JP6699464B2 - 接続モジュール - Google Patents

Description

本明細書に開示される技術は、複数の蓄電モジュール同士を接続する接続モジュールに関する。

電気自動車やハイブリッド車用の蓄電モジュールは、扁平な形状の複数の蓄電素子が並べられた蓄電素子群に、各蓄電素子の電極間を接続するためのバスバーや、電圧を検知するための検知電線を一括に保持する配線モジュールを取り付けることにより、電気的に接続されるようになっている。

このような蓄電モジュールは、さらに複数個が各蓄電モジュールに設けられた外部接続端子同士がバスバーで接続されることにより、電気的に接続されるようになっている。このような蓄電モジュール同士の接続においても、バスバーや、各蓄電モジュールから導出された複数の検知電線を一括に保持する接続モジュールが使用される場合がある。

特開２０１４−２２１５７号公報

ところで、車両に搭載される蓄電モジュールにおいては、狭いスペースに効率よく部品を配置することを目的として、隣り合う蓄電モジュール間を接続するためのバスバーが、他の部品と干渉することを抑制するべく屈曲される場合がある。しかしそのような場合には、屈曲されたバスバーを避けるように接続モジュールに電線配索溝を設けなければならず、接続モジュールが大型化するという問題がある。

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、接続モジュールを小型化することを目的とするものである。

本明細書に開示される技術は、複数の蓄電素子を有する複数の蓄電モジュール同士を電気的に接続するための接続モジュールであって、接続モジュール側電線と、隣り合う前記蓄電モジュール間を電気的に接続するバスバーと、前記複数の蓄電モジュールの並び方向である第１方向に沿って延びると共に前記接続モジュール側電線が配索される配索溝と、前記バスバーを保持するバスバー保持部と、を有する絶縁プロテクタと、を備え、前記バスバーは、前記第１方向に延びる本体部と、前記本体部から前記第１方向と交差する第２方向に延びる延出部と、を有しており、前記延出部は前記配索溝を跨ぎ越えるように配されている。

このような構成によれば、バスバーの延出部は配索溝と立体的に配されるから、絶縁プロテクタのうちこれまで配索範囲として使用していなかった領域を有効利用することができる。この結果、接続モジュールにおけるスペース効率を向上させることができ、接続モジュールを全体として小型化することができる。

上記接続モジュールは、以下の構成を備えていてもよい。

配索溝のうち少なくとも延出部が跨ぎ越える領域には、配索溝と延出部との間に位置する絶縁性の溝用カバーが設けられていてもよい。

このような構成によれば、配索溝内に配された接続モジュール側電線とバスバーの延出部とが短絡することを抑制することができる。

バスバーのうち少なくとも蓄電モジュールに接続される接続部を除く領域を覆う絶縁性のバスバー用カバーを備えていてもよい。

このような構成によれば、比較的大きい電流が流れるバスバーを確実に絶縁することができる。これにより、作業者がバスバーに直接接触することを抑制することができるので、接続モジュールの安全性が向上する。

接続モジュール側電線の一方の端部にはコネクタ部が接続されており、コネクタ部には、蓄電モジュールから導出された蓄電モジュール側電線が接続されるようになっていてもよい。

このような構成によれば、絶縁プロテクタに対して、予め接続モジュール側電線を配索溝に配索しておき、続いて、接続モジュール側電線が配索された接続モジュールを蓄電モジュールに取り付け、その後、蓄電モジュール側電線と接続モジュール側電線とをコネクタ部を介して接続することができる。よって、接続モジュールの蓄電モジュールへの取り付け作業の作業性を向上させることができる。

絶縁プロテクタは、コネクタ部を固定するコネクタ固定部を備えていてもよい。

このような構成によれば、コネクタ部を絶縁プロテクタに固定することができるので、接続モジュール側電線又は蓄電モジュール側電線を安定的に絶縁プロテクタに保持させることができる。

延出部は、第２方向に延びる延出基端部と、延出基端部から蓄電モジュール側に向けて段差状に延びる段差部と、段差部から第２方向に延びて蓄電モジュールに接続される接続部と、を備えており、延出基端部が配索溝を跨ぎ越えるように配されていてもよい。

このような構成によれば、これまで接続モジュール側電線を配索するための空間として利用されてこなかった延出部（延出基端部）と絶縁プロテクタとの間の空間を、有効利用することができる。

本明細書に開示される技術によれば、接続モジュールを全体として小型化することができる。

一実施形態の電池パックモジュールの斜視図 電池パックモジュールの平面図 電池パックモジュールの一部拡大斜視図 図２のＡ−Ａ断面図 接続モジュールの平面図 接続モジュールの正面図 接続モジュールの一部拡大分解斜視図

一実施形態を図１ないし図７によって説明する。本実施形態の接続モジュール２０は、図１に示すように、複数の電池パック１０（蓄電モジュールの一例）間を接続するためのものである。この接続モジュール２０により接続された複数の電池パック１０（以下電池パックモジュールＭとする）は、例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車等の駆動源として使用される。複数の電池パック１０は、接続モジュール２０によって直列に接続されている。

以下の説明においては、図１におけるＸ方向を前方とし、Ｘ方向と反対方向を後方とする。また、図１におけるＹ方向を右方とし、Ｙ方向と反対方向を左方とする。さらに、図１におけるＺ方向を上方とし、Ｚ方向と反対方向を下方とする。

電池パックモジュールＭは、複数個の電池パック１０（本実施形態では３つ）と、図示しない電子制御ユニットに接続される電線４０および隣り合う電池パック１０間を電気的に接続する複数のバスバー３０を備える接続モジュール２０と、を備えて構成されている。

（電池パック１０）
電池パック１０は、ケースの内部に図示しない単電池（蓄電素子の一例）を複数個並べるとともに電気的に接続した単電池群を収容してなり、全体として略直方体形状をなしている。

これらの電池パック１０の上面のうち前方側約３分の１の領域は、図１および図３に示すように、後方側の領域から段差状をなして一段低くなるように形成されている。以下、この前方側の低い領域を第１領域１０Ａ、後方側の高い領域を第２領域１０Ｂ、第１領域１０Ａと第２領域１０Ｂとの間の段差部を１０Ｃとする。

第１領域１０Ａの左右方向の両端部付近には、ケース内の図示しない単電池群と電気的に接続された正極１１Ａおよび負極１１Ｂの一対の外部接続端子１１が設けられている。これらの外部接続端子１１は扁平な矩形状をなしており、その中心には、後述するバスバー３０が重ねられた際にボルト締めするためのボルト孔１２が形成されている。

本実施形態では、３つの電池パック１０が、隣り合う電池パック１０の外部接続端子１１の極性が異なるように（正極１１Ａと負極１１Ｂとが交互に配されるように）、左右方向に一列に並べられている。

また各電池パック１０から、単電池の電圧を検知するための電線４０（電池パック側電線４０Ａ）の束が導出されており、その先端には接続用の電池パック側コネクタ４１が設けられている。

（接続モジュール２０）
接続モジュール２０は、電池パック１０の上面（外部接続端子１１が設けられた面）に取り付けられるものであって、図５に示すように、電池パック１０の外部接続端子１１に接続される複数のバスバー３０（本実施形態では２個）と、一端側が各電池パック１０から導出された電池パック側電線４０Ａに接続されるとともに他端側が図示しない電子制御ユニットに接続される接続モジュール側電線４０Ｂと、バスバー３０を保持するバスバー保持部２３および接続モジュール側電線４０Ｂを配索する配索溝２６を有する絶縁プロテクタ２１と、を備える。

（バスバー３０）
バスバー３０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、全体として平面視略コ字形状をなしている。より詳しくは、図７に示すように、左右方向（第１方向）に延びる連結部３１（本体部の一例）と、連結部３１の両端部から前方（第２方向）に向けて延びるとともにクランク状に屈曲された一対の延出部３２とを備えている。

さらに詳細に説明すると、延出部３２は、連結部３１の両端部からその板面に沿って前方（第２方向）に延びる延出基端部３３と、延出基端部３３の先端から下方（電池パック１０側）に向けて屈曲された段差部３４と、これら段差部３４の下端から前方（第２方向）に延びる接続部３５と、を備えている。

一対の接続部３５には、上述した電池パック１０の外部接続端子１１とボルト締め接続するための長孔状をなす接続孔３６が、板面を貫通して形成されている。これらの一対の接続孔３６は、一方側（左側）が前後方向に長く延び、他方側（右側）が左右方向に長く延びるように設けられている。これらの接続孔３６内に貫通された接続ボルト３９が電池パック１０のボルト孔１２内に螺合されることにより、バスバー３０と外部接続端子１１（電池パック１０）とが電気的に接続される（図１ないし図４参照）。

なお、バスバー３０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。

（電線４０）
電線４０は、電池パック１０内の単電池の電圧を検出して電子制御ユニット（図示せず）に送信するものであり、複数本が束ねられて各電池パック１０から導出された電池パック側電線４０Ａと、これらの電池パック側電線４０Ａとコネクタ部（電池パック側コネクタ４１および接続モジュール側コネクタ４２）を介して接続されて後述する絶縁プロテクタ２１の配索溝２６内に配索される接続モジュール側電線４０Ｂと、から構成されている。

（絶縁プロテクタ２１）
絶縁プロテクタ２１は合成樹脂製であり、図５ないし図７に示すように、電池パック１０の並び方向（左右方向）に細長い板状の絶縁本体部２２を有している。絶縁本体部２２の前方側の側縁部は下方に向けてＵ字形状に湾曲されており、複数の電線４０が配索される配索溝２６とされている。換言すると、配索溝２６は、絶縁本体部２２の前方側の側縁部に沿って左右方向（第１方向）に一直線状に延びるとともに上方に向けて開放された状態で設けられている。

絶縁本体部２２には、上述したバスバー３０を保持するためのバスバー保持部２３が設けられている。バスバー保持部２３は、絶縁本体部２２から立ち上がってバスバー３０を内側に嵌め入れる一対の立壁（２４，２５）により形成されている。

より詳しくは、図７に示すように、バスバー保持部２３は、平面視略コ字形状とされたバスバー３０の内側の側縁部に沿うように立設された内周壁２４と、外側の側縁部に沿うように立設された外周壁２５と、により構成されている。このバスバー保持部２３は、バスバー３０の一対の接続部３５が絶縁本体部２２の前方側に引き出されるように形成されている。すなわち、図３に示すように、バスバー３０がバスバー保持部２３に保持された状態においては、バスバー３０の連結部３１および一対の延出基端部３３がバスバー保持部２３内に収容され、バスバー３０の段差部３４および接続部３５は、絶縁プロテクタ２１（配索溝２６）の前方側に配されるようになっている。

なお、バスバー保持部２３の底部２３Ｃは、絶縁本体部２２の上面よりやや高い位置に設定されている（図４参照）。

このバスバー保持部２３と上述した配索溝２６とは、一部が上下方向において交差して設けられている。図７を参照して説明すると、バスバー保持部２３の内周壁２４のうちバスバー３０の連結部３１に沿って配される部分２４Ａは、配索溝２６の後方側の溝壁に連なって立ち上がっており、バスバー保持部２３の外周壁２５のうち同じくバスバーの連結部３１に沿って配される部分２５Ａは、２４Ａの後方側の所定距離を隔てた位置に設けられている。すなわち、バスバー３０の連結部３１は、配索溝２６の後方側において、配索溝２６に沿って（第１方向に沿って）保持されるようになっている。以下、バスバー保持部２３のうち連結部３１を保持する領域を、連結部保持部２３Ａとする。

一方、バスバー保持部２３のうちバスバー３０の一対の延出基端部３３を保持する部分（以下延出基端部保持部２３Ｂとする）は、上述した配索溝２６と交差するように、換言すると、配索溝２６の上方において前後方向（第２方向）に延びて、配索溝２６を跨ぎ越えるように設けられている。またその先端側は、配索溝２６よりも前方側に突出するように形成されている（図５参照）。

そして、延出基端部保持部２３Ｂのうち、配索溝２６を跨ぎ越える部分（延出基端部３３に沿って配される溝壁の部分２４Ｂ，２５Ｂ、および、底部２３Ｃの一部）は、配索溝２６内に接続モジュール側電線４０Ｂを収容可能とするべく、切り欠かれている（この切り欠かれた部分を切欠部２７とする）。換言すると、配索溝２６は延出基端部保持部２３Ｂの一部が切り欠かれることにより、上方に向けて開放されている。

絶縁本体部２２のうちバスバー保持部２３の後方側には、バスバー保持部２３より左右方向の幅がやや狭い矩形の板状の張出部２８が後方に向けて延出されている。そして、この張出部２８の左右の両側縁部には、上方かつ外側（左右方向）に向けて段差状に延びる一対の固定片２９（コネクタ固定部の一例）が設けられている。これら固定片２９は、上述した接続モジュール側電線４０Ｂの端末に接続された接続モジュール側コネクタ４２を固定するためのものである。

絶縁プロテクタ２１の配索溝２６の一部は、溝用カバー５０により閉じられるようになっている。溝用カバー５０は、バスバー３０のうち配索溝２６と交差して配される部分（延出基端部３３）と、その下方に配される接続モジュール側電線４０Ｂと、を確実に絶縁させるためのものであり、もって、配索溝２６のうち少なくともバスバー保持部２３（延出基端部保持部２３Ｂ）と交差する領域を覆う大きさに設定されている。本実施形態においては、図５に示すように、バスバー３０の延出基端部３３と、配索溝２６のうち平面視コ字形状とされたバスバー３０の内側の側縁部に隣接する領域をほぼ閉じる大きさに設定されている。

さらに、絶縁プロテクタ２１のうちバスバー保持部２３は、全体がバスバー用カバー５５により被覆されるようになっている。バスバー用カバー５５は、バスバー３０のうち連結部３１および一対の延出基端部３３を上方から覆う平面視コ字形状とされており、その両端部の先端は下方に向けて屈曲されて、段差部３４の一部を覆うようになっている（図３参照）。このバスバー用カバー５５は、バスバー保持部２３に内嵌する幅寸法に設定されている。また、バスバー用カバー５５のうちバスバー３０の連結部３１の外周側に配される端縁部には、下方に向けて延びる絶縁リブ５６が設けられており（図４参照）、バスバー保持部２３がバスバー用カバー５５により被覆された状態においては、バスバー３０の連結部３１の外周側の側縁部が絶縁リブ５６と外周壁２５との二重構造により、外部に対して確実に絶縁状態とされるようになっている。

本実施形態の接続モジュール２０は上記のような構成であって、次に、組み付け手順について説明する。

まず、絶縁プロテクタ２１の配索溝２６内に接続モジュール側電線４０Ｂを配索し、接続モジュール側コネクタ４２を隣接した固定片２９に固定する。そして、配索溝２６の所定位置に溝用カバー５０を取り付ける。これにより、接続モジュール側電線４０Ｂが配索溝２６内からはみ出すことが抑制され、絶縁プロテクタ２１に安定的に保持される。

次に、絶縁プロテクタ２１のバスバー保持部２３内にバスバー３０を収容する。バスバー３０は一対の延出部３２が絶縁本体部２２の前方側に導出される向きで収容される。バスバー３０がバスバー保持部２３内に保持された状態においては、バスバー３０の延出基端部３３が配索溝２６の上方側において配索溝２６を跨ぎ越えるように配される。またこの時、バスバー３０の延出基端部３３と配索溝２６内の接続モジュール側電線４０Ｂとの間には、溝用カバー５０が設けられているから、バスバー３０と接続モジュール側電線４０Ｂとは確実に絶縁状態とされる。

次に、バスバー用カバー５５を、バスバー３０を上方側から覆うように取り付ける。バスバー用カバー５５は、バスバー３０の連結部３１、延出基端部３３、および段差部３４の一部を覆いつつ、一対の内周壁２４および外周壁２５の間に嵌め込まれる。またこの時、バスバー用カバー５５の絶縁リブ５６は、バスバー３０の連結部３１の外周側の側縁部と外周壁２５（連結部３１に沿う部分２５Ａ）との間に嵌め込まれる（図４参照）。

このようにして、接続モジュール２０が完成する（図５および図６参照）。

このような本実施形態の接続モジュール２０は、横方向に一列に並べられた電池パック１０群に取り付けられる。その手順は、以下の通りである。

まず、前後方向においては、接続モジュール２０（絶縁プロテクタ２１）の配索溝２６の後方側の溝壁を電池パック１０の段差部１０Ｃに沿わせつつ、絶縁本体部２２を電池パック１０の上面の第２領域１０Ｂに重ね合わせる。また、左右方向においては、バスバー３０の接続部３５（接続孔３６）が電池パック１０の外部接続端子１１（ボルト孔１２）にと一致するように位置合わせする。そして、接続孔３６とボルト孔１２とが一致したら、接続ボルト３９を螺合させることにより、電池パック１０および接続モジュール２０（バスバー３０）を電気的に接続する。

次に、各電池パック１０から導出された各電池パック側電線４０Ａの先端に接続された電池パック側コネクタ４１を、絶縁プロテクタ２１（固定片２９）に固定されている所定の接続モジュール側コネクタ４２に嵌合させる。これにより、複数の電池パック１０が電気的に接続されるとともに電線４０が接続されたた電池パックモジュールＭが完成する。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態の接続モジュール２０によれば、バスバー３０は、左右方向（第１方向）に延びる連結部３１と、連結部３１の両端部から前方（第２方向）に延びる延出部３２と、を有する平面視コ字形状とされており、延出部３２のうち延出基端部３３が配索溝２６を跨ぎ越えるように配されているから、これまで配索範囲として使用していなかった延出部３２の下方の領域を有効利用することができる。この結果、接続モジュール２０におけるスペース効率を向上させることができ、接続モジュール２０を従来と比較して小型化することができる。

また、配索溝２６のうちバスバー３０の延出部３２（延出基端部３３）が跨ぎ越える領域には、配索溝２６と延出部３２（延出基端部３３）との間に位置する絶縁性の溝用カバー５０が設けられているから、この溝用カバー５０により、配索溝２６内に配された接続モジュール側電線４０Ｂとバスバー３０の延出部３２とが短絡することを抑制することができる。

また、バスバー３０のうち接続部３５を除く領域は、絶縁性のバスバー用カバー５５により覆われるようになっているから比較的大きい電流が流れるバスバー３０を確実に絶縁することができる。すなわち、作業者がバスバー３０に直接接触することを抑制することができるので、接続モジュールの安全性が向上する。

また、接続モジュール側電線４０Ｂと電池パック側電線４０Ａとは、接続モジュール側コネクタ４２および電池パック側コネクタ４１を介して接続されるようになっているから、絶縁プロテクタ２１に対して、予め接続モジュール側電線４０Ｂを配索溝２６に配索しておき、続いて、接続モジュール側電線４０Ｂが配索された接続モジュール２０を電池パック１０に取り付け、その後、電池パック側電線４０Ａと接続モジュール側電線４０Ｂとをコネクタ４１，４２を介して接続することができる。よって、接続モジュール２０の電池パック１０への取り付け作業の作業性を向上させることができる。

また、絶縁プロテクタ２１は、接続モジュール側コネクタ４２固定する固定片２９を備えているから、接続モジュール側電線４０Ｂひいては接続モジュール側電線４０Ｂと接続される電池パック側電線４０Ａを安定的に絶縁プロテクタ２１に保持させることができる。

さらに、バスバー３０の延出部３２は下方に向けてクランク状に屈曲されており、この延出基端部３３が配索溝２６を跨ぎ越えるように配されているから、従来は接続モジュール側電線４０Ｂを配索するための空間として利用されてこなかった延出部３２（延出基端部３３）と絶縁プロテクタ２１との間の空間を有効利用することができる。

＜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。

（１）バスバー３０の形態は上記実施形態に限られるものでなく、平面視Ｌ字形状としたり、延出部が平坦な形態とする等、適宜変更することができる。

（２）溝用カバー５０やバスバー用カバー５５は、上記実施形態に限られるものでなく、大きさや形等、適宜変更することができる。あるいは、省略することもできる。

（３）上記実施形態では、電池パック側電線４０Ａと接続モジュール側電線４０Ｂとを、コネクタ４１，４２を介して接続する形態としたが、コネクタを介さずに他の方法で接続してもよい。

（４）コネクタを固定するための固定片２９は省略してもよい。

１０：電池パック（蓄電モジュール）
２０：接続モジュール
２１：絶縁プロテクタ
２２：絶縁本体部
２３：バスバー保持部
２６：配索溝
２９：固定片（コネクタ固定部）
３０：バスバー
３１：連結部（本体部）
３２：延出部
３３：延出基端部
３４：段差部
３５：接続部
４０：電線
４０Ａ：電池パック側電線（蓄電モジュール側電線）
４０Ｂ：接続モジュール側電線
４１：電池パック側コネクタ
４２：接続モジュール側コネクタ（コネクタ部）
５０：溝用カバー
５５：バスバー用カバー
Ｍ：電池パックモジュール
Ｘ：前（第２方向）
Ｙ：右（第１方向）
Ｚ：上

Claims (6)

1. 複数の蓄電素子を有する複数の蓄電モジュール同士を電気的に接続するための接続モジュールであって、
   接続モジュール側電線と、
   隣り合う前記蓄電モジュール間を電気的に接続するバスバーと、
   前記複数の蓄電モジュールの並び方向である第１方向に沿って延びると共に前記接続モジュール側電線が配索される配索溝と、前記バスバーを保持するバスバー保持部と、を有する絶縁プロテクタと、を備え、
   前記バスバーは、前記第１方向に延びる本体部と、前記本体部から前記第１方向と交差する第２方向に延びる延出部と、を有しており、
   前記延出部は前記配索溝を跨ぎ越えるように配されている、接続モジュール。
2. 前記配索溝のうち少なくとも前記延出部が跨ぎ越える領域には、前記配索溝と前記延出部との間に位置する絶縁性の溝用カバーが設けられている、請求項１に記載の接続モジュール。
3. 前記バスバーのうち少なくとも前記蓄電モジュールに接続される接続部を除く領域を覆う絶縁性のバスバー用カバーを備えている、請求項１または請求項２に記載の接続モジュール。
4. 前記接続モジュール側電線の一方の端部にはコネクタ部が接続されており、
   前記コネクタ部には、前記蓄電モジュールから導出された蓄電モジュール側電線が接続されるようになっている、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の接続モジュール。
5. 前記絶縁プロテクタは、前記コネクタ部を固定するコネクタ固定部を備えている請求項４に記載の接続モジュール。
6. 前記延出部は、前記第２方向に延びる延出基端部と、前記延出基端部から前記蓄電モジュール側に向けて段差状に延びる段差部と、前記段差部から前記第２方向に延びて前記蓄電モジュールに接続される接続部と、を備えており、
   前延出基端部が前記配索溝を跨ぎ越えるように配されている、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の接続モジュール。

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