JP5590079B2 - 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は、例えば、単電池群の状態（電圧や温度等）を検出するための端子や、当該端子とＥＣＵ等のコントローラとを接続する電線を備える（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１１−９１００３号公報

上記特許文献１においては、電圧検知線（電線）が圧着された電圧検知端子（端子）が、単電池間を接続するバスバーとともに電極にボルト締めされており、これにより、電圧検知端子が単電池群およびバッテリを制御するＥＣＵ等のコントローラと電気的に接続可能とされる。

ところで、端子とバッテリを制御するコントローラ等の機器とを接続する方法として、ボルト締め以外に、コネクタを用いる方法がある。しかしながら、多数の単電池を備える電池モジュールにおいてコネクタを用いる場合、コネクタに接続されている電線の長さでコネクタ位置を決定しながら、同一あるいは類似の多数のコネクタを組み付ける必要があるため、誤って組み付ける可能性が高かった。また、コネクタを組み付けた後に電線を固定する作業が必要なので作業工数が多いという問題があった。

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、単電池の状態を検出するための端子の接続作業を簡易なものと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、正極及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、前記単電池の状態を検出するための端子を有するコネクタと、前記コネクタを保持する保持部を有する樹脂プロテクタと、を備え、前記端子の一端部には電線が接続されるとともに、前記端子の他端部には前記単電池と接続可能な接続部が形成され、前記コネクタは、前記保持部において、前記単電池に接続されていない非接続位置から、前記端子の接続部と前記単電池とを電気的に接続するとともに前記単電池に対して係止される接続位置に移動可能に保持されており、前記コネクタは前記単電池群の前記電池用配線モジュールが取り付けられる面に対して垂直な方向へ移動可能とされ、前記樹脂プロテクタには、前記コネクタを前記非接続位置において抜け止め状態に保持する抜け止め部が設けられている電池用配線モジュールである。

本発明において、樹脂プロテクタは、コネクタを、単電池に接続されていない非接続位置から、端子の接続部と単電池とを電気的に接続するとともに単電池に係止される接続位置に移動可能に保持する保持部を有する。したがって、単電池の状態を検出するための端子を有するコネクタを、樹脂プロテクタの保持部に保持させて、単電池群に組みつけた後に、接続位置に移動させると、端子と単電池とを電気的に接続させることができるとともに、コネクタが単電池に係止される。また、電線は予め端子の一端部に接続されコネクタと一体化されている。
その結果、本発明によれば、単電池の状態を検出するための端子の接続作業を簡易なものとすることができる。

樹脂プロテクタに、コネクタを抜け止め状態に保持する抜け止め部が設けられていると、非接続位置にあるときにもコネクタを抜け止め状態に保持することができる。
本発明は以下の構成とするのが好ましい。

樹脂プロテクタに、電線の飛び出しを防止する電線固定部が設けられていると、電線を固定するための別の部材（例えば結束部材等）が不要となるので好ましい。

本発明によれば、単電池の状態を検出するための端子の接続作業を簡易なものとすることができる。

実施形態１の電池用配線モジュールを取り付けた電池モジュールの一部平面図 電池モジュールの一部断面図 電池の一部側面図 電池用配線モジュールの一部平面図 樹脂プロテクタの一部平面図 非接続状態における電池モジュールの一部断面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図６によって説明する。本実施形態に係る電池モジュールＭ１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Ｍ１は、複数の単電池（図示せず）を並べてなる単電池群１０を有し、単電池群１０には電池用配線モジュール２０が取り付けられている。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を省略することがある。

（単電池群１０）
本実施形態の電池モジュールＭ１は、図１に示すように、４個の単電池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。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。

各電池パック１１は扁平な略直方体形状をなし、図３に示すように、その上面からは正極および負極の端子部１２，１２が突出形成されている。２つの端子部１２，１２は同形同大である。各端子部１２，１２は、孔状をなしており、後述するバスバー２１と接続するためのボルト１６のねじ山と螺合可能なねじ部（図示せず）が形成されている。複数の電池パック１１は、隣り合う端子部１２，１２が異なる極性となるように配置されている。

正極および負極の端子部１２，１２の間には、図２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、図３および図６に示すように、（嵌合相手）となるコネクタ３０（後述する）を係止する係止突部１４が形成されている。

コネクタ部１３内には各単電池と接続されている雄型の端子１５が突出して配されている。つまり１つのコネクタ部１３内には４つの端子１５が突出して配されていることになる。コネクタ部１３内に配置されている４つの端子１５は、相手方のコネクタ３０の端子３７と電気的に接続されるようになっている。

（電池用配線モジュール２０）
電池用配線モジュール２０は、隣り合う電池パック１１の正極の端子部１２および負極の端子部１２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およびコネクタ３０を保持するコネクタ保持部２６を有する合成樹脂製の樹脂プロテクタ２３を備える。

（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および図５に示すように、全体として略長方形状をなしている。バスバー２１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。バスバー２１には、端子部１２，１２と接続するためのボルト１６が挿通される略円形状をなす一対の端子貫通孔２２，２２が、バスバー２１を貫通して形成されている。

この端子貫通孔２２，２２は、端子部１２，１２の孔径よりも若干大きく設定されている。ボルト１６が端子貫通孔２２内に挿通されるとともにそのねじ山が端子部１２，１２の孔内に螺合されて、ボルト１６の頭部と端子台との間にバスバー２１が挟まれることにより、端子部１２，１２とバスバー２１とが電気的に接続される。

（樹脂プロテクタ２３）
樹脂プロテクタ２３は、複数の連結ユニットを連結してなり、図１に示すように、電池パック１１の並び方向（図１中左右方向）に細長い形状をなしている。樹脂プロテクタ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両端部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。

両端部に並んだ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。

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３０の端子収容部３５に収容される端子３７の一端部に接続される電線４１を収容するためのものである。

２つの電線収容溝２７は、図４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４１を収容可能としている。

また、電線収容溝２７の上端縁には、電線収容溝２７から電線４１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。

さらに、２つの電線収容溝２７のコネクタ保持部２６側の溝壁部２７Ｂには、図２および図６に示すように、コネクタ３０を抜け止め状態で保持する抜け止め片２５が、コネクタ３０ごとに形成されている（抜け止め部の一例）。抜け止め片２５は、各コネクタ３０を斜め方向から２か所で抜け止めする位置に形成されている。

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（保持部の一例）。コネクタ保持部２６は、コネクタ３０の外周に沿った形状をなしている。

（コネクタ３０）
コネクタ保持部２６に保持されるコネクタ３０には、図１に示すように４つの端子３７が収容されるようになっている。コネクタ３０は略直方体状のハウジング３１と、ハウジング３１に収容される４個の端子３７と、を備える。

ハウジング３１にはコネクタ部１３の係止突部１４を受け入れて単電池に対し係止される係止片３２が形成されている。係止片３２には係止突部１４が嵌り込む係止孔３２Ａが形成されている。また、ハウジング３１には樹脂プロテクタ２３に設けた抜け止め片２５により上方への抜け止めを規制される抜け止め突部３３が形成されている。

ハウジング３１には、コネクタ部１３を受け入れる溝部３４が形成されている。ハウジング３１には４つの端子収容部３５が並列して形成されている。端子収容部３５の内周面には、端子収容部３５内へ撓み可能に突出することにより、端子収容部３５内に収容された端子３７と係合するランス３６が形成されている。

ハウジング３１に収容されている端子３７は所謂雌型の端子３７であり、一端部（図２における上端部）には電線４１が接続されるバレル部３８，３９が形成され、他端部（図２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４０が形成されている。

バレル部３８，３９は、詳細は図示しないが、電線４１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３８と、電線４１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３９とを有する。

接続部４０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３０の端子３７とが電気的に接続されるようになっている。また、端子３７の接続部４０とバレル部３８，３９との間にはランス３６と係合する係合部（図示せず）が形成されている。

コネクタ３０に収容されている端子３７は単電池の状態を検出する端子３７であって、具体的には単電池の電圧を検出する電圧検知端子３７である。端子３７に接続されている電線４１は、端子収容部３５の奥壁３５Ａ（図２および図６における上側に配されている壁部）からハウジング３１の外側に導出され、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。電線４１はハウジング３１の係止片３２とは反対側の電線収容溝２７に配されている。

さて、コネクタ３０は、コネクタ保持部２６において、図６における上下方向に移動可能に保持される。具体的には、コネクタ３０は、コネクタ保持部２６において、単電池に接続されていない非接続位置（例えば図６に示す位置）から、端子３７の接続部４０と単電池とを電気的に接続するとともに単電池に係止される接続位置（図２に示す位置）に移動可能に保持されている。非接続位置においては、コネクタ３０の端子３７とコネクタ部１３の端子１５とは非接触状態であり、接続位置においては、端子３７の接続部４０とコネクタ部１３の端子１５とが接触状態であるとともに、コネクタ３０が、コネクタ部１３によって係止されている。

（電池用配線モジュール２０の組立方法）
本実施形態の電池用配線モジュール２０を組み立てる際には、まず、バスバー２１を樹脂プロテクタ２３のバスバー保持部２４内に収容する。

次に、一端部に電線４１を接続した端子３７をコネクタ３０の端子収容部３５に収容し、このコネクタ３０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。コネクタ３０をコネクタ保持部２６に嵌め込むとコネクタ３０のハウジング３１に形成した抜け止め突部３３が、抜け止め片２５と当接し、抜け止め片２５が電線収容溝２７側にたわみ変形する。ハウジング３１の抜け止め突部３３がコネクタ３０の抜け止め片２５よりも下方に配されると、抜け止め片２５が弾性復帰してハウジング３１が上方に抜け止めされる。

次に、コネクタ３０に接続された電線４１を電線収容溝２７に収容する（図４を参照）。電線４１を収容する際には、その電線４１が接続されているコネクタ３０のハウジング３１に設けられている係止片３２とは反対側の電線収容溝２７に収容する。

（単電池群１０への組み付け方法）
次に、複数の電池パック１１を、隣り合う端子部１２，１２が異なる極性となるようにならべておき、バスバー２１およびコネクタ３０を配置した電池用配線モジュール２０を、バスバー２１の端子貫通孔２２を端子部１２，１２の位置に合わせて、電池パック１１の端子部１２，１２が形成されている面に被せ付ける。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。

次に、各バスバー２１に挿通された端子部１２，１２の孔状の部分に電池接続用のボルト１６を接続する。全てのボルト１６を接続した後、各コネクタ３０を下方におしこむ。コネクタ３０を押しこむ前においては図６に示すように、ハウジング３１の内の端子３７とコネクタ部１３の端子１５とは接触しておらず、非接続状態である。コネクタ３０を押しこむと、ハウジング３１の溝部３４にコネクタ部１３が受け入れられる。コネクタ３０を、ハウジング３１の係止片３２とコネクタ部１３の係止突部１４とが当接する位置まで押しこむと、ハウジング３１の係止片３２が外側方向に撓み変形する。

さらにコネクタ３０を下方に押し込むと、コネクタ３０内の各端子３７の接続部４０内に、対応する位置にあるコネクタ部１３の各端子１５が受け入れられる。コネクタ３０を、ハウジング３１の係止孔３２Ａにコネクタ部１３の係止突部１４が嵌り込む位置まで押し込むと、ハウジング３１の係止片３２が弾性復帰して、ハウジング３１（コネクタ３０）がコネクタ部１３（単電池）に対して係止される。その一方で、コネクタ３０の各端子３７の接続部４０（弾性接触片）とコネクタ部１３の端子１５とが接触状態に至り、単電池群１０と電圧検知端子３７とが電気的に接続可能となる（接続状態、図２を参照）。

コネクタ３０を押しこむことによるコネクタ３０と単電池との接続作業が終了すると、電線収容溝２７内に導入された電線４１は、電線固定部２８によって押さえられて、飛び出しが規制される（図１を参照）。これにより、電池モジュールＭ１が完成する。

（本実施形態の作用、効果）
本実施形態において、樹脂プロテクタ２３は、コネクタ３０を、単電池に接続されていない非接続位置から、端子３７の接続部４０と単電池とを電気的に接続するとともに単電池に係止される接続位置に移動可能に保持するコネクタ保持部２６を有する。

したがって、単電池の状態を検出するための端子３７を有するコネクタ３０を、樹脂プロテクタ２３のコネクタ保持部２６に保持させて、単電池群１０に組みつけた後に、接続位置に移動させると、端子３７と単電池とを電気的に接続させることができるとともに、コネクタ３０が単電池に係止される。その一方で、電線４１は予め端子３７の一端部に接続されコネクタ３０と一体化されている。
その結果、本実施形態によれば、単電池の状態を検出するための端子３７の接続作業を簡易なものとすることができる。

また、本実施形態によれば、樹脂プロテクタ２３に、コネクタ３０を抜け止め状態に保持する抜け止め片２５が設けられているから、非接続位置にあるときにもコネクタ３０を抜け止め状態に保持することができる。

また、本実施形態によれば、樹脂プロテクタ２３に、電線４１の飛び出しを防止する電線固定部２８が設けられているから、電線を固定するための別の部材（例えば結束部材等）が不要となる。

＜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）樹脂プロテクタ２３には、非接続状態における下方への移動を規制する仮係止部を形成してもよい。
（２）上記実施形態では電線収容溝２７に電線固定部２８を設けた樹脂プロテクタ２３を示したが、電線固定部を備えないものであってもよいし、別の部材で電線を固定してもよい。
（３）上記実施形態では電線４１の状態を検出するための端子３７として電圧検知端子３７を用いた例を示したが、端子として温度を検出するための端子を用いてもよい。

Ｍ１…電池モジュール
１０…単電池群
１１…電池パック
１２…端子部
１３…コネクタ部
１４…係止突部
１５…（コネクタ部の）端子
２０…電池用配線モジュール
２３…樹脂プロテクタ
２５…抜け止め片（抜け止め部）
２６…コネクタ保持部（保持部）
２７…電線収容溝
２８…電線固定部
３０…コネクタ
３１…ハウジング
３２…係止片
３２Ａ…係止孔
３３…抜け止め突部
３５…端子収容部
３７…電圧検知端子（単電池の状態を検出するための端子）
４０…接続部
４１…電線

Claims (2)

1. 正極及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、
   前記単電池の状態を検出するための端子を有するコネクタと、前記コネクタを保持する保持部を有する樹脂プロテクタと、を備え、
   前記端子の一端部には電線が接続されるとともに、前記端子の他端部には前記単電池と接続可能な接続部が形成され、
   前記コネクタは、前記保持部において、前記単電池に接続されていない非接続位置から、前記端子の接続部と前記単電池とを電気的に接続するとともに前記単電池に対して係止される接続位置に移動可能に保持されており、前記コネクタは前記単電池群の前記電池用配線モジュールが取り付けられる面に対して垂直な方向へ移動可能とされ、
   前記樹脂プロテクタには、前記コネクタを前記非接続位置において抜け止め状態に保持する抜け止め部が設けられている電池用配線モジュール。
2. 前記樹脂プロテクタには、前記電線の飛び出しを防止する電線固定部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。

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