(57)【要約】【課題】  ケース内の収納スペースを確保しながら、防水性を有する蓄電モジュールを提供する。【解決手段】  ケース３を構成する蓋部５の外壁に端子構造体９，１１を固定する。端子構造体９，１１を構成する絶縁体２５には、防水シールとしてのシールリング部材４１が嵌合される環状の溝部３９が形成されている。端子構造体９，１１の絶縁体２５が蓋部５に押しつけられた状態で、絶縁体２５が蓋部５に固定されることで、シールリング４１の存在により、蓋部５にあけられた貫通孔１２，４５，４５から水が浸入することを防止することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電素子からなる蓄電素子群と、
前記蓄電素子群を収納する金属製のケースと、
前記ケースの外壁に固定されて前記蓄電素子群の正極出力部に電気的に接続された正極端子構造体と、
前記ケースの前記外壁に固定されて前記蓄電素子群の負極出力部に電気的に接続された負極端子構造体とを具備する蓄電モジュールであって、
前記正極端子構造体及び前記負極端子構造体は、それぞれ前記ケースの前記外壁を貫通する端子導体金具と、該端子導体金具が固定された電気絶縁材料製の絶縁体と、前記絶縁体を前記外壁に固定する固定部材と、前記絶縁体と前記外壁の表面との間に挟持される防水シールとを備えていることを特徴とする蓄電モジュール。
【請求項２】
前記端子導体金具の前記ケース内に位置する内側端部には、雌ネジ部または雄ネジ部が形成されており、
前記雌ネジ部に螺合される雄ネジ部を備えたネジ部材または前記雄ネジ部に螺合される雌ネジ部を備えたナット部材により、前記蓄電素子群から延びる電気的接続部材の接続部が前記内側端部に接続されている請求項１に記載の蓄電モジュール。
【請求項３】
前記固定部材は、前記絶縁体に形成された貫通孔と前記外壁に形成された貫通孔を貫通する複数のネジを含んで構成されている請求項１に記載の蓄電モジュール。
【請求項４】
前記端子導体金具をインサートとして前記絶縁体が絶縁樹脂材料によりインサート成形されている請求項１に記載の蓄電モジュール。
【請求項５】
前記絶縁体には、前記端子導体金具の内側端部が前記絶縁体から露出する方向に開口する環状の溝部が形成されており、
前記溝部には前記防水シールとして環状のシールリング部材が嵌合されている請求項１に記載の蓄電モジュール。
【請求項６】
前記絶縁体には、前記端子導体金具の内側端部が前記絶縁体から露出する方向に開口する環状の溝部が形成されており、
前記溝部には前記防水シールとして環状のシールリング部材が嵌合されており、
前記ネジが貫通する前記貫通孔が前記環状の溝部よりも内側に形成されている請求項３に記載の蓄電モジュール。
【請求項７】
前記蓄電モジュールは、更に、前記蓄電モジュールを制御するための制御基板を備えており、
前記正極端子構造体及び前記負極端子構造体は、前記ケースの外壁を構成する複数の壁部のうち同じ１つの壁部に相互に間隔をあけて固定されており、
前記制御基板は、前記１つの壁部の外側に水密構造を有するカバー部材に覆われた状態で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電モジュール。
【請求項８】
前記カバー部材が、前記１つの壁部と直交し且つ該１つの壁部から離れる方向に、前記正極端子構造体及び前記負極端子構造体の前記端子導体金具の外側端部を越えない形状寸法を有している請求項７に記載の蓄電モジュール。
【請求項９】
前記複数の蓄電素子は、リチウムイオンキャパシタであり、
前記制御基板に実装された制御回路は前記リチウムイオンキャパシタの過充電及び過放電を防止する回路とアラームを発生する回路とを含んでおり、
前記アラームを発生する回路は、前記アラームを発光手段の発光により表示する発光表示手段を備えており、
前記カバー部材は外側から前記発光表示手段の発光を視認できるように構成されている請求項７または８に記載の蓄電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防水型の蓄電モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車、カート、トラックなどの車両や各種の機器に搭載される蓄電モジュールは、出力を大きくするために、複数の蓄電素子を直列または並列に接続してなる蓄電素子群を、ケースに収納して構成している。ただし、蓄電モジュールは、設置スペースなどの問題から、大きさに制限があるため、高出力と省スペースを両立する必要がある。すなわち、ケース内の限られたスペースに蓄電素子をなるべく多く収納できるようにする必要がある〔例えば、特開２００４−７１１６８号公報（特許文献１）〕。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−７１１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蓄電モジュールの設置場所によっては、雨水にさらされて、ケースの内部に浸水が発生することがある。そのため、蓄電モジュールの高出力化及び省スペース化だけでなく、防水構造を有する蓄電モジュールが必要とされている。
【０００５】
本発明の目的は、ケース内に多くの蓄電素子を収納できるように、ケース内の収納スペースを確保しながら、防水性を有する蓄電モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の蓄電モジュールは、複数の蓄電素子からなる蓄電素子群と、蓄電素子群を収納する金属製のケースと、ケースの外壁に固定されて蓄電素子群の正極出力部に電気的に接続された正極端子構造体と、ケースの外壁に固定されて蓄電素子群の負極出力部に電気的に接続された負極端子構造体とを具備している。そして、正極端子構造体及び負極端子構造体は、それぞれケースの外壁を貫通する端子導体金具と、該端子導体金具が固定された電気絶縁材料製の絶縁体と、絶縁体を外壁に固定する固定部材と、絶縁体と外壁の表面との間に挟持される防水シールとを備えている。
【０００７】
本発明によれば、正極端子構造体及び負極端子構造体（以下、併せて「端子構造体」と言うことがある）の端子導体金具が、絶縁体を介して、金属製のケースの外壁に固定されているため、ケース内に位置させる端子導体金具の寸法を小さくすることが可能である。ケース内に入れる端子導体金具の寸法を小さくした分、ケース内のスペースを広く利用することが可能になる。また、絶縁体と外壁の表面の間に防水シールを挟持させてあるため、端子導体金具をケース内に挿入するためにケースにあけられた貫通孔から、ケース内に水が入り込むことを確実に防止できる。この防水構造を採用すると、ケースに開けられた貫通孔にゴムパッキンを配置して防水する場合と比べて、端子構造体のケースへの取り付けが容易になる。
【０００８】
端子導体金具と、蓄電素子群とを電気的に接続する構成は任意である。例えば、端子導体金具のケース内に位置する内側端部に、雌ネジ部を形成し、雌ネジ部に螺合される雄ネジ部を備えたネジ部材により、蓄電素子群から延びる電気的接続部材の接続部を端子導体金具の内側端部に接続することができる。このように接続すれば、ケース内には、主としてネジ部材の頭部分が存在する状態になるため、ケース内の利用可能なスペースを広くすることが可能になる。また、端子導体金具のケース内に位置する内側端部に、雄ネジ部を形成し、雄ネジ部に螺合される雌ネジ部を備えたナット部材により、蓄電素子群から延びる電気的接続部材の接続部を端子導体金具の内側端部に接続することもできる。このようにしても、ほぼナットの厚み寸法分だけケースの内部スペースを利用することにより、電気的接続部材と端子導体金具との接続を行うことができて、ケース内の利用可能なスペースを広くすることが可能になる。
【０００９】
絶縁体を外壁に固定する固定部材は、絶縁体に形成された貫通孔と外壁に形成された貫通孔を貫通する複数のネジを含んで構成することが望ましい。このように構成すれば、容易に且つ確実に端子構造体を固定することができる。なお、この場合には、絶縁体に形成された貫通孔と絶縁体の外壁に形成された貫通孔を、防水シールの内側に位置するようにすれば、１つの防水シールで、ネジを固定するための貫通孔と端子構造体の一部をケース内に入れるための貫通孔のシールを実現することができる。
【００１０】
絶縁体は、例えば、端子導体金具をインサートとして絶縁樹脂材料によりインサート成形して製造したものを用いることができる。このようにすれば、絶縁体と端子導体金具との間に水が入りこむような隙間が形成されることがないので、防水性能を高めることができる。
【００１１】
絶縁体と外壁の表面の間に防水シールを挟持させるためには、具体的には、例えば、端子導体金具の内側端部が絶縁体から露出する方向に開口する環状の溝部を絶縁体に形成し、溝部に防水シールとして環状のシールリング部材を嵌合すればよい。このようにすれば、端子構造体をケースの外壁に押しつけた状態で固定するだけで、防水構造を簡単に構成することができる。
【００１２】
なお、ネジが貫通する貫通孔を環状の溝部よりも内側に形成すれば、ネジの貫通孔のために別途防水構造にすることなく、１つのシールリング部材を用いてネジの貫通孔から水が浸入することを防止することができる。
【００１３】
蓄電モジュールが、蓄電モジュールを制御するための制御基板を備えている場合、ケース内のスペースを広くするためには、制御基板をケース外に配置した方が有利である。そこで、蓄電モジュールが、制御基板を備えている場合には、正極端子構造体及び負極端子構造体を、ケースの外壁を構成する複数の壁部のうち同じ１つの壁部に相互に間隔をあけて固定し、制御基板を、同じ１つの壁部の外側に水密構造を有するカバー部材に覆われた状態で配置するようにすればよい。このようにすると、ケース内部のスペースを有効に活用することができる。特に、カバー部材の形状寸法を、１つの壁部と直交し且つ該１つの壁部から離れる方向に、正極端子構造体及び負極端子構造体の端子導体金具の外側端部を越えないように定めれば、カバー部材を用いたとしても、蓄電モジュールの外形寸法を最小限に抑えることができる。
【００１４】
なお、複数の蓄電素子は、化学電池（リチウムイオン電池など）や物理電池（リチウムイオンキャパシタなど）の蓄電可能な素子であれば、その種類は問わない。複数の蓄電素子として、高出力で充放電の早いリチウムイオンキャパシタを用いる場合には、制御基板に実装された制御回路はリチウムイオンキャパシタの過充電及び過放電を防止する回路とアラームを発生する回路とを含んでいるのが好ましい。この場合、アラームを発生する回路には、アラームを発光手段の発光により表示する発光表示手段を設け、カバー部材を外側から発光表示手段の発光を視認できるように構成すればよい。このように発光表示手段の発光を外部から視認できるようにすれば、蓄電素子であるリチウムイオンキャパシタの充電状況を容易に知ることができ、管理の利便性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の蓄電モジュールの実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の蓄電モジュールの実施の形態で使用する端子構造体の一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図である。
【図３】図２（Ａ）のIII−III断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の蓄電モジュールの実施の形態の一例について説明する。
【００１７】
＜全体構成＞
本実施の形態の蓄電モジュール１は、複数のリチウムイオンキャパシタからなる蓄電素子群２と、蓄電素子群２を収納する金属製のケース３とから構成されている。ケース３は、箱状になっており、蓋部５と本体部７とから構成されている。ケース３の１つの壁部を構成する蓋部５には、蓄電素子群２の図示しない正極端子部と接続された正極端子構造体９及び蓄電素子群２の図示しない負極端子部と接続された負極端子構造体１１、並びに、水密構造を有するカバー部材１３によって覆われたリチウムイオンキャパシタを制御するための制御基板１５が配置されている。正極端子構造体９と負極端子構造体１１とは、蓋部５の４つの角部のうち対角に位置する２つの角部の近傍に配置されている。
【００１８】
制御基板１５には、リチウムイオンキャパシタの過充電及び過放電を防止する回路とアラームを発生する回路を含んだ制御回路が含まれており、アラームを発生する回路は、アラームを発光手段の発光により表示する２つの発光表示手段１７を備えている。発光表示手段１７は、発光ダイオードであり、カバー部材１３は発光表示手段１７の発光をカバー部材の外側から視認できるように構成されている。具体的には、カバー部材１３の発光表示手段１７に対応する部分は、光透過性を有する部材によって構成されている。カバー部材１３の形状寸法は、蓋部５から離れる方向に突出する正極端子構造体９及び負極端子構造体１１の端子導体金具２３の外側端部２７を越えない形状寸法になっている。言い換えると、カバー部材１３の蓋部５から離れる方向の高さ寸法は、正極端子構造体９及び負極端子構造体１１の蓋部５から離れる方向の高さ寸法よりも、小さくなっている。
【００１９】
蓋部５には、正極端子構造体９及び負極端子構造体１１の一部が挿入される貫通孔１２（図３参照）、並びに、蓄電素子群２から延び出る検出用の複数の信号線が挿入される貫通孔（図示せず）、並びに後述する正極端子構造体９及び負極端子構造体１１を蓋部５に取り付けるためのネジ部材が挿入される貫通孔４５（図３参照）が形成されている。また蓋部５の外周部近傍には、本体部７との結合に用いられるネジ１９が挿入される複数の貫通孔（図示せず）が形成されている。また蓋部５には、カバー部材１３をネジ２０で固定するために用いられる有底の（蓋部５を貫通しない）複数のネジ孔が形成されている。
【００２０】
ケース３の本体部７には、蓋部５の外周部と接触するフランジ部８が一体に形成されている。このフランジ部８には、前述の複数のネジ１９が螺合される複数のネジ孔が形成されている。なお蓋部５とケース３の本体部７のフランジ部８との間には、図示しないゴムパッキンが圧縮状態で挟まれている。その結果、蓋部５と本体部７との間の水密構造または防水構造が構成されている。また蓋部５とカバー部材１３のフランジ部１３Ａとの間には、環状の平たいシール部材（図示せず）が配置されていて、このシール部材により水密構造が構成されている。
【００２１】
なお本体部７に蓋部５を装着する際には、蓋部５に予め正極端子構造体９及び負極端子構造体１１を取り付けておく。そしてケース３の本体部７内に蓄電素子群２を収納し、蓄電素子群２から延びるリード線３１（電気的接続部）をそれぞれ正極端子構造体９及び負極端子構造体１１に電気的に接続する。また蓄電素子群２から引き出した監視用の信号を制御基板１５に伝送するための図示しない複数の信号線を蓋部５に設けた図示しない貫通孔から蓋部５の外部に引き出しておく。信号線と制御基板１５との接続は、制御基板１５を所定の取り付け位置に取り付けた後でも、また制御基板１５を取り付け位置に取り付ける前でもよい。また、蓄電モジュール１を安定した状態で設置できるようにケース３の本体部７の底面には、２つの脚部２１，２１が備えられている。
【００２２】
＜端子構造体及び蓋部の構成＞
次に、図２（Ａ）〜（Ｃ）及び図３を参照して、正極端子構造体９及び負極端子構造体１１及び蓋部５の構造を説明する。なお、正極端子構造体９と負極端子構造体１１は同じ構造をしているため、ここでは正極端子構造体９と負極端子構造体１１を総称して、端子構造体９，１１と称して説明する。
【００２３】
図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、端子構造体９，１１は、端子導体金具２３と、端子導体金具２３をインサートとして絶縁樹脂材料によりインサート成形して製造した円盤状の絶縁体２５とから構成されている。
【００２４】
端子導体金具２３は、図３に示すように、絶縁体２５を貫通した状態で絶縁体２５と一体化されている。端子導体金具２３は、ケース３内に露出する露出端部から構成される内側端部２９を一端に有する。端子導体金具２３の内側端部２９の近傍の外周部には、２つの環状の鍔部３０が長手方向に間隔をあけて形成されている。この鍔部３０は、端子導体金具２３の位置決めと抜け止めの機能を果たしている。また端子構造体９，１１を蓋部５に設置した状態で、蓋部５の外部に突出する端子導体金具２３の外側端部２７は、外部の負荷などと接続する部分であり、電気ケーブルを接続しやすくするために、外側端部２７には孔２８が形成されている。また端子導体金具２３には、内側端部２９の露出面に開口するように雌ネジ部３５を備えた有底のネジ孔が形成されている。雌ネジ部３５が形成されたネジ孔には、ボルトからなるネジ部材３３が螺合される。ネジ部材３３のネジ部には、圧着端子３７と２枚のワッシャ３６とが嵌合されており、ネジ部材３３が雌ネジ部３５にきつく螺合された状態で、圧着端子３７と端子導体金具２３とが機械的且つ電気的にしっかりと接続された状態となる。圧着端子３７には、ネジ部材３３のネジ部が貫通する孔が形成されており、また蓄電素子群２から延びるリード線３１の一端が接続されている。本実施の形態では、リード線３１と圧着端子３７とにより、電気的接続部材が構成されており、圧着端子３７が接続部を構成している。
【００２５】
絶縁体２５には、端子導体金具２３の内側端部２９が絶縁体２５から露出する方向に開口する円環状の溝部３９が形成されている。後述のように、溝部３９には、防水シールとしてのシールリング部材４１が嵌合される。そして、溝部３９の位置より中心寄りの位置には、端子構造体９，１１を蓋部５に固定するためのネジ４７を通すための２つの貫通孔４３，４３が、端子導体金具２３を間に挟むようにして形成されている。
【００２６】
蓋部５には、図３に示すように、絶縁体２５の２つの貫通孔４３，４３と整合する２つの貫通孔４５，４５が、貫通孔１２を間に挟むように形成されている。絶縁体２５の２つの貫通孔４３，４３と蓋部５の２つの貫通孔４５，４５を貫通するネジ４７には、蓋部５の裏面側に配置される２つのナット４９，４９が螺合されて、絶縁体２５が蓋部５に固定される。
【００２７】
＜端子構造体の固定＞
図３に示すように蓋部５に端子構造体９，１１を固定するには、絶縁体２５に形成された溝部３９にシールリング部材４１を嵌合した状態で、端子構造体９，１１を蓋部５の外側から近づけ、絶縁体２５の２つの貫通孔４３，４３と、蓋部５の貫通孔４５，４５を整合させて、端子構造体９，１１を蓋部５に押しつけた状態で、ネジ４７，４７の先端にナット４９，４９を螺合する。このように固定することによって、端子構造体９，１１の端子導体金具２３の内側端部２９は、ケース３の内側に向かって露出した状態となる。本実施の形態では、端子構造体９，１１の大部分はケース３の外側に配置されることになるため、ケース３内のスペースを蓄電素子群２の設置スペースとして有効に活用することができる。また、シールリング部材４１の防水効果によって、貫通孔１２，４５，４５から水がケース内に浸入することを防止することができる。
【００２８】
以上のように、上記実施の形態によれば、ケース３の外壁（蓋部５）に端子構造体９，１１が固定され、且つ、制御基板１５及びそれを覆うカバー部材１３も外壁に固定できるため、ケース内のスペースを広くすることが可能になる。しかも、絶縁体２５と外壁（蓋部５）の表面の間に防水シールとしてのシールリング部材４１を挟持させてあり、且つ、制御基板１５も防水構造のカバー部材１３に覆われているため、端子構造体９，１１とケース内の蓄電素子群２を電気的に接続するためにケースに形成した貫通孔１２、端子構造体固定用の貫通孔４５，４５及び制御基板１５と蓄電素子群２を接続するためにあいている貫通孔（図示せず）から、ケース３内に水が浸入することを防止することができる。
【００２９】
また、端子構造体９，１１をケース３の１つの壁部を構成する蓋部５に間隔をあけて配置し、同じ蓋部５に制御基板１５及びそれを覆うカバー部材１３も配置したため、蓄電モジュール１の外形寸法を小さくすることができる。
【００３０】
上記実施の形態では、蓋部５に端子構造体９，１１と制御基板１５及びそれを覆うカバー部材１３を固定したが、蓋部以外のケースの本体部を構成する壁部（側壁部）に、これらの部品を固定するようにしてもよいのは勿論である。
【００３１】
また上記実施の形態では、ネジ部材３３を雌ネジ部３５に螺合させて圧着端子３７を固定したが、端子導体金具２３の内側端部を雄ネジ部を備えた構造とし、この雄ネジ部に圧着端子３７を嵌合すると共にナットを螺合することにより、圧着端子を端子導体金具に固定するようにしてもよい。また端子導体金具２３の内側端部に係合部を設け、この係合部に電気的接続部材を構成するリード線の端部（接続部）を係合させた後、係合部に半田付けをしてもよいのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明によれば、ケースの外壁に正極端子構造体及び負極端子構造体が固定されるため、ケース内のスペースを広くすることが可能になる。しかも、絶縁体と外壁の表面の間に防水シールとしてのシールリング部材を挟持させてあるため、ケース内に水が浸入することを防止することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  蓄電モジュール
２  蓄電素子群
３  ケース
５  蓋部
７  本体部
８  フランジ部
９  正極端子構造体
１１  負極端子構造体
１２  貫通孔
１３  カバー部材
１５  制御基板
１７  発光表示手段
１９  ネジ
２１  脚部
２３  端子導体金具
２５  絶縁体
２７  外側端部
２９  内側端部
３１  リード線
３３  ネジ部材
３５  雌ネジ部
３６  ワッシャ
３７  圧着端子
３９  溝部
４１  シールリング部材
４３  貫通孔
４５  貫通孔
４７  ネジ
【図１】
2013143395.tif 000003
【図２】
2013143395.tif 000004
【図３】
2013143395.tif 000005