JP2020145087A - 電池配線モジュール及び電池パックアッセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ部品による電池セルとの干渉を抑えてバスバーと電圧検知端子とを接続できる電池配線モジュールを提供する。【解決手段】電池配線モジュール３０は、複数の電池セルの各電池端子２２，２３同士を接続するバスバー３４と、ボルト７１及びナット７２によりバスバー３４と締結されてバスバー３４と電気的に接続される電圧検知端子３２と、一端側に電圧検知端子３２が接続される電線３３と、バスバー３４、電線３３及び電圧検知端子３２を収容するハウジング３１と、を有する。バスバー３４は、電池端子２２，２３が接続される本体部６１と、電圧検知端子３２とボルト７１及びナット７２により締結される取付片６３を有する。取付片６３は、本体部６１に対して電池セルから離れる方向に位置して電圧検知端子３２とボルト７１及びナット７２により締結される。【選択図】図２

Description

本発明は、電池配線モジュール及び電池パックアッセンブリに関する。

例えば特許文献１に開示されるように、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両において、走行駆動用の電源として搭載される高圧の電池パックには、電池配線モジュールが装着されている。電池配線モジュールでは、電圧検知端子が電池パックを構成する複数の電池セル同士を接続するバスバーと接続されている。このような電池配線モジュールでは、電池セルから電池端子としてのスタッドボルトに対してボルトやナット等のねじ部品によってスタッドボルト、バスバー及び電圧検知端子を接続している。

特開２０１３−１６３８２号公報

ところで、電池端子とバスバーとの接続において、ボルトやナット等のねじ部品による締結に代えて、レーザ溶接することが考えられる。このような場合、電圧検知端子とバスバーとを別途ねじ部品によって締結する必要があるが、ねじ部品が電池セルなどと干渉する虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ねじ部品による電池セルとの干渉を抑えてバスバーと電圧検知端子とを接続できる電池配線モジュール及び電池パックアッセンブリを提供することにある。

本開示の電池配線モジュールは、複数の電池セルの各電池端子同士を接続するバスバーと、ねじ部品により前記バスバーと締結されて前記バスバーと電気的に接続される電圧検知端子と、一端側に前記電圧検知端子が接続される電線と、前記バスバー、前記電線及び前記電圧検知端子を収容するハウジングと、を有し、前記バスバーは、前記電池端子が接続される本体部と、前記電圧検知端子と前記ねじ部品により締結される取付片を有し、前記取付片は、前記本体部に対して前記電池セルから離れる方向に位置して前記電圧検知端子と前記ねじ部品により締結される。

上記課題を解決する電池パックアッセンブリは、複数の電池セルを含む電池パックと、該電池パック上に設けられる電池配線モジュールとを有し、前記電池配線モジュールは、前記複数の電池セルの電池端子同士を接続するバスバーと、該バスバーとねじ部品により締結されて前記バスバーと電気的に接続される電圧検知端子と、一端側に前記電圧検知端子が接続される電線と、前記バスバー、前記電線及び前記電圧検知端子を収容するハウジングと、を有し、前記バスバーは、前記電池端子が接続される本体部と、該本体部から延出するとともに前記電圧検知端子と前記ねじ部品により締結される取付片と、を有し、前記取付片は、前記本体部に対して前記電池セルから離れる方向に位置して前記電圧検知端子と前記ねじ部品により締結される。

本発明の電池配線モジュール及び電池パックアッセンブリによれば、ねじ部品による電池セルとの干渉を抑えてバスバーと電圧検知端子とを接続できる。

一実施形態における電池パックアッセンブリの斜視図。 同実施形態における電池配線モジュールの部分拡大斜視図。 同実施形態における電池配線モジュールの部分拡大斜視図。 同実施形態における電池配線モジュールの部分側面図。 同実施形態における電池配線モジュールの部分上面図。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
本開示の電池配線モジュールは、
［１］複数の電池セルの各電池端子同士を接続するバスバーと、ねじ部品により前記バスバーと締結されて前記バスバーと電気的に接続される電圧検知端子と、一端側に前記電圧検知端子が接続される電線と、前記バスバー、前記電線及び前記電圧検知端子を収容するハウジングと、を有し、前記バスバーは、前記電池端子が接続される本体部と、前記電圧検知端子と前記ねじ部品により締結される取付片を有し、前記取付片は、前記本体部に対して前記電池セルから離れる方向に位置して前記電圧検知端子と前記ねじ部品により締結される。

上記態様によれば、取付片は、本体部に対して電池セルから離れる方向に位置して電圧検知端子とねじ部品により締結されるため、取付片と電池セルとの間を十分に離してねじ部品と電池セルとの干渉を抑えてバスバーと電圧検知端子とを接続できる。

［２］前記電線は、前記取付片と前記電池セルとの間に配索されることが好ましい。この態様によれば、取付片と電池セルとの間に電線が配索されるため、取付片と電池セルとの間を結ぶ方向と直交する方向への大型化を抑えることができる。

［３］前記ハウジングは、前記ねじ部品と前記電線との間を隔てる隔壁部を有することが好ましい。この態様によれば、ねじ部品と電線との干渉が抑えられ、電線の損傷を抑えることができる。隔壁部を樹脂等の絶縁材料で構成することで電線とねじ部品との間の絶縁性能を維持できる。

［４］前記ハウジングは、前記電線の移動を規制する内側壁部と外側壁部とを有し、前記隔壁部は、前記内側壁部から前記外側壁部に向かって延出形成され、前記外壁部は、前記隔壁部と対向する部位に切欠き部を有することが好ましい。この態様によれば、切欠き部を有することで、外側壁部から電線を容易に配索することができ、作業性向上に寄与できる。

また、本開示の電池パックアッセンブリは、
［５］複数の電池セルを含む電池パックと、該電池パック上に設けられる電池配線モジュールとを有し、前記電池配線モジュールは、前記複数の電池セルの電池端子同士を接続するバスバーと、該バスバーとねじ部品により締結されて前記バスバーと電気的に接続される電圧検知端子と、一端側に前記電圧検知端子が接続される電線と、前記バスバー、前記電線及び前記電圧検知端子を収容するハウジングと、を有し、前記バスバーは、前記電池端子が接続される本体部と、該本体部から延出するとともに前記電圧検知端子と前記ねじ部品により締結される取付片と、を有し、前記取付片は、前記本体部に対して前記電池セルから離れる方向に位置して前記電圧検知端子と前記ねじ部品により締結される。

上記態様によれば、取付片は、本体部に対して電池セルから離れる方向に位置して電圧検知端子とねじ部品により締結されるため、取付片と電池セルとの間を十分に離してねじ部品と電池セルとの干渉を抑えてバスバーと電圧検知端子とを接続できる。

［本開示の実施形態の詳細］
以下、電池配線モジュール及び電池パックアッセンブリの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１に示すように電池パックアッセンブリ１０は、電池パック２０と、電池パック２０の上面に積層される電池配線モジュール３０とを有する。
電池パック２０は、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されるものであり、車両の走行用モータに電力を供給する。電池パック２０は、充電状態や車両の運転状態に応じて、走行用モータや発電用モータからの電力の供給を受ける。

電池パック２０は、略直方体状の複数の電池セル２１が一方向に並んで設けられる。以下の説明において電池セル２１が並ぶ方向をＸ軸方向として説明する。また、電池パック２０と電池配線モジュール３０との積層方向である上下方向をＹ軸方向として説明し、Ｘ軸方向と直交する方向、且つ、Ｙ軸方向と直交する方向をＺ軸方向として説明する。

各電池セル２１は、Ｘ軸と直交する方向に面する側面に一対の電池端子２２，２３を有する。電池端子２２は正極端子である。電池端子２３は負極端子である。
各本実施形態の電池パック２０は、前記電池セル２１の電池端子２２，２３が同方向（Ｙ軸方向の一方側）を向くように設けられる。このとき、Ｘ軸方向において隣接する電池セル２１の内、一方の電池セル２１の電池端子２２と他方の電池セル２１の電池端子２３とが隣り合っている。すなわち、各電池セル２１は、電池セル２１の並ぶ方向であるＸ軸方向において、電池端子２２と電池端子２３とが交互に入れ替わるように並べられている。

図１〜図５に示すように、電池配線モジュール３０は、ハウジング３１と、複数の電圧検知端子３２と、複数の電線３３と、複数のバスバー３４とを有する。
ハウジング３１は、例えば、電池セル２１が並ぶ方向であるＸ軸方向の寸法が、Ｚ軸方向の寸法よりも長い形状となっている。一例として、ハウジング３１のＸ軸方向の寸法は３６０ｍｍ程度である。また、ハウジング３１のＺ軸方向の寸法は１３５ｍｍ程度である。また、ハウジング３１のＹ軸方向の寸法は３０ｍｍ程度である。なお、これらの寸法は電池パックアッセンブリ１０の仕様等に応じて適宜変更可能である。

ハウジング３１は、その上側が開口された形状をなし、図示しないカバーによってその開口が閉塞されるものである。ハウジング３１は、例えば樹脂部材で構成される。
図２〜図５に示すように、ハウジング３１は、バスバー３４の本体部６１を収容するバスバー収容部４１と、電線３３を収容する電線収容部５１と、を有する。

バスバー収容部４１は、Ｘ軸方向に複数（本実施形態では７個）並ぶように設けられる。また、バスバー収容部４１は、ハウジング３１のＹ軸方向両側において、それぞれ複数（計１４個）設けられる。

バスバー収容部４１は、底部４２と、底部４２の周囲を覆う４つの壁部４３，４４，４５，４６とを有する。各バスバー収容部４１の底部４２は、それぞれ電池セル２１の電池端子２２，２３を挿通可能な貫通孔４２ａを２つ有する。２つの貫通孔４２ａの内の一方には、電池端子２２が挿通される。２つの貫通孔４２ａの内の他方には、前記電池端子２２を有する電池セル２１とＸ軸方向において隣り合う電池セル２１の電池端子２３が挿通される。

壁部４３は、底部４２の側縁部の内、ハウジング３１におけるＺ軸方向中央側（内側）からＹ軸方向に延出するように設けられる。
壁部４４は、底部４２の側縁部の内、前記壁部４４とＺ軸方向において対向するとともにハウジング３１におけるＺ軸方向外側からＹ軸方向に延出するように設けられる。

壁部４５は、底部４２の側縁部の内、ハウジング３１におけるＸ軸方向の一方側からＹ軸方向に延出するように設けられる。
壁部４６は、底部４２の側縁部の内、前記壁部４５とＸ軸方向において対向するとともに、ハウジング３１におけるＸ軸方向の他方側からＹ軸方向に延出するように設けられる。

各バスバー収容部４１には、バスバー３４の本体部６１が収容されている。
本実施形態のバスバー３４は、Ｘ軸方向に長い矩形板状の本体部６１と、本体部６１から延出するように形成された接続片６２と、接続片６２の先端に設けられる取付片６３と、を有する。

図５に示すように、本体部６１は、Ｙ軸方向視でバスバー収容部４１の底部４２よりも小さい形状である。本体部６１は、Ｘ軸方向に並ぶ２つの電池セル２１の電池端子２２，２３に対して例えばレーザ溶接によって接続される。すなわち、電池セル２１は、バスバー３４によって隣り合う電池端子２２，２３を接続することでＸ軸方向において並ぶ正極端子と負極端子とが直列接続される。

バスバー３４の接続片６２は、本体部６１の側縁からＺ軸方向外側に延出する第１延出部６２ａと、第１延出部６２ａの先端からＹ軸方向において電池セル２１から遠ざかる方向（上方向）に延出する第２延出部６２ｂとを有する。第２延出部６２ｂの先端には取付片６３が設けられる。

取付片６３は、第２延出部６２ｂの先端からＺ軸方向外側に延出するように設けられる。ここで、取付片６３は、Ｙ軸方向において電池セル２１から遠ざかる方向に延出する第２延出部６２ｂの先端に設けられるため、取付片６３と本体部６１とはＹ軸方向においてずれた位置に設けられることとなる。より詳しくは、取付片６３は、本体部６１に対してＹ軸方向において電池セル２１から遠ざかる方向に位置して電池セル２１と十分に離れている。

図２〜図５に示すように、電線収容部５１は、ハウジング３１の外縁部分に位置する第１電線収容部５２及び第２電線収容部５６を有する。第１電線収容部５２及び第２電線収容部５６は、バスバー収容部４１と隣接している。

第１電線収容部５２は、ハウジング３１においてＸ軸方向一方の端部側に形成される。第１電線収容部５２は、Ｚ軸方向に延びる底部５３と、底部５３のＸ軸方向両側端部から上方に延出する内側壁部５４及び外側壁部５５とを有する。第１電線収容部５２の内側壁部５４は、複数のバスバー収容部４１の内でＸ軸方向の一方側の端部のバスバー収容部４１の壁部４６を兼ねている。

第２電線収容部５６は、ハウジング３１においてＺ軸方向の端部のそれぞれに形成される。第２電線収容部５６は、底部５３から連続してＸ軸方向に延びる底部５７と、底部５７のＺ軸方向両側から上方に延出する内側壁部５８及び外側壁部５９とを有する。第２電線収容部５６の内側壁部５８は、バスバー収容部４１の壁部４４を兼ねている。なお、本実施形態の第２電線収容部５６の底部５７は、バスバー収容部４１の底部４２並びに第１電線収容部５２の底部５３と同一平面上に位置している。

第１電線収容部５２並びに第２電線収容部５６は、その底部５３，５７側に電線３３が配索されている。電線３３には、その先端に電圧検知端子３２が接続される。
図２〜図５に示すように電圧検知端子３２は、平板状の端子本体３２ａと、端子本体３２ａから連続するバレル部３２ｂとを有する。電圧検知端子３２は、端子本体３２ａ及びバレル部３２ｂが並ぶ方向において長い形状である。バレル部３２ｂは、電線３３の芯線と電気的に接続される。電線３３の基端側には図示しない電池監視ＥＣＵとコネクタを介して接続される。

電圧検知端子３２の端子本体３２ａは、ボルト７１及びナット７２によって取付片６３とねじ締結される。これにより、前記電池監視ＥＣＵは、電池セル２１の電圧監視が可能となっている。

図２〜図５に示すように、電圧検知端子３２は、取付片６３にねじ締結された状態で電圧検知端子３２の長手方向が電線３３の配索方向である第２電線収容部５６の長手方向（電池配線モジュール３０の長手方向）と一致している。このとき、電圧検知端子３２は、Ｙ軸方向において第２電線収容部５６上に位置する。これにより、電圧検知端子３２による電池配線モジュール３０のＺ軸方向における大型化が抑えられる。

また、本実施形態のハウジング３１は、第２電線収容部５６の内側壁部５８から外側壁部５９側に向かってＺ軸方向に延出する隔壁部８０を有する。隔壁部８０は、Ｙ軸方向において電線３３と取付片６３（ボルト７１及びナット７２）との間に位置する。ここで、前述したようにハウジング３１は樹脂部材で構成されるため、隔壁部８０によって電線３３の絶縁性が確保されている。

隔壁部８０は、略板状をなし、ボルト７１及びナット７２とＹ軸方向において重なる位置に窪み部８１を有する。窪み部８１は、窪み部８１のＸ軸方向両側の側縁部８２よりもＹ軸方向においてボロと７１及びナット７２と離れる方向に窪んだ形状となっている。換言すると、窪み部８１のＹ軸方向における長さ（厚さ）Ｔ１は、側縁部８２のＹ軸方向における長さ（厚さ）Ｔ２よりも薄い。これにより、ボルト７１と隔壁部８０との干渉が抑えられている。

また、本実施形態のハウジング３１を構成する外側壁部５９は、隔壁部８０とＺ軸方向において対向（対応）する位置に切欠き部８５を有する。切欠き部８５は、外側壁部５９をＹ軸方向において電池セル２１側（下方）に切り欠いた形状である。換言すると、切欠き部８５は、外側壁部５９のＹ軸方向上端部（反電池セル２１側の端部）よりもＹ軸方向下側に切り欠かれた形状となっている。

また、本実施形態のハウジング３１を構成する内側壁部５４と外側壁部５５とは、Ｘ軸方向において重なる位置に切欠き部５４ａ，５５ａを有する。切欠き部５４ａ，５５ａを設けることで、電線３３を第１電線収容部５２に配索する際に、作業者の指等が接触することが抑えられ、作業性向上に寄与できる。

本実施形態の作用を説明する。
本実施形態の電池配線モジュール３０は、複数の電池セル２１を有する電池パック２０上に配置される。電池配線モジュール３０の電圧検知端子３２は、Ｘ方向に並ぶ電池セル２１の正極端子・負極端子同士を接続するバスバー３４と接続される。電圧検知端子３２には電線３３の一端が接続され、電線３３の他端は図示しない電池監視ＥＣＵと接続される。電池監視ＥＣＵは、電池セル２１の電圧監視が可能となっている。

本実施形態の効果を記載する。
（１）取付片６３は、本体部６１に対して電池セル２１から離れる方向に位置して電圧検知端子３２とねじ部品としてのボルト７１及びナット７２により締結されるため、取付片６３と電池セル２１との間を十分に離してボルト７１及びナット７２と電池セル２１との干渉を抑えてバスバー３４と電圧検知端子３２とを接続できる。

（２）取付片６３と電池セル２１との間に電線３３が配索されるため、取付片６３と電池セル２１との間を結ぶ方向（Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｚ軸方向）への大型化を抑えることができる。

（３）隔壁部８０によりボルト７１及びナット７２と電線３３との干渉が抑えられ、電線３３の損傷を抑えることができる。隔壁部８０を樹脂等の絶縁材料で構成することで電線３３とボルト７１及びナット７２との間の絶縁性能を維持できる。

（４）切欠き部８５を有することで、外側壁部５５から電線３３を容易に配索することができ、作業性向上に寄与できる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記実施形態では、外側壁部５９に切欠き部８５を設ける構成としたが、切欠き部８５を省略した構成を採用してもよい。また、切欠き部８５のように一部のみを切り欠くのではなく、その全体を切り欠いてもよい。すなわち外側壁部５９の略全体をＹ軸方向において低くした構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、ハウジング３１に隔壁部８０を設ける構成としたが、省略した構成を採用してもよい。
・上記実施形態では、電線３３を取付片６３と電池セル２１との間に配索したが、電線３３の配索位置は適宜変更してもよい。

・上記実施形態では、電圧検知端子３２の長手方向を第２電線収容部５６の長手方向と同方向（Ｘ軸方向）としたが、これに限らず、適宜変更してもよい。
以下の記述には、限定のためでなく理解の補助の目的で代表的な実施形態のいくつかの部材番号が付されている。

・いくつかの非限定的な実装例に従う電池配線モジュールは、各々が電池端子（２２）を有する複数の電池セル（２１）と、前記複数の電池セル（２１）のうち少なくとも２つの隣接する電池セル（２１）の電池端子（２２，２３）同士を接続するバスバー（３４）と、ねじ部品（７１，７２）により前記バスバー（３４）と締結されて前記バスバー（３４）と電気的に接続される電圧検知端子（３２）と、前記電圧検知端子（３２）と接続されて検知電圧信号を伝送する電線（３３）と、前記バスバー（３４）、前記電線（３３）及び前記電圧検知端子（３２）を収容する合成樹脂製のハウジングと、を有することができる。前記バスバー（３４）は、前記電池端子が接続される本体部（６１）と、該本体部（６１）から延出するとともに前記電圧検知端子（３２）と前記ねじ部品（７１，７２）により締結されて前記電圧検知端子（３２）と電気的に接続される取付片（６３）とを有する金属製ワンピース品であり得る。前記バスバー（３４）の側面視において、前記本体部（６１）は、第１の高さに広がる板面を有しており、前記バスバー（３４）の側面視において、前記取付片（６３）は前記第１の高さとは異なる第２の高さに広がる板面を有しており、前記バスバー（３４）の平面視において前記取付片（６３）と前記本体部（６１）とは重なっていない。

・上記実施形態の全ての構成要素が本発明にとって必須ではなく、いくつかの構成要素は省略することができる。

１０…電池パックアッセンブリ
２０…電池パック
２１…電池セル
２２，２３…電池端子
３０…電池配線モジュール
３１…ハウジング
３２…電圧検知端子
３３…電線
３４…バスバー
５８…内側壁部
５９…外側壁部
６１…本体部
６３…取付片
７１…ボルト（ねじ部品）
７２…ナット（ねじ部品）
８０…隔壁部
８５…切欠き部

Claims (5)

1. 複数の電池セルの各電池端子同士を接続するバスバーと、ねじ部品により前記バスバーと締結されて前記バスバーと電気的に接続される電圧検知端子と、一端側に前記電圧検知端子が接続される電線と、前記バスバー、前記電線及び前記電圧検知端子を収容するハウジングと、を有し、
   前記バスバーは、前記電池端子が接続される本体部と、該本体部から延出するとともに前記電圧検知端子と前記ねじ部品により締結される取付片と、を有し、
   前記取付片は、前記本体部に対して前記電池セルから離れる方向に位置して前記電圧検知端子と前記ねじ部品により締結される、電池配線モジュール。
2. 前記電線は、前記取付片と前記電池セルとの間に配索されている、請求項１に記載の電池配線モジュール。
3. 前記ハウジングは、前記ねじ部品と前記電線との間を隔てる隔壁部を有することを特徴とする請求項２に記載の電池配線モジュール。
4. 前記ハウジングは、前記電線の移動を規制する内側壁部と外側壁部とを有し、
   前記隔壁部は、前記内側壁部から前記外側壁部に向かって延出形成され、
   前記外側壁部は、前記隔壁部と対向する部位に切欠き部を有する、請求項３に記載の電池配線モジュール。
5. 複数の電池セルを含む電池パックと、該電池パック上に設けられる電池配線モジュールとを有し、
   前記電池配線モジュールは、前記複数の電池セルの電池端子同士を接続するバスバーと、該バスバーとねじ部品により締結されて前記バスバーと電気的に接続される電圧検知端子と、一端側に前記電圧検知端子が接続される電線と、前記バスバー、前記電線及び前記電圧検知端子を収容するハウジングと、を有し、
   前記バスバーは、前記電池端子が接続される本体部と、該本体部から延出するとともに前記電圧検知端子と前記ねじ部品により締結される取付片と、を有し、
   前記取付片は、前記本体部に対して前記電池セルから離れる方向に位置して前記電圧検知端子と前記ねじ部品により締結される、電池パックアッセンブリ。