(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、近年、蓄電モジュールにおいては、出力電圧等の関係から、複数の蓄電素子からなる蓄電素子列の配列が二列等の複数列とされる場合がある。この場合、各蓄電素子列における、ピッチ公差あるいは積算公差を吸収するピッチ調整手段等に起因して、蓄電素子列間において、蓄電素子の並び方向におけるズレが生じる。そのような蓄電素子列間にズレが生じると、蓄電素子列間においての電極端子の接続作業の効率が低下することとなる。そのため、そのような蓄電素子列間における蓄電素子の並び方向のズレが生じる場合であっても、蓄電素子列間のズレを吸収できる接続モジュールが所望されていた。
【0005】
そこで、本明細書では、複数の蓄電素子列によって構成される蓄電素子スタックに組付けられる接続モジュールにおいて、蓄電素子列間における蓄電素子の並び方向のズレを吸収できる接続モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本明細書によって開示される接続モジュールは、正極および負極の電極端子を有する蓄電素子を複数並べてなる蓄電素子列を複数列含む蓄電素子スタックに組付けられる接続モジュールであって、各蓄電素子列内において、隣接する蓄電素子間の電極端子を電気的に接続する複数のバスバーと、各バスバーを収容する複数のバスバー収容部と、各バスバー収容部を前記蓄電素子の並び方向に連結し、前記並び方向に伸縮する複数の第1ヒンジ連結部と、一の蓄電素子列の電極端子と他の蓄電素子列の電極端子とを電気的に接続する複数の列間バスバーと、各列間バスバーを収容する複数の列間バスバー収容部と、各列間バスバー収容部の、平面視における前記並び方向と直角方向からの傾斜角度を調整する角度調整部と、を備える。
【0007】
本構成によれば、各列間バスバー収容部の、平面視における、蓄電素子の並び方向と直角方向からの傾斜角度を調整する角度調整部が設けられている。そのため、それぞれの蓄電素子列において発生する蓄電素子の並び方向における積算公差によって蓄電素子列間に、蓄電素子の並び方向におけるズレが生じた場合であっても、角度調整部によって列間バスバー収容部の傾斜角度を調整することによって、蓄電素子列間のズレを吸収することができる。それによって、複数の蓄電素子列のそれぞれの列の積算公差に対応して所定数の蓄電素子を直列接続することができる。すなわち、本構成の接続モジュールによれば、複数の蓄電素子列によって構成される蓄電素子スタックに組付けられる接続モジュールにおいて、蓄電素子列間における蓄電素子の並び方向のズレを吸収できる。
【0008】
上記接続モジュールにおいて、前記角度調整部は、前記並び方向と直角方向に前記バスバー収容部と前記列間バスバー収容部とを結合する、あるいは前記並び方向と直角方向に一の列間バスバー収容部と他の列間バスバー収容部とを結合する、複数の可撓性リブによって構成されるようにしてもよい。
本構成によれば、角度調整部を可撓性リブによって構成することにより、簡易な構成によって角度調整部を構成できる。
【0009】
また、上記接続モジュールにおいて、各可撓性リブは、同一の蓄電素子内の正極の電極端子と負極の電極端子とを結ぶ仮想線に対応した位置に設けられているようにしてもよい。
本構成によれば、蓄電素子の上方において、可撓性リブが同一の蓄電素子内の正極の電極端子と負極の電極端子とを結ぶ位置に配置される。すなわち、可撓性リブが、蓄電素子の上方において、蓄電素子の並び方向と垂直方向の中心線上に配置される。そのため、蓄電素子列の蓄電素子の並び方向の積算公差に対して、最も効果的に対処できる。すなわち、蓄電素子列の蓄電素子の並び方向における両方向のズレに対して、均等に対処できる。
【0010】
また、上記接続モジュールにおいて、前記角度調整部は、隣接する2つの列間バスバー収容部の、前記直角方向の一端部と他端部との交互において、前記隣接する2つの列間バスバー収容部を連結する複数の第2ヒンジ連結部をさらに含むようにしてもよい。
本構成によれば、第2ヒンジ連結部によって、可撓性リブによる列間バスバー収容部の保持力が弱い場合に、保持力を補強することができる。それによって、接続モジュールを蓄電素子スタックに組付ける際の作業性を向上できる。
【0011】
また、上記接続モジュールにおいて、前記並び方向の両端部に、当該接続モジュールを把持して、前記第1ヒンジ連結部を伸縮させるとともに前記角度調整部を調整する把持部をさらに備えるようにしてもよい。
本構成によれば、接続モジュールを蓄電素子スタックに組付ける際に、把持部によって、第1ヒンジ連結部を伸縮させるとともに角度調整部を調整してズレを吸収することができるとともに、組付けの作業性を向上できる。
【0012】
また、上記接続モジュールにおいて、前記並び方向の両端部に設けられた剛体部であって、前記把持部を含み、前記第1ヒンジ連結部に伸縮力を伝達する剛体部を備えるようにしてもよい。
本構成によれば、剛体部によって伸縮力を第1ヒンジ連結部に伝達させることができる。それによってズレを吸収しつつ、接続モジュールを蓄電素子スタックに組付ける作業を、効率的に行うことができる。
【0013】
また、上記接続モジュールにおいて、少なくとも一端部の把持部は、前記蓄電素子の状態を検知するための検知線を配策する配策溝を形成する壁部と、前記配策溝を覆う蓋部とを含むようにしてもよい。
本構成によれば、把持部によって検知線の配策溝を兼ねることができ、接続モジュールをコンパクト化できる。
【0014】
また、上記接続モジュールにおいて、隣接する2つの可撓性リブを連結する連結可撓性リブをさらに備えるようにしてもよい。
本構成によれば、可撓性リブによる列間バスバー収容部の保持力が弱い場合、連結可撓性リブによって可撓性リブの保持力が補強される。
【0015】
また、上記いずれかの接続モジュールにおいて、前記角度調整部は、前記列間バスバー収容部と一体形成されているようにしてもよい。
本構成によれば、列間バスバー収容部と一体形成することにより、角度調整部を簡易に形成できる。
【発明の効果】
【0016】
本発明の接続モジュールによれば、複数の蓄電素子列によって構成される蓄電素子スタックに組付けられる接続モジュールにおいて、蓄電素子列間における蓄電素子の並び方向のズレを、簡易な構成で吸収できる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
<実施形態>
一実施形態を
図1ないし
図10によって説明する。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および説明を省略することがある。
【0019】
1.蓄電モジュール
蓄電モジュールM1は、
図2に示されるように、蓄電素子スタック10、接続モジュール20、および接続モジュール用カバー30によって構成される。蓄電モジュールM1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。なお、
図1に示される蓄電モジュールM1において、矢印Xで示される方向を蓄電素子11の並び方向(左右方向)とし、矢印Yで示される方向を蓄電素子11の並び方向と垂直の方向(前後方向)とし、矢印Zで示される方向を上下方向とする。
【0020】
2.蓄電素子スタック
蓄電素子スタック10は、蓄電素子11を複数(本実施形態では12個)並べてなる蓄電素子列を複数列含む。本実施形態では、蓄電素子スタック10は、
図2に示されるように、第1蓄電素子列12Aおよび第2蓄電素子列12Bの2列の蓄電素子列を含む。なお、蓄電素子列の列数は2列に限られず、例えば、3列あるいは4列であってもよい。
【0021】
第1蓄電素子列12Aは、蓄電素子スタック10において、蓄電素子11の並び方向(
図2の矢印X方向)と垂直方向(
図2の矢印Y方向)の一端部(後端部)に位置する第1電極端子列13Aを含む。また、第2蓄電素子列12Bは、蓄電素子スタック10において、蓄電素子11の並び方向と垂直方向の他端部(前端部)に位置する第2電極端子列13Bを含む。なお、以下において、第1蓄電素子列12Aおよび第2蓄電素子列12Bを区別する必要のない場合、単に蓄電素子列12と記す。また、第1電極端子列13Aおよび第2電極端子列13Bを区別する必要のない場合、単に電極端子列13と記す。
【0022】
各蓄電素子11は、内部に図示しない蓄電要素が収容された扁平な直方体状の本体部の上面から垂直に突出する正極電極端子14Aおよび負極電極端子14Bを有する。なお、以下において正極および負極を区別する必要のない場合、単に電極端子14と記す。
【0023】
各電極端子14にはバスバー21の端子挿通孔21H(
図4参照)が挿通されるようになっている。電極端子14の側壁部分には、ナットが螺合されるねじ山(図示せず)が形成されている。
【0024】
電極端子14に挿通されたバスバー21と、端子台15とが接触することにより、バスバー21と電極端子14とが電気的に接続される。各蓄電素子列において、複数の蓄電素子11は、
図2における左右方向(矢印X方向)について隣り合う電極端子14の極性が反対になるように配置されている。また、第1蓄電素子列12Aと第2蓄電素子列12Bに関して、各蓄電素子11は、
図2における前後方向(矢印Y方向)について隣り合う電極端子14の極性が反対になるように配置されている。
なお、蓄電素子スタック10において、第1および第2蓄電素子列(12A、12B)は、収容箱16に収容されている。
【0025】
3.接続モジュール
接続モジュール20は、
図3および
図4に示すように、複数のバスバー21、複数のバスバー保持ユニット23、複数の列間バスバー24、複数の列間バスバー収容部25、第1ヒンジ連結部26、角度調整部27、把持部(28、29)、および列間検知線配策部41等を含む。接続モジュール20の各構成部は、バスバー21および列間バスバー24等の金属部分を除き、例えば、熱可塑性樹脂であるポリプロピレン(PP)の射出形成によって一体形成される(
図5参照)。
【0026】
各バスバー21は、蓄電素子列12の電極端子14間を電気的に接続する。複数のバスバー21は、第1蓄電素子列12Aの第1電極端子列13Aに対応した第1バスバー列22Aと、第2蓄電素子列12Bの第2電極端子列13Bに対応した第2バスバー列22Bとを含む。
【0027】
各バスバー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、隣り合う電極端子14,14間の寸法(電極ピッチ)に応じた長さの板状をなしている。
図4における上側両端部のバスバー21A以外のバスバー21には、電極端子14が挿通される一対の端子挿通孔21Hが、貫通形成されている。なお、
図4における上側両端部のバスバー21Aには、端子挿通孔21Hが1つだけ貫通形成されている。端子挿通孔21Hの形状は、電極端子間ピッチの公差に対応できるように、蓄電素子11の並び方向(矢印X方向)に長い長円形状をなす。
【0028】
各バスバー保持ユニット23は、バスバー収容部23Aおよび検知線配策部23Bを含む。
バスバー収容部23Aは、バスバー21、および蓄電素子11の電圧を検知する検知端子DT等を収容する。検知端子DTは、バスバー収容部23A内において貫通孔を介してバスバー21に接続される。検知端子DTの一端には図示しない検知線が接続され、検知線は検知線配策部23Bを介して外部の制御部(図示せず)に接続される。
【0029】
第1ヒンジ連結部26は、隣接する2つのバスバー収容部23A間に設けられ、各バスバー収容部23Aを蓄電素子の並び方向(
図4の矢印X方向)に連結するとともに、蓄電素子の並び方向に伸縮する。各第1ヒンジ連結部26は、バスバー保持ユニット23と一体形成されている。
【0030】
各列間バスバー24は、
図2の矢印Y方向に列を成す第1蓄電素子列12A(一の蓄電素子列に相当)の電極端子と第2蓄電素子列12B(他の蓄電素子列に相当)の電極端子とを電気的に接続する。例えば、
図2の矢印X方向の右端においては、列間バスバー24は、第1蓄電素子列12Aの正極電極端子14Aと第2蓄電素子列12Bの負極電極端子14Bとを電気的に接続する。
【0031】
各列間バスバー24は、バスバー21と同様な材質を有し、各列間バスバー24には、電極端子14が挿通される一対の端子挿通孔24Hが、貫通形成されている。端子挿通孔24Hの形状は、蓄電素子列の積算公差に起因する蓄電素子列間のズレに対応できるように、蓄電素子11の並び方向(矢印X方向)に長い長円形状をなしている。
【0032】
各列間バスバー収容部25は、列間バスバー24、および列間の電圧、すなわち、列間バスバー24の電圧を検知する検知端子DT等を収容する。検知端子DTは、列間バスバー収容部25内において貫通孔を介して列間バスバー24に接続される。検知端子DTの一端には図示しない列間検知線が接続され、列間検知線は列間検知線配策部41を介して外部の制御部(図示せず)に接続される。
【0033】
角度調整部27は、各列間バスバー収容部25の、平面視における蓄電素子の並び方向と直角方向(
図4の矢印Y方向)からの傾斜角度θを調整する。傾斜角度θは、
図7に示されるように、矢印Y方向に対する列間バスバー収容部25の傾斜角度である。第1蓄電素子列12Aと第2蓄電素子列12Bとにおいて蓄電素子11の積層公差によるズレが存在しない場合は、
図6に示されるように、傾斜角度θはゼロである。
【0034】
しかしながら、積層公差によるズレが存在する場合は、角度調整部27による積層公差によるズレの吸収作用によって、
図7に示されるように、各列間バスバー収容部25に傾斜角度θが生じる。言い換えれば、第1蓄電素子列12Aと第2蓄電素子列12Bとにおいて蓄電素子11の積層公差に起因するズレが存在する場合であっても、角度調整部27によって各列間バスバー収容部25に傾斜角度θが生じることによって、積層公差に起因するズレが吸収される。それによって、蓄電素子列間にズレが生じる場合であっても、列間バスバー24を蓄電素子列間の電極端子に容易に接続することができる。
なお、
図7においては、矢印Eで示されるように、矢印Y方向の右側(第2バスバー列22B側)が、角度調整部27によって伸ばされ、矢印Sで示されるように、矢印Y方向の左側(第1バスバー列22A側)が、縮められた場合が示される。
【0035】
本実施形態においては、角度調整部27は、
図6および
図7に示されるように、複数の可撓性リブ27Aと複数の第2ヒンジ連結部27Bとによって構成される。また、角度調整部27は、列間バスバー収容部25と一体形成されている。そのため、角度調整部27を簡易に形成できる。
【0036】
各可撓性リブ27Aは、蓄電素子の並び方向(
図6の矢印X方向)と直角方向(
図6の矢印Y方向)にバスバー収容部23Aと列間バスバー収容部25とを結合する。また、各可撓性リブ27Aは、
図6に示されるように、同一の蓄電素子内の正極の電極端子14Aと負極の電極端子14Bとを結ぶ仮想線VLに対応した位置に設けられている。すなわち、可撓性リブ27Aが、蓄電素子11の上方において、蓄電素子の並び方向と直角方向の中心線上に配置される。そのため、蓄電素子列12の蓄電素子の並び方向の積算公差に対して、最も効果的に対処できる。すなわち、蓄電素子列12の蓄電素子の並び方向における両方向(矢印Xの両方向)のズレに対して、均等に対処できる。
【0037】
なお、蓄電素子列12が3列以上で構成される場合、可撓性リブ27Aは、直角方向(
図6の矢印Y方向)に一の列間バスバー収容部25と他の列間バスバー収容部25とを結合するものであってもよい。
【0038】
また、
図3等に示されるように、隣接する2つの可撓性リブ27A間には、2つの可撓性リブ27Aを連結する可撓性連結リブ27Cが設けられている。そのため、可撓性リブ27Aによる列間バスバー収容部25の保持力が弱い場合、可撓性連結リブ27Cによって可撓性リブの保持力が補強される。
【0039】
各第2ヒンジ連結部27Bは、
図6に示されるように、隣接する2つの列間バスバー収容部25の、蓄電素子の並び方向と直角方向(
図6の矢印Y方向)の一端部と他端部との交互において、隣接する2つの列間バスバー収容部25を連結する。可撓性リブ27Aによる列間バスバー収容部25の保持力が弱い場合に、第2ヒンジ連結部27Bによってその保持力を補強することができる。それによって、接続モジュール20を蓄電素子スタック10に組付ける際の作業性を向上できる。
【0040】
把持部(28、29)は、
図4に示されるように、接続モジュール20の、蓄電素子の並び方向(
図4の矢印X方向)の両端部に設けられる。
把持部28は、
図4の矢印X方向の左端に設けられ、天井板部28A、側壁部28B、および中央把持板部28C等を含む(
図3、
図8、
図9参照)。これらの構成によって、把持部28は剛体構造を成している。
【0041】
また、把持部29は、
図4の矢印X方向の右端に設けられ、
図5および
図10に示されるように、蓋部29A、側壁部28B、底板部29Cおよび係止部29K等を含む。これらの構成によって、把持部29は剛体構造を成している。
【0042】
側壁部28B(壁部の一例)および底板部29C(壁部の一例)は、蓄電素子11の状態を検知するための検知線WDを配策する配策溝43を形成し、蓋部29Aは配策溝43を覆う(
図10参照)。このように、本実施形態では、把持部29によって検知線WDの配策溝43を兼ねることができ、それによって、接続モジュール20をコンパクト化できる。
係止部29Kは、蓋部29Aが閉じられた場合、被係止部RKに係止する(
図10参照)。
【0043】
また、接続モジュール20の、蓄電素子の並び方向(矢印X方向)の両端部には、
図5に示されるように、把持部(28、29)を含み、第1ヒンジ連結部に伸縮力を伝達する剛体部(28R、29R)が構成されている。
【0044】
ここで、剛体部28Rは、例えば、
図5の矢印X方向左端の点線枠に示されるように、把持部28、矢印X方向左端における、矢印Y方向の上部および下部に位置するバスバー保持ユニット23、列間バスバー収容部25等によって構成されている。一方、剛体部29Rは、例えば、
図5の矢印X方向右端の点線枠に示されるように、把持部29、矢印X方向右端における、矢印Y方向の上部および下部に位置するバスバー保持ユニット23、列間バスバー収容部25等によって構成されている。
【0045】
これら剛体部(28R、29R)によって、接続モジュール20を蓄電素子スタック10に組付ける際に、伸縮力を第1ヒンジ連結部26に適切に伝達させることができる。それによって蓄電素子列間のズレを確実に吸収できるとともに、組付け作業を効率的に行うことができる。なお、各剛体部(28R、29R)の構成は、上記構成に限られない。
【0046】
4.接続モジュール用カバー
接続モジュール用カバー30は、接続モジュール20の上部に取付けられるカバーであり、
図2および
図3に示されるように、第1カバー部31A、第2カバー部31B、および中央カバー部31Cの分割された3個のカバー部によって構成される。本実施形態では、接続モジュール用カバー30は、
図1および
図2に示されるように、接続モジュール20の上部全体を覆う形状を有する。このように、接続モジュール用カバー30が接続モジュール20の上部全体を覆う構成であるため、接続モジュール20の、バスバー21等の活電部の保護を行える。
【0047】
5.接続モジュールの蓄電素子スタックへの組付け方法
次に、接続モジュール20の蓄電素子スタック10への組付け方法について説明する。なお、この組付け方法は一例であり、この方法に限られない。
【0048】
まず、
図2に示されるように、収容箱16内に第1蓄電素子列12Aおよび第2蓄電素子列12Bが収容された蓄電素子スタック10を準備する。
次いで、蓄電素子スタック10の各蓄電素子11の電極端子14が形成された面に接続モジュール20を組付ける。その際、接続モジュール20の両端の把持部(28H、29H)を把持して、蓄電素子スタック10の一端から順に、例えば
図2の右端から順に、各電極端子14をバスバー21の端子挿通孔21Hおよび列間バスバー24の端子挿通孔24Hに挿通させる。
【0049】
各電極端子14を端子挿通孔(21H、24H)に挿通させる際に、接続モジュール20の両端の把持部(28、29)および剛体部(28R、29R)によって、
図7に示されるように、第1ヒンジ連結部26を伸縮させ、また角度調整部27を調整する。具体的には、第2ヒンジ連結部27Bを伸縮させるとともに、可撓性リブ27Aを撓ませて、列間バスバー収容部25の傾斜角度θを調整する。これによって、各電極端子14を端子挿通孔(21H、24H)に挿通させることができる。すなわち、第1蓄電素子列12Aと第2蓄電素子列12Bとにそれぞれ別の蓄電素子の積層公差が存在し、それによって蓄電素子列間にズレが生じる場合であっても、積層公差に対応して所定数の蓄電素子を直列接続することができる。
【0050】
ついで、各電極端子14にナットを取り付けることによって、接続モジュール20を蓄電素子スタック10に組付けることができる。さらに、検知線42が接続された検知端子DTが所定の電極端子14に取付けられ、検知線42が検知線配策部23Bあるいは列間検知線配策部41に配策される。
【0051】
6.本実施形態の効果
本実施形態によれば、各列間バスバー収容部25の、平面視における、蓄電素子の並び方向と直角方向(
図4の矢印Y方向)からの傾斜角度θ(
図5参照)を調整する角度調整部27(27A、27B)が設けられている。そのため、それぞれの蓄電素子列(12A、12B)において発生する蓄電素子の並び方向(
図4の矢印X方向)における積算公差によって蓄電素子列間に、蓄電素子の並び方向におけるズレが生じた場合であっても、角度調整部(27A、27B)によって列間バスバー収容部の傾斜角度θを調整することによって、蓄電素子列間のズレを吸収することができる。それによって、複数の蓄電素子列のそれぞれの列の積算公差に対応して所定数の蓄電素子を直列接続することができる。すなわち、本実施形態の接続モジュール20によれば、2つ(複数)の蓄電素子列(12A、12B)によって構成される蓄電素子スタック10に組付けられる接続モジュール20において、蓄電素子列間における蓄電素子の並び方向のズレを吸収できる。
【0052】
その際、角度調整部27は、列間バスバー収容部25と一体形成された可撓性リブ27Aおよび第2ヒンジ連結部27Bによって構成することにより、簡易な構成によって角度調整部27を構成できる。
【0053】
なお、角度調整部27は、可撓性リブ27Aと第2ヒンジ連結部27Bとによって構成されなくてもよい。例えば、第2ヒンジ連結部27Bは省略されてもよい。さらには、角度調整部27は、可撓性リブ27Aによって構成されなくてもよい。また、角度調整部27は、列間バスバー収容部25と一体形成されなくてもよい。
【0054】
<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。
【0055】
(1)上記実施形態では、接続モジュール20の矢印X方向の右端に設けられた把持部29が配策溝を形成する壁部と、配策溝を覆う蓋部とを含む例を示したが、これに限られない。例えば、左端に設けられた把持部28が配策溝を形成する壁部と、配策溝を覆う蓋部とを含む構成としてもよいし、両方の把持部(28、29)が配策溝を形成する壁部と、配策溝を覆う蓋部とを含む構成としてもよい。
また、把持部(28、29)は、必ずしも
図4の矢印X方向の両端部に設けられなくてもよい。