係止される被係止部３３Ａである。係止板部３３の被係止部３３Ａが形成された側縁とは反対側の側縁（図４における下側の側縁）には、第２ヒンジ３４が形成されている。

第２蓋部３５は、図４に示すように略直方体状をなしているが、図７における手前側、下方、右側方は開口している。なお、図４、図７および図１０は、蓋部３０の開閉操作を説明する図であるが、蓋部３０の要部のみを示し、外部接続バスバー１７の記載を省略している。

本実施形態の樹脂プロテクタ２０と蓋部３０とは、図１における紙面の貫通方向と平行な方向に沿って金型を抜くと、樹脂プロテクタ２０と蓋部３０とを一体的に成形でき、スライド金型が不要である。

次に、電池用配線モジュール１０の組み付け方法について説明する。
各バスバー１５Ａ，１５Ｂを樹脂プロテクタ２０の第１保持部２１の底板に載置して収容・保持させる。また、外部接続バスバー１７を、第２保持部２５の底板２６に載置して収容・保持させる。このとき、バスバー１５Ａ，１５Ｂおよび外部接続バスバー１７を上方から各保持部内に嵌め入れると、離脱規制片２３，２８が撓み変形し、バスバー１５Ａ，１５Ｂおよび外部接続バスバー１７が離脱規制片２３，２８の下方に至ると離脱規制片２３，２８が弾性復帰して、各バスバー１５Ａ，１５Ｂおよび外部接続バスバー１７が各保持部２１，２５の外に離脱しないように保持される。

次に、第２保持部２５の開口部分２５Ａを蓋部３０で覆うことにより第２保持部２５内に保持されている外部接続端子１８を蓋部３０で覆う。図１に示す状態（第１ヒンジ３１および第２ヒンジ３４を折り曲げる前の状態）においては、第２保持部２５の上方は開口している。

第１ヒンジ３１を第２保持部２５の外側方向に折り曲げて、第１蓋部３２を図４の矢線Ｘ（図３の矢線Ｐ）に示す方向に約９０°回動させる。すると、第１蓋部３２の方形状部３２Ａが第２保持部２５の底板２６の外側に配されるとともに、係止板部３３が第２保持部２５の保持壁２７の外側面に重なる位置に配されるので、係止板部３３の被係止部３３Ａを保持壁２７の外側面に形成された係止突部２７Ａに係止させる。

係止板部３３を、保持壁２７の係止突部２７Ａに係止させると、図５〜図７に示すように、第１蓋部３２自体が保持壁２７に係止される。このとき、第２蓋部３５は図５および図６における上方に配される。

次に、第２ヒンジ３４を図５の矢線Ｙ（図７の矢線Ｚ）に示す方向に折り曲げて第２蓋部３５を１８０°回動させると、図８〜図１０に示すように、第２蓋部３５により第２保持部２５の開口部分２５Ａが覆われて外部接続端子１８は蓋部３０により覆われる。

次に、必要に応じて、電圧検知用電線を接続した電圧検知端子や、サーミスタ等を接続すると、電池用配線モジュール１０が形成される。

次に、外部接続端子１８を、他の機器と接続する。まず、折り曲げ状態にある第２ヒンジ３４を折り曲げる前の状態（図５〜図７に示すような状態）に戻すと、第１蓋部３２が保持壁２７に保持されつつ、蓋部３０が開けられた状態となるので、外部接続端子１８と他の機器との接続作業を行うことができる。

外部接続端子１８と他の機器との接続作業が終了したら、電池用配線モジュール１０を図２に示すように並べた単電池群１２に装着して図示しないボルトの軸部をバスバー１５Ａ，１５Ｂの挿通孔１６Ａ，１６Ｂに通してボルト締めする。電池用配線モジュール１０の単電池群１２への組み付けが完了すると、電池モジュールが得られる。

本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏する。
本実施形態において樹脂プロテクタ２０には、外部接続端子１８を覆う蓋部３０が第１ヒンジ３１を介して一体的に設けられているので、樹脂プロテクタ２０と蓋部３０とは、一体である。

また、本実施形態において、蓋部３０には、第１ヒンジ３１のヒンジ軸に対して直交するヒンジ軸を有する第２ヒンジ３４が設けられている。この第２ヒンジ３４を折り曲げることにより、第１ヒンジ３１を折り曲げることで形成された第１蓋部３２と交差する方向に配される第２蓋部３５が形成されるようになっているので、第１ヒンジ３１および第２ヒンジ３４を折り曲げていないときには、成形金型の抜き方向を１方向とすることができ、スライド金型が不要である。

さらに、本実施形態においては、第１ヒンジ３１を折り曲げて第１蓋部３２を形成し、その次に第２ヒンジ３４を折り曲げて第２蓋部３５を形成すると、第１蓋部３２と、第１蓋部３２に交差する方向に配される第２蓋部３５が形成されるので、蓋部３０が閉められた状態を、第１ヒンジ３１および第２ヒンジ３４を順に折り曲げることにより形成することができ、蓋部３０を開く作業についても、第２ヒンジ３４を折り曲げる前の状態にもどせばよいので作業性にも優れている。
以上より、本実施形態によれば、コストを低減しつつ作業性に優れた開閉可能な部材を有する樹脂プロテクタ２０を備えた電池用配線モジュール１０を提供することができる。

また、本実施形態によれば、蓋部３０を、第１ヒンジ３１を折り曲げた状態で保持する係止構造が設けられているから、蓋部３０を、第１ヒンジ３１を折り曲げた状態で保持することができ、作業性をさらに向上することができる。

特に本実施形態では、外部接続端子１８を保持する第２保持部２５には、外部接続端子１８を囲む保持壁２７が設けられ、第１ヒンジ３１を保持部の外側方向に折り曲げることで形成された第１蓋部３２が、保持壁２７のうち、外部接続端子１８側とは反対側の外側面に係止されるようになっている。

したがって、本実施形態によれば、第１ヒンジ３１を第２保持部２５の外側方向に折り曲げることにより形成された第１蓋部３２を保持壁２７の外側面に係止することにより、第１蓋部３２が固定され、第２ヒンジ３４を折り曲げることで第２蓋部３５により外部接続端子１８を覆うように蓋部３０を閉めることができ、第２ヒンジ３４を元に戻すことで蓋部３０を開けることができるので、蓋部３０の開閉作業の作業性を向上することができる。

＜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、第１ヒンジ３１を第２保持部２５の外側方向に折り曲げることにより第１蓋部３２を形成する例を示したが、第１ヒンジを保持部の内側方向に折り曲げることにより第１蓋部を形成する構成としてもよい。
（２）上記実施形態では蓋部３０を、第１ヒンジ３１を折り曲げた状態で保持する係止構造を備えるものを示したが。蓋部を係止する構造を備えないものであってもよい。
（３）上記実施形態では２つのヒンジ３１，３４を備えるものを示したが３以上のヒンジを備えるものであってもよい。

１０...電池用配線モジュール
１１...単電池
１２...単電池群
１３...電極端子
１３Ａ...正極端子
１３Ｂ...負極端子
１５...バスバー（接続部材）
１５Ａ...短尺バスバー
１５Ｂ...長尺バスバー
１７...外部接続バスバー
１８...外部接続端子
２０...樹脂プロテクタ
２１...第１保持部（接続部材を保持する保持部）
２５...第２保持部（外部接続端子を保持する保持部）
２６...底板
２７...保持壁
２７Ａ...係止突部
３０...蓋部
３１...第１ヒンジ
３２...第１蓋部
３３...係止板部
３３Ａ...切り欠き（被係止部）
３４...第２ヒンジ
３５...第２蓋部

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用配線モジュールであって、
   隣り合う電極端子間を接続する接続部材と、他の機器に接続される外部接続端子と、前記接続部材を保持する第１保持部および前記外部接続端子を保持する第２保持部を有する樹脂プロテクタと、を備え、
   前記第２保持部は前記外部接続端子を囲む保持壁および開口部分を有し、
   前記樹脂プロテクタには、前記外部接続端子を覆う蓋部が第１ヒンジを介して一体的に設けられ、
   前記蓋部には、前記第１ヒンジのヒンジ軸に対して直交するヒンジ軸を有する第２ヒンジが設けられ、
   前記第１ヒンジを折り曲げることで形成され、前記樹脂プロテクタの少なくとも一部と重なる位置に配される第１蓋部と、
   前記第２ヒンジを折り曲げることで形成され、前記第２保持部の開口部分を覆って前記外部接続端子を覆う第２蓋部とが、交差する方向に配されるようになっており、
   かつ、前記樹脂プロテクタ及び前記蓋部を金型成形した直後の前記第１ヒンジ及び前記第２ヒンジが折り曲げられていない状態においては、前記樹脂プロテクタ上の前記接続部材が保持された側から見て、前記第１蓋部と前記第２蓋部と前記樹脂プロテクタとが互いに重なり合わない位置に配される電池用配線モジュール。
2. 前記樹脂プロテクタには、前記蓋部を前記第１ヒンジを折り曲げた状態で保持する係止構造が設けられている請求項１に記載の電池用配線モジュール。
3. 前記第１ヒンジを折り曲げた状態で形成された前記第１蓋部の少なくとも一部が、前記保持壁と重なるようになっている請求項１または請求項２に記載の電池用配線モジュール。

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