(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記接続部材用ロック爪と、前記検知部材用ロック爪とは、前記接続部材及び前記検知部材の重畳方向に所定の間隔をあけて、前記弾性係合片から突設されていることを特徴とする請求項1に記載の電池用配線モジュール。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、特許文献1のように接続部材に電圧検知線を接続するのではなく、接続部材とは別に、電圧検知線を接続する専用の端子部を接続部材と同様の平板状の金属片により構成する場合、当該接続部材にこの電圧検知線の端子部を重ねて電極端子に挿通し、ナットにより共締めして電極端子に接続することで電極間の電圧を検知可能な状態とすることが可能である。このような場合、接続部材を基部に係止する係止凸部とは別に、端子部を同じく基部内に係止する部材が必要となる。
【0006】
しかしながら、接続部材及び電圧検知線の端子部のそれぞれの係止する係止部位を基部内に各々設けるとなると、確実にこれらの基部からの抜け止めを図るためには、係止部位の寸法の精度管理が必要であり、当該部位が増えることとなる。また、基部の壁部等を切り欠いて弾性変形可能な係止部位を複数箇所に設けることは、成形が難しくなり、好ましくない。そこで、接続部材とは別に電圧検知線専用の端子部を設ける場合に、それぞれの係止部を簡易な構成で設けることが望まれている。
【0007】
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、接続部材及び検知端子の抜け止めを簡易な構成で行うことが可能な電池用配線モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、正極及び負極の電極部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、前記電極部間を接続する接続部材と、前記単電池群の状態を検出するために前記接続部材に重ね合わされた状態で前記電極部に接続される検知部材と、前記接続部材及び前記検知部材を収容する収容部及び前記検知部材に連なる検知電線を前記収容部から導出する電線導出溝を備える絶縁プロテクタと、を備え、前記収容部には、前記接続部材と前記検知部材とを個別に係止可能なロック爪が同一の弾性係合片に形成されていることに特徴を有する。
【0009】
このように、接続部材と検知部材とを個別に係止可能なロック爪を同一の弾性係合片に形成することで、複数のロック爪を一箇所にまとめることができるから、複数箇所に分けて各ロック爪を形成する場合と比較して、当該部位の寸法の精度管理が容易となり、それに伴う成形も、成形金型の構造が簡素となることで、型持ちがよくなる等の利点がある。
【0010】
前記弾性係合片は、前記収容部の内側壁を切り欠いて形成され、前記ロック爪は、前記接続部材及び前記検知部材の重畳方向に所定の間隔をあけて、接続部材用ロック爪と、検知部材用ロック爪とが前記弾性係合片から突設されていてもよい。このように、前記弾性係合片が収容部の内側壁を切り欠いて形成すれば、例えば別部品で弾性係合片を形成する場合と比較して、部品点数が増えず、コスト低減を図ることが可能である。
【0011】
前記絶縁プロテクタは前記検知電線の配索方向に収容ユニットを複数個連結して構成されており、前記収容部は、取り付けられる単電池群側とは反対方向を開放した上部開放端と、側壁を構成する囲壁枠部のうち前記収容ユニット同士の接続方向における少なくとも一方を開放した側部開放端とを備え、前記接続部材は前記側部開放端から横入れされ、前記検知部材は前記上部開放端から挿入されていてもよい。このように、異なる2方向から接続部材及び検知部材を収容部内に収容する構成であっても、各ロック爪を同一の弾性係合片に形成し、且つ各々を個別に係止することは可能である。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、接続部材及び検知端子の抜け止めを簡易な構成で行うことが可能な電池用配線モジュールを提供することが可能である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
<実施形態1>
本発明の実施形態1を
図1ないし
図9によって説明する。
本実施形態の電池用配線モジュール20は、
図1に示すように、単電池11が複数個並べられた単電池群に取り付けられて電池モジュール10を構成するものであって、この電池モジュール10は、例えば、電気自動車やハイブリット自動車等の車両の駆動源として使用される。以下、
図1の上側を前側、下側を後側、左右方向を接続方向、紙面手前側を上側、紙面奥側を下側として説明する。
【0015】
(電池モジュール)
電池モジュール10は、
図1に示すように、例えば横並びに配列された複数個の単電池11(単電池群に相当する)と、複数個の単電池11に取り付けられる電池用配線モジュール20とを備えて構成されている。
【0016】
(単電池)
単電池11は、内部に図示しない発電要素が収容された直方体状の本体部の所定の面(上面)の前後両端には、一対の電極端子12,13(電極部に相当する)が突設されている。電極端子12,13の一方は正極端子であって、他方は負極端子である。電極端子12,13の周面にはネジ山が形成されている。各単電池11は、隣り合う単電池11の前後方向の向きが互いに逆向きとなるように横並びに配置されることで、隣り合う電極端子12,13の極性が異なる(正極と負極が横並び方向に交互となる)構成とされている。これら複数個の単電池11は、横並び状態となった単電池群を構成するように図示しない保持具によって固定されている。
【0017】
(電池用配線モジュール)
電池用配線モジュールは、単電池群の前後両端(
図1の上下両端)において横並びとなっている二列の電極端子12,13群に沿うように二組が取り付けられているが、同図では、二組のうち後側のもののみを図示している。
【0018】
この電池用配線モジュール20は、
図1に示すように、合成樹脂製の絶縁プロテクタ30内に左右に隣り合う電極端子12,13間を接続する複数のバスバー21(接続部材に相当する)と、各バスバー21に重ねられた単電池11の電圧を検知するための複数の電圧検知端子25を収容してなる。
【0019】
(バスバー)
バスバー21は、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及び
図2に示すように、隣り合う単電池11の電極端子12,13間の寸法に応じた長さの板状をなし、電極端子12,13を挿通可能な通し孔22が一対形成されている。この通し孔22の形状は、接続方向を長手方向とする長円形状をなしていて、各単電池11の寸法公差や組付公差に起因する電極端子12,13間の寸法誤差を吸収できるようになっている。
【0020】
(電圧検知端子)
バスバー21上に重ね合わされる電圧検知端子25は、方形状の平板部26(検知部材に相当する)と、平板部26から突出して設けられた圧着部27を備え、圧着部27には各単電池11の電圧を検知する検知電線23が圧着されている。平板部26の中心部には、バスバー21のどちらか一方の通し孔22に連通し、これに対応する一方の電極端子12(13)を挿通可能な挿通孔28が貫通形成されている。
【0021】
電圧検知端子25に接続された検知電線23は、後述する絶縁プロテクタ30の電線収容溝33に集められて、
図1の右方となる位置に設けられた電池ECU(図示せず)に接続される。電池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、単電池11の電圧・電流・温度等を検出して、各単電池11の監視制御等を行うための機能を備えた周知の構成をなしている。
【0022】
(絶縁プロテクタ)
絶縁プロテクタ30は、
図1に示すように、左右方向に連結された複数(本実施形態では5つ)の収容ユニット31からなる。収容ユニット31の並び方向は検知電線23の配索方向に一致し、本実施形態では、更に単電池11の並び方向に一致する。
【0023】
(収容ユニット)
収容ユニット31は、合成樹脂製であって、
図2に示すように、バスバー21及びそれに重ね合わされる電圧検知端子25を収容する収容部32(接続部材収容部に相当する)と、収容部32に平行して設けられ、左右方向が開放された電線収容溝33と、収容部32と電線収容溝33とに連通する電線導出溝34とが設けられている。
【0024】
(収容部)
収容部32は、バスバー21を収容すべく左右方向(接続方向)が長い箱形をなしており、収容されたバスバー21周りの三方(
図2の右方以外)を囲う囲壁枠部32A(内側壁に相当する)と、
図2の右方からバスバー21を横入れ可能な側部開放端32Bと、収容されたバスバー21が載置される底板32Cとを備えている。囲壁枠部32Aのうち、左右方向に沿う壁面は、それぞれ前側壁面32D、後側壁面32Eとされている。囲壁枠部32Aの上端は、上部開放端32Fとされ(
図7及び
図8参照)、電圧検知端子25を上方から収容可能なように、収容部32の上部が外部に開放された態様をなしている。そして、囲壁枠部32Aの前後両壁面32D,32Eからは、横入れされたバスバー21の上下方向の移動を規制するバスバー押さえ32Gが内側に向かって複数突設されている。
【0025】
(電線導出溝)
電線導出溝34は、前後方向に延びる凹状をなし、収容部32における囲壁枠部32Aのうち、左右方向に沿う壁面の前側壁面32Dを貫通して収容部32に連通するとともに、電線収容溝33の溝壁部33Aのうち、後側溝壁部33Bを同じく貫通して当該電線収容溝33に連通した態様をなしている。この電線導出溝34は、電圧検知端子25の圧着部27及びそれに圧着された検知電線23をバスバー収容部32から電線収容溝33へと導出する。
【0026】
(電線収容溝)
電線収容溝33は、左右方向に延びる一対の溝壁部33Aによって断面凹状に構成され、収容ユニット31同士を連結することで、左右方向に連通する1本の溝を構成する。この電線収容溝33は、各収容ユニット31の電線導出溝34から導出された各検知電線23を略直角に屈曲させることで、当該電線収容溝33の延設方向に沿って複数の検知電線23を収容し、前述した電池ECU側となる左方へと導出させる。
【0027】
(第1蓋部)
さて、電線収容溝33には、
図1及び
図2、
図8に示すように、その溝壁部33Aの前側溝壁部33Cの側面からはヒンジを介して第1蓋部40が一体に設けられている。第1蓋部40は、ヒンジを軸中心として回動可能とされており、閉蓋時に電線収容溝33全体をその上方から覆うことが可能とされている。この第1蓋部40からは、更に閉蓋時に電線導出溝34をその上方から覆う導出溝用蓋部41が延設されている。導出溝用蓋部41には、一対の第1係止片42が突設されており、電線導出溝34の幅方向両側にこの第1係止片42を係止させて第1蓋部40を閉蓋状態に維持する第1係止溝43が設けられている。
【0028】
(第2蓋部)
一方、収容部32には、
図1及び
図2、
図8に示すように、囲壁枠部32Aの後側壁面32Eの側面からはヒンジを介して第2蓋部45が一体に設けられている。第2蓋部45は、ヒンジを軸中心として回動可能とされており、閉蓋時に収容部32全体及び電線導出溝34を覆うことが可能とされている。第2蓋部45のうち、閉蓋時に下側となる面からは、
図1及び
図2、
図8に示すように、一対の第2係止片46が突設されている。そして、電線導出溝34の両側部に位置する第1係止溝43のさらに外側方には、第2係止片46を係止する第2係止溝47が設けられている。第1蓋部40を閉蓋状態にしたのち、第2蓋部45を閉蓋状態とすると、電線導出溝34は第1蓋部40の導出溝用蓋部41と第2蓋部45とで二重に蓋をされた状態となる。よって、第2係止片35を第2係止溝47に係止することで、収容ユニット31全体の上部をこれら蓋部40,45で覆った状態に維持することができる。
【0029】
続いて、収容ユニット31同士を連結するための構成について説明する。
図2、
図5、
図6及び
図8に示すように、電線導出溝34の左手に位置する第2係止溝47の更に左方には、接続方向(左右方向)に突出する連結用係合爪35が設けられている。電線導出溝34の右手に位置する第2係止溝47の更に右方には、相手側となる収容ユニット31の連結用係合爪35を係合可能な連結用被係合凹部36が設けられている。連結用係合爪35は、一対の弾性片からなり、互いに近づく方向に撓み変形可能な構成とされている。そして、連結用被係合凹部36は、連結用係合爪35を撓み変形させつつ挿入させ、弾性復帰することで当該係合爪35を係り受けることが可能な凹状をなしている。
【0030】
また、第2蓋部45の下部左端からは、蓋部連結用係合爪48が突設されている。同右端部には、相手側となる収容ユニット31の蓋部連結用係合爪48を係合可能な蓋部連結用被係合孔49が設けられている。この蓋部連結用被係合孔49は、接続方向に貫通するリング状をなしており、この蓋部連結用被係合孔49に蓋部連結用係合爪48を挿通させることで、互いに隣り合う第2蓋部45同士を連結することができる。
【0031】
続いて、本実施形態の要部に係る構成について詳しく説明する。
図8に示すように、収容ユニット31の収容部32には、上述したバスバー押さえ32Gとは別に、収容されたバスバー21の左右方向の抜け止めを図り、且つ上方から挿入される電圧検知端子25を係止する弾性係合片50が設けられている。この弾性係合片50は、バスバー21と電圧検知端子25とが重畳して収容される位置に対応する前側壁面32Dに形成されている。具体的には、
図7ないし
図9に示すように、前側壁面32Dを下端から上下方向の略中央位置までを平行に2箇所を切り込んだ(切り欠いた)片持ち状をなしており、弾性係合片50は当該前側壁面32Dに一体成形されている。
【0032】
さて、この一つの弾性係合片50の収容部32内に面する側面には、
図7ないし
図9に示すように、バスバー用ロック爪51(接続部材用ロック爪に相当する)の上方に検知端子用ロック爪52(検知部材用ロック爪に相当する)が位置するように、並んで突設されている。上下方向においてこれらのロック爪51,52は一部が重畳しており、左右方向にあっては、バスバー用ロック爪51に対して、検知端子用ロック爪52がやや左方にずれて位置している。
【0033】
バスバー用ロック爪51は、
図8及び
図9に示すように、バスバー21が横入れされる側部開放端32B側を傾斜させた上面視三角形状をなしており、バスバー21はこのバスバー用ロック爪51を収容部32外へと押し退けつつ、収容部32へと収容される。この、一度は撓み変形により収容部32外へと退避するバスバー用ロック爪51は、
図3及び
図5に示すように、バスバー21の対応する位置に切り欠き形成された係り受け凹部21A内に弾性復帰することで、当該バスバー21を左右方向に引き抜き不能に係止することができる。なお、電圧検知端子25にも、このバスバー用ロック爪51を回避する回避凹部26Aが切り欠き形成されている。これは、
図3に示すように、バスバー21上に重ね合わされた状態で収容される電圧検知端子25が、バスバー用ロック爪51の側方に位置するためである。
【0034】
一方、上面視矩形状をなす検知端子用ロック爪52は、バスバー用ロック爪51と同様に、前後方向に撓み変形可能な弾性係合片51上に位置している。電圧検知端子25を収容部32へと上方から挿入していくと、検知端子用ロック爪52は電圧検知端子25の側縁により収容部32外へと押し退けられる。そして、
図4に示すように、電圧検知端子25の挿通後、検知端子用ロック爪52は弾性復帰して電圧検知端子25上に検知端子用ロック爪52が張り出した態様を呈する。このようにして、一つの弾性係合片50上に設けられた二つのロック爪51,52により、バスバー21の左右方向の抜け止めがなされるとともに、電圧検知端子25の上下方向への移動が規制される。なお、電圧検知端子25の平板部26には、回避凹部26Aが設けられているから、バスバー用ロック爪51を回避しつつ、バスバー21上へと載置される。
【0035】
次に、電池用配線モジュール20の組付方法の一例について説明する。
まず、バスバー21を側部開放端32Bから収容部32内へと横入れする。バスバー21を押し込んでいくと、弾性係合片50のバスバー用ロック爪51が撓み変形して、バスバー21の挿通を許容し、その後弾性復帰してバスバー21の係り受け部21Aに当該バスバー用ロック爪51が係合することで、バスバー21は引き抜き不能に係止される。
【0036】
次に、電圧検知端子25を収容部32の上方から、収容されたバスバー21上へと嵌め込むと共に、電線導出溝34から電圧検知端子25に圧着された検知電線23を電線収容溝33へと導出する。この際、電圧検知端子25を上方から押し込んでいくと、弾性係合片50の検知端子用ロック爪52が撓み変形して、電圧検知端子25の挿通を許容し、その後弾性復帰して電圧検知端子25の平板部26上へと張り出すことで、当該電圧検知端子25は上下方向への移動が規制される。
【0037】
そして、これと前後して収容ユニット31同士を連結する。
図1に示すように、第1蓋部40及び第2蓋部50を開いた状態で、隣り合う連結用係合爪35を連結用被係合凹部36に係合させ、同様に隣り合う蓋部連結用係合爪48を蓋部連結用被係合孔49に挿通させる。これを繰り返すことで、装着する単電池11の数に応じた収容ユニット31を連結し、電池用配線モジュール20の組付けが完了する。
【0038】
次に、電池用配線モジュール20の単電池群への組付方法について説明する。
各バスバー21の通し孔22及びそれに連通する電圧検知端子25の挿通孔28に対応する単電池11の電極端子12,13を挿通する。通し孔22、又は通し孔22及び挿通孔28を挿通した電極端子12,13に図示しないナットを螺合させて締め付ける。これにより、バスバー21を通じて同じ収容部32内に突出する電極端子12,13、電圧検知端子25が電気的に接続される。
【0039】
以上説明したように、本実施形態によれば、バスバー21と電圧検知端子25とを個別に係止可能なロック爪51,52を同一の弾性係合片50に形成することで、複数のロック爪51,52を一箇所にまとめることができるから、複数箇所に分けて各ロック爪を形成する場合と比較して、当該部位の寸法の精度管理が容易となり、それに伴う成形も、成形金型の構造が簡素となることで、型持ちがよくなる等の利点がある。
【0040】
また、弾性係合片50が収容部32の囲壁枠部32A(本実施形態においては、前側壁面32D)を切り欠いて形成されているから、例えば、弾性係合片を収容部とは別部品で形成する場合と比較して、部品点数が増えず、低コスト化が可能である。
【0041】
また、本実施形態のようにバスバー21は側部開放端32Bから横入れされ、電圧検知端子25は上部開放端32Fから挿入されるといった異なる2方向からバスバー21及び電圧検知端子25を収容部32内に収容する構成であっても、各ロック爪51,52を同一の弾性係合片50に形成し、且つ各々を個別に係止することは可能である。
【0042】
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を
図10及び
図11によって説明する。
本実施形態の電池用配線モジュールは、実施形態1とは、弾性係合片70のバスバー用ロック爪と検知端子用ロック爪71の形状が相違する。他の構成については、実施形態1と同様であるため、同符号を付して説明を省略する。
【0043】
収容ユニット60の収容部61には、弾性係合片70が設けられている。この弾性係合片70は、バスバー62と電圧検知端子63とが重畳して収容される位置に対応する前側壁面64に形成されている。即ち、囲壁枠部の一部である前側壁面64を下方から切り込むことで、1つの片持ち状の弾性係合片70が一体に形成されている。
【0044】
この一つの弾性係合片70の収容部61内に面する側面には、検知端子用ロック爪71及びその下方に詳しくは図示しないバスバー用ロック爪が上下方向に重畳して突設されている。図示しないバスバー用ロック爪は、実施形態1と同様に、横入れされるバスバー62に押し退けられつつ、バスバー62に形成された図示しない係り受け部に弾性復帰したバスバー用ロック爪が係合することで、抜け止めが図られる。
【0045】
検知端子用ロック爪71は、
図10に示すように、上面視方形状をなしている。電圧検知端子63を上方から挿入していくと、実施形態1と同様に、検知端子用ロック爪71は電圧検知端子63の側縁により収容部61外へと押し退けられる。そして、
図10及び
図11に示すように、電圧検知端子63の挿通後、検知端子用ロック爪71は弾性復帰して電圧検知端子63上に検知端子用ロック爪71が張り出した態様を呈する。このようにして、一つの弾性係合片70上に設けられた二つのロック爪71(一方は図示せず)により、バスバー62の左右方向の抜け止めがなされるとともに、電圧検知端子63の上下方向への移動が規制される。
【0046】
以上説明したように、本実施形態によれば、実施形態1と比較して、2つのロック爪71(一方は図示せず)が左右方向において略一致した位置に形成されているため、弾性係合片70の幅を狭くすることができる。このような構成によれば、弾性係合片70及び各ロック爪71(一方は図示せず)の機能を維持しつつ、省スペース化を図ることができる。
【0047】
<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。
【0048】
(1) (1)上記した各実施形態では、接続部材であるバスバー21,62は収容部32,61に横入れされ、検知部材である電圧検知端子25,63は収容部32,61の上部開放端から挿入される構成とされていたが、検知部材も接続部材と同様、横入れであってもよいし、
参考例として、接続部材と検知部材が共に収容部の上方から挿入される構成であってもよい。この場合、各ロック爪の張り出し長さを変更する等の形状変更を行えば、適用可能である。
【0049】
(2)上記した各実施形態では、単電池11の電極端子12,13がその周面にネジ山が形成された棒状の軸部を有する構成とされていたが、これに限られず、各電極端子がナット形で、別部材のボルトを用いて締結する構成であってもよい。
【0050】
(3)上記した各実施形態では、複数の単電池11を直列に接続する場合について説明したが、これに限られず、複数の単電池を並列に接続する場合について適用してもよい。
【0051】
(4)電池モジュール10を構成する単電池11の数については、上記実施形態の数に限られない。また、単電池11の数に応じて電池用配線モジュール20の形状も任意に設定することができる。
【0052】
(5)上記した各実施形態では、第1蓋部40は電線収容溝33を覆い、第2蓋部45は収容部32及び電線導出溝34を覆うものとしたが、これに限定されない。第1蓋部及び第2蓋部のどちらか一方を有するものであってもよいし、第1蓋部及び第2蓋部が一体であってもよい。また、各蓋部が覆う部位も限定されず、例えば第2蓋部は収容部、電線導出溝、電線収容溝のすべてを覆うものであってもよいし、その一部を覆うものであってもよい。
【0053】
(6)上記した各実施形態では、導出溝用蓋部41に一対の第1係止片42が突設されており、第2蓋部45には同じく一対の第2係止片46が突設されていたが、各蓋部を閉蓋状態に維持するための係止手段はこれに限定されない。例えば、第1及び第2係止片はそれぞれ1つ又は3つ以上設けられていてもよい。