(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
正極及び負極の電極端子を有する蓄電素子の前記電極端子に重ねられて複数の前記蓄電素子の隣り合う前記電極端子を電気的に接続するバスバーに、当該バスバーの温度を検知する温度検知部材を取り付ける構造であって、
前記温度検知部材は板状の検知部を備え、当該検知部を、前記バスバーのうち前記電極端子に重ねられる領域以外の領域であって、前記バスバーのうち前記電極端子に重ねられる一対の領域の間に重ねるとともに、
前記検知部に設けたかしめ片を前記バスバーにかしめることにより前記温度検知部材を前記バスバーに対して取り付けており、
さらに、温度検知部材は、筒状をなすと共に内部に温度検出素子が収容された素子収容部を備え、前記素子収容部は前記バスバーの外側の領域に配されている、温度検知部材のバスバーへの取付構造。
前記検知部のうち、前記かしめ片がかしめられた前記バスバーの縁部と対向する対向縁部に対応する位置に、前記対向縁部に突き当たる当接片が設けられている請求項2または請求項3に記載の温度検知部材のバスバーへの取付構造。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで近年、バスバーと電極端子との接続において、ボルトやナット等の締結に代えて、レーザー溶接による接続方法が提案されている。しかしこのような接続方法が採用された場合、上述した構成の温度センサをバスバーに固定するためには温度センサ専用の締結部材が必要となり、部品点数が増加するとともに、固定作業も別途必要となる。
【0007】
本明細書に開示される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、部品点数や作業工程が少ない温度検知端子のバスバーへの取付構造、および、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】
上記課題を解決するものとして本明細書に開示される技術は、正極及び負極の電極端子を有する蓄電素子の前記電極端子に重ねられて複数の前記蓄電素子の隣り合う前記電極端子を電気的に接続するバスバーに、当該バスバーの温度を検知する温度検知部材を取り付ける構造であって、前記温度検知部材は板状の検知部を備え、当該検知部を
、前記バスバーのうち前記電極端子に重ねられる領域以外の領域
であって、前記バスバーのうち前記電極端子に重ねられる一対の領域の間に重ねるとともに、前記検知部に設けたかしめ片を前記バスバーにかしめることにより前記温度検知部材を前記バスバーに対して取り付
けており、さらに、温度検知部材は、筒状をなすと共に内部に温度検出素子が収容された素子収容部を備え、前記素子収容部は前記バスバーの外側の領域に配されている。
【0009】
上記構成によれば、温度検知部材の検知部をバスバーに重ねるとともに、かしめ片をバスバーにかしめることにより、検知部とバスバーとを確実に接触した状態とすることができる。従って、温度検知部材をバスバーに対して固定する締結部材を設ける必要がなく、部品点数を少なくすることができるとともに、作業工程も減らすことができる。
【0010】
上述した温度検知部材のバスバーへの取付構造は、以下の構成を有してもよい。
【0011】
かしめ片は検知部をバスバーに重ねた状態において、バスバーの縁部に沿う位置に設けられている構成としてもよい。
【0012】
このような構成とすると、例えば、かしめ片をバスバーの縁部より内側に設けた孔部に挿通させてかしめる構成と比較して、かしめ片のバスバーへの取り付け作業が容易になる。
【0013】
バスバーの縁部に、かしめ片を嵌め入れる凹部が設けられる構成としてもよい。
【0014】
このような構成によれば、検知部のバスバーに対する位置決めがなされるから、温度検知部材が接続部材に対してずれ難くなり、接触状態をより確実に保持することができる。
【0015】
検知部のうち、かしめ片がかしめられたバスバーの縁部と対向する対向縁部に対応する位置に、対向縁部に突き当たる当接片が設けられている構成としてもよい。
【0016】
このような構成によれば、検知部はかしめ片および当接片によりバスバーに対する位置決めがより確実になされるから、温度検知部材をバスバーに対してより安定的に保持させることができる。
【0017】
また本明細書に開示される技術は、上記取付構造を有するバスバーおよび温度検知端子を、絶縁プロテクタ内に保持させた配線モジュールである。
【発明の効果】
【0018】
本明細書に開示される技術によれば、部品点数や作業工程が少ない温度検知部材のバスバーへの取付構造、および、配線モジュールを得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本明細書に記載の温度検知端子のバスバーへの取付構造および配線モジュール20を電池モジュールMに適用した一実施形態を、
図1ないし
図10を参照しつつ説明する。
【0021】
本実施形態に係る電池モジュールM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Mは、電池パック11(蓄電素子の一例)を複数並べてなる単電池群10と、単電池群10に取り付けられた配線モジュール20と、を備える(
図9参照)。
【0022】
以下の説明において、
図9における下側を前方とし、上側を後方(奥方)とする。また、
図10における上側を上方とし、下側を下方とする。また、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。
【0023】
(単電池群10)
本実施形態の電池モジュールMは、4個の単電池(図示せず)を直列接続してなる電池パック11を複数並べてなる単電池群10を有する(
図1参照)。本実施形態において、単電池は厚みの薄いラミネート型の単電池であり、その内部には発電要素が収容されている。
【0024】
本実施形態の電池パック11は、扁平な略直方体形状をなしている。電池パック11の上面には、長手方向の両端部寄りの位置に、正極および負極の電極端子12A,12Bが上方に突出して形成されている。正極の電極端子12Aおよび負極の電極端子12Bは同形同大である。各電極端子12A,12Bは四角柱状をなしており、その上面は平坦な電極面とされている。複数の電池パック11は、隣り合う電極端子12が異なる極性となるように並べられ、単電池群10を構成している。隣り合う電池パック11は、後述するバスバー21により電気的に接続される。
【0025】
正極および負極の電極端子12A,12Bの間には、
図1および
図10に示すように、上方が開口した筒状のコネクタ部13が設けられている。コネクタ部13の外壁には、相手側のコネクタ40を係止する係止突部14が形成されている。
【0026】
コネクタ部13内には各単電池と接続された4つの雄型の端子15が突出して配されている。これら4つの端子15は、相手方のコネクタ40の端子47と電気的に接続されるようになっている。
【0027】
(配線モジュール20)
配線モジュール20は、隣り合う電池パック11の正極の電極端子12Aおよび負極の電極端子12Bに接続され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24を有する絶縁材料からなる絶縁プロテクタ23と、バスバー21の温度を検知する温度検知部材51と、を備える。
【0028】
(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4に示すように、全体として略長方形状をなしている。
【0029】
バスバー21の一対の長尺の縁部のうちの一方側の縁部(第1縁部21Aとする)の中央には、後述するかしめ片55を嵌め入れるべく、第1縁部21Aから内側に向けて凹状に切り欠かれた凹部22が形成されている。この凹部22の幅寸法L5は、かしめ片55の幅寸法L1と同等あるいは同等より僅かに大きい寸法に設定されている(L5≧L1)。なお、第1縁部21Aと対向する縁部を、以下、第2縁部21B(対向縁部の一例)として説明する。
【0030】
(絶縁プロテクタ23)
絶縁プロテクタ23は、複数の連結ユニット23Aを連結してなり、
図9に示すように、電池パック11の並び方向(
図9における左右方向)に細長い形状をなしている。絶縁プロテクタ23には、上方に開口すると共に外部と仕切ってバスバー21を保持可能な仕切壁を有する複数のバスバー保持部24が、その長手方向に沿って2列に並んで設けられている。各バスバー保持部24には、バスバー21が上方に抜けるのを防止する押さえ片29が複数形成されている。
【0031】
2列のバスバー保持部24のうち、奥方(
図7における上側)に並んでいるバスバー保持部24の外側壁24Aは、一部が切り欠かれており、後述する温度検知部材51の検知部54を通す通し部25とされている。通し部25は、所定の一のバスバー保持部24の外側壁24Aのうち、その伸び方向におけるほぼ中央部(配線モジュール20が単電池群10に取り付けられた状態における、隣り合う電極端子12の間に対応する位置)に設けられている。
【0032】
通し部25の幅寸法L10は、後述する温度検知部材51の検知部54の幅寸法と、その幅方向における当接片56の検知部54からの突出寸法との和L2(
図2参照)と同等あるいは同等より僅かに大きい寸法に設定されている(L10≧L2)。
【0033】
この通し部25の底部25Aは、バスバー21がバスバー保持部24内に収容された状態において、バスバー21の上面と面一になる高さに設定されている(
図8参照)。また、通し部25の底部25Aのうち、通し部25の幅方向における一端側(
図7の左側)は下方に向けて凹状に窪んだ凹部25Bとされており、この凹部25Bに、後述する温度検知部材51の当接片56の先端部が嵌るように設定されている。なおこの凹部25Bの深さは、バスバー21の板厚と同等寸法あるいは同等より僅かに大きい寸法に設定されている(
図8参照)。
【0034】
また、
図7に示すように、奥方に並んでいるバスバー保持部24の外側には、後述する温度検知部材51の素子収容部53を受け入れる受入溝31が形成されている。
【0035】
受入溝31は複数のバスバー保持部24の並び方向(
図7の左右方向)に伸びて形成されている。受入溝31には、後述する温度検知部材51の素子収容部53および素子収容部53から導出された電線W2が配されている。受入溝31の上方は開口している。
【0036】
また、2列のバスバー保持部24のうち、奥方に並んでいるバスバー保持部24の外側壁24Aにおいては、隣り合うバスバー保持部24の間に、後述するカバー33を係止するカバー係止孔30が設けられている。カバー係止孔30の孔壁には、カバー33に設けた後述するロック片35のロック突部36(被係止部の一例)を受け入れる係止部(図示せず)が形成されている。
【0037】
また、2列のバスバー保持部24の間には、コネクタ保持部26が設けられており、コネクタ保持部26と各バスバー保持部24の間にはそれぞれ電線収容溝27が設けられている。
【0038】
電線収容溝27は、コネクタ保持部26に保持されるコネクタ40の端子収容部45に収容される端子47の一端部に接続される電線W1を収容するためのものである。
【0039】
2つの電線収容溝27は、
図8に示すように、一対の溝壁部27A,27Bおよびこれらをつなぐ底部27Cを有しており、その内部に複数の電線W1を収容可能としている。
【0040】
また、電線収容溝27の上端縁には、電線収容溝27から電線W1のはみ出しを規制する電線固定部28が、一方の溝壁部27Aから他方の溝壁部27Bに至って設けられている。電線固定部28は、隣り合うバスバー保持部24の間に位置して設けられている。
【0041】
本実施形態においては、2つの電線収容溝27の間にコネクタ保持部26が設けられている。コネクタ保持部26は、コネクタ40の外周に沿った形状をなしている。
【0042】
(カバー33)
本実施形態では、受入溝31の開口した部分を覆うカバー33が設けられている。本実施形態では、カバー33は絶縁プロテクタ23とヒンジ32を介して一体となっている。カバー33は絶縁プロテクタ23と同様に絶縁材料からなる。
【0043】
カバー33は受入溝31の伸び方向(
図7の左右方向)に沿って設けられている。カバー33の縁部のうち、カバー33が閉じた状態において、上述した絶縁プロテクタ23のカバー係止孔30に対応する位置には、カバー係止孔30内の図示しない係止部に係止されるロック突部36(被係止部の一例)が設けられたロック片35が突出形成されている(
図8参照)。
【0044】
カバー33が閉じた状態とされると、ロック突部36が図示しない係止部と係止することにより、カバー33は開かない状態とされる(
図10参照)。
【0045】
(コネクタ40)
コネクタ保持部26に保持されるコネクタ40には、例えば
図9に示すように、4つの端子47が収容されるようになっている。コネクタ40は略直方体状のハウジング41と、ハウジング41に収容される4個の端子47と、を備える。
【0046】
ハウジング41には、
図10に示すように、コネクタ部13の係止突部14を受け入れて電池パック11に対し係止される係止片42が形成されている。係止片42には係止突部14が嵌り込む係止孔42Aが形成されている。
【0047】
ハウジング41には、コネクタ部13を受け入れる溝部44が形成されている。ハウジング41には4つの端子収容部45が並列して形成されている。端子収容部45の内周面には、端子収容部45内へ撓み可能に突出することにより、端子収容部45内に収容された端子47と係合するランス46が形成されている。
【0048】
ハウジング41に収容されている端子47はいわゆる雌型の端子47であり、一端部(
図10における上端部)には電線W1が接続されるバレル部48,49が形成され、他端部(
図10における下端部)には箱状をなし、単電池と接続可能な接続部50が形成されている。
【0049】
バレル部48,49は、詳細は図示しないが、電線W1の端末において露出する露出芯線(図示せず)に圧着されるワイヤバレル部48と、電線W1の絶縁被覆により被覆されている部分に圧着されるインシュレーションバレル部49とを有する。
【0050】
接続部50には、図示しない弾性接触片が形成されており、弾性接触片とコネクタ部13の端子15とが接触することにより単電池とコネクタ40の端子47とが電気的に接続されるようになっている。また、端子47の接続部50とバレル部48,49との間にはランス46と係合する係合部(図示せず)が形成されている。
【0051】
コネクタ40に収容されている端子47は単電池の電圧を検出する端子47である。端子47に接続されている電線W1は、端子収容部45からハウジング41の外側に導出され、ハウジング41の係止片42とは反対側の電線収容溝27に配されて電池モジュールMの外部に導出され、例えばECUなどのようなコントロールユニット(図示せず)に接続されている。
【0052】
(温度検知部材51)
温度検知部材51は、
図2および
図3に示すように、図示しない温度検出素子を収容し電線W2が導出される素子収容部53と、検知部54と、を有する。
【0053】
素子収容部53は筒状をなしており、その内部に電線W2が接続された温度検出素子が収容されている。温度検出素子は、例えば、サーミスタにより構成される。サーミスタとしては、PTCサーミスタ、又はNTCサーミスタを適宜に選択できる。また、温度検出素子としては、サーミスタに限られず、温度を検出可能であれば任意の素子を適宜に選択できる。
【0054】
温度検出素子には一対の電線W2が接続されており素子収容部53から外側に導出されている。電線W2は、図示しない外部回路に接続されており、温度検出素子からの信号はこの電線W2を介して外部回路に送信されるようになっている。外部回路は、例えば図示しない電池ECUに配されて、温度検出素子からの信号によってバスバー21の温度を検知するようになっている。
【0055】
検知部54は、素子収容部53の伸び方向における一方側の端部において素子収容部53の伸び方向から垂直方向に延出された平板状をなしており、温度検知部材51全体は平面視略L字形状とされている。この検知部54は上述したバスバー21に重ねられ、バスバー21と面接触する。
【0056】
検知部54の先端部(
図2における下端部)には、その幅方向の全域に亘って、検知部54をバスバー21に対してかしめるためのかしめ片55が延出形成されている(
図3参照)。このかしめ片55は、検知部54をバスバー21に取り付ける前の状態において、検知部54の板面から
図3中下方に向けて垂直方向に屈曲された形状とされている。このかしめ片55の幅寸法L1(
図2の左右方向の寸法)は、上述したバスバー21の凹部22の幅寸法L5と同等あるいは同等より僅かに小さい寸法に設定されている(L1≦L5)。
【0057】
さらに、検知部54の素子収容部53からの延出基端の一方側の縁部(
図2の左側の縁部)には、外側に向けて突出する当接片56が設けられている。この当接片56は、検知部54から素子収容部53の伸び方向(左右方向)に沿って突出するとともに、検知部54の板面から
図3における下方に向けて垂直に屈曲された形状とされている。
【0058】
当接片56の幅寸法は、バスバー保持部24の外側壁24Aの壁厚とほぼ同等とされている。また、当接片56の検知部54からの下方側への突出寸法L3は、バスバー21の板厚とほぼ同等の寸法とされている(
図3および
図6参照)。また、当接片56のうち、かしめ片55側の側縁部(
図3における左側の側縁部)から、かしめ片55の内側の面(
図3における右側の面)までの寸法L4は、バスバー21のうち、凹部22が設けられた部分の幅方向の寸法L6(
図4参照)と同等あるいは同等より僅かに大きい寸法に設定されている(L4≧L6、
図6参照)。
【0059】
素子収容部53は、
図3に示すように、検知部54と比べると厚み寸法が大きくなっている。また、素子収容部53の上面は検知部54の上面と面一とされている。
【0060】
本実施形態の温度検知部材51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に加工を施すことにより作製される。温度検知部材51は、例えば、金属板材を所定形状にプレスしたものに曲げ加工等を施すことにより筒状の素子収容部53を形成し、電線W2を接続した温度検出素子を素子収容部53内に入れた後、素子収容部53内に絶縁性の樹脂(例えばエポキシ樹脂)を流し込んで固める方法などにより作製される。
【0061】
(温度検知部材51のバスバー21への取付方法)
本実施形態の温度検知部材51をバスバー21に取り付ける際には、まず、検知部54のかしめ片55をバスバー21の第1縁部21Aの凹部22に嵌め込むとともに、当接片56の一方側の側縁部をバスバー21の第2縁部21Bに当接させつつ、検知部54をバスバー21に重ね合わせて面接触させる(
図5および
図6参照)。バスバー21は、かしめ片55と当接片56の側縁部との間に嵌め込まれた状態とされる。また、かしめ片55はその幅方向においてバスバー21の凹部22に嵌め込まれた状態とされる。これらにより、バスバー21の板面に対する検知部54の横ずれが防止され、位置決めがなされる。
【0062】
次に、かしめ片55の先端部をバスバー21の下面側(検知部54が重ねられた面と反対側の面)に沿わせるように曲げ加工して、かしめ片55をバスバー21に対してかしめつける。これにより、温度検知部材51がバスバー21に対して接触した状態に保持される。換言すると、温度検知部材51とバスバー21とは、伝熱的に接続された状態に保持される。これにより、充電または放電により電池パック11で発生した熱は、電極端子12からバスバー21へ伝達され、バスバー21から温度検知部材51へと伝達されるようになっている。
【0063】
(配線モジュール20の組立方法)
本実施形態の配線モジュール20を組み立てる際には、まず、上述したように温度検知部材51が取り付けられた状態のバスバー21を、絶縁プロテクタ23の所定のバスバー保持部24内に収容するとともに、それ以外のバスバー保持部24内に、バスバー21の単体を収容する(
図7参照)。温度検知部材51は、検知部54がバスバー21とともにバスバー保持部24内に収容され、素子収容部53は、受入溝31内に収容される。また検知部54の素子収容部53からの延出基端は、通し部25に嵌め込まれる。温度検出素子に接続された電線W2は、受入溝31内に配索される。なお、バスバー保持部24内に収容されたバスバー21は、その縁部が押さえ片29により係止されて、上方への抜け止めがなされる。
【0064】
この状態において、当接片56の先端(下端)は、通し部25の凹部25B内に嵌り込んだ状態とされる(
図8参照)とともに、検知部54は通し部25の一対の溝壁(外側壁24A)に挟まれた状態とされ(
図7参照)、もって、温度検知部材51の絶縁プロテクタ23に対する位置決めがなされる。
【0065】
次に、一端部に電線W1を接続した端子47をコネクタ40の端子収容部45に収容し、このコネクタ40をコネクタ保持部26に嵌めこんでコネクタ保持部26に取り付ける。
【0066】
そして、コネクタ40に接続された電線W1を電線収容溝27に収容する(
図7および
図8参照)。電線W1を収容する際には、その電線W1が接続されているコネクタ40のハウジング41に設けられている係止片42とは反対側の電線収容溝27に収容する。
【0067】
次に、カバー33をヒンジ32のところで折り曲げて、受入溝31の開口部を覆う。カバー33のロック片35は、ロック突部36がカバー係止孔30の孔縁に当接すると外側方向にたわみ変形し、ロック突部36がカバー係止孔30内の係止凹部30Aに至ると弾性復帰する。これにより、ロック突部36が係止凹部30Aに係止される。
【0068】
(単電池群10への組み付け方法)
複数の電池パック11を、隣り合う電極端子12A,12Bが異なる極性となるようにならべておき、温度検知部材51、バスバー21およびコネクタ40を配置した配線モジュール20を、電池パック11の電極端子12A,12Bが形成されている面に取り付ける。すると、コネクタ保持部26内に電池パック11のコネクタ部13が配される。
【0069】
次に、各バスバー21と電極端子12とが重ねられた部分にレーザー溶接を行い、バスバー21と電極端子12とを電気的に接続する。その後、各コネクタ40を下方に押しこんでコネクタ40と単電池とを電気的に接続する。これにより、電池モジュールMが完成する。
【0070】
(本実施形態の作用、効果)
本実施形態によれば、温度検知部材51の検知部54をバスバー21に重ねて面接触させるとともに、かしめ片55をバスバー21にかしめることにより、検知部54とバスバー21とを接触した状態に保持することができる。従って、温度検知部材51をバスバー21に対して固定する締結部材を別途設ける構成と比較して、部品点数を少なくすることができるとともに、作業工程も減らすことができる。
【0071】
また、バスバー21の縁部に凹部22を設け、この凹部22に検知部54に設けたかしめ片55を嵌め入れてかしめる構成とされているから、検知部54をバスバー21に対して簡単に位置決めし、取り付けることができる。しかもずれ難いから、接触状態をより確実に保持することができる。
【0072】
さらに本実施形態では、検知部54に、かしめ片55とともにバスバー21を挟む当接片56が設けられる構成であるから、バスバー21に対する検知部54の位置決めがより確実になされ、温度検知部材51をバスバー21に対してより安定的に保持させることができる。
【0073】
<他の実施形態>
本明細書に開示される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技術的範囲に含まれる。
【0074】
(1)上記実施形態では、かしめ片55を、検知部54がバスバー21に重ねられている状態においてバスバー21の縁部に沿う位置に設ける構成としたが、例えばバスバー21の内側の領域に孔部を設け、その孔部にかしめ片を挿通させて、バスバー21にかしめる構成としてもよい。
【0075】
(2)また、かしめ片55をバスバー21の縁部に沿う位置に設ける場合であっても、凹部22は必ずしも設けなくてもよい。
【0076】
(3)また、当接片56も必ずしも設けなくてもよく、省略することもできる。
【0077】
(4)上記実施形態では、検知部54を、バスバー21のうち電極端子12A,12Bに重ねられる一対の領域の間に重ね合わせる構成としたが、
参考例として、バスバー21に重ね合わせる領域は上記実施形態に限るものではなく、一対の電極端子とバスバーとの接続を妨げない領域であれば、どの領域に重ね合わせてもよい。
【0078】
(5)温度検知部材51の構成は、上記実施形態に限るものではなく、例えば、素子収容部と検知部とがT字形状に連結された構成や、
参考例として、検知部54の上方に素子収容部が配される構成等、本明細書に開示された技術を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。