JP5491712B2 - 自動車の高電圧バッテリ - Google Patents

Description

本発明は、自動車の高電圧バッテリに関連する。

従来の高電圧バッテリ・パックは、電気的に相互連結された複数の電池モジュールを含み得る。これらの電気的な相互連結は、電池モジュールに着脱不能に取り付けられる、或いは、トルク・プリベリング機構（torque prevailing features）を備えたねじ付きファスナーを用いて電池モジュールに着脱可能に取り付けられる場合がある。

しかしながら、従来構造の前者においては、取り外しが出来ないので、サービス性（リペアビリティ）に劣るという問題点が存在している。その一方で、従来構造の後者においては、取り外しは可能であるがそれに起因して、部品点数、重量、及び占有スペースが増大するおそれがあり、また、連結部における連結が緩んで伝達トルク損失が発生するおそれがあり、更には、実際の組立て作業及び／又は分解作業が困難となりがちであるという問題点が存在している。

本発明は、上述の問題点に鑑み、部品点数削減、重量低減、省スペース、連結に起因するトルク損失の低減、及び、組立て及び／又は分解の作業容易性向上を含む、幾つかの利点を有する、自動車の高電圧バッテリを提供することを目的とする。

本発明の実施形態は、自動車の高電圧バッテリの形態を取り得る。本発明の高電圧バッテリは、電気バス（電気母線、或いは、バス・バー）、第一端子を有する第一電力蓄積モジュール、及び、第二端子を有する第二電力蓄積モジュールを含む。ここで、第一端子は、電気バスの所定部位を収容して保持するように構成される。また、第二端子は、電気バスの別の部位を収容して保持するように構成される。第一端子は、保持力を用いて、電気バスの所定部位を保持する。第一端子は、電気バスを収容するように構成される雌型部を含む。電気バスは、第一端子の雌型部に収容されるように構成される雄型部を含む。電気バスは、開口を含む一方、雌型部は、開口と係合する突起を含み、又は、雌型部は、凹部を含む一方、電気バスは、凹部と係合する突起を含む。第一端子は、突起が開口又は凹部と係合することによって、電気バスの所定部位を保持する。第一端子は、電気バスが第一モジュールに対して第一方向及び第二方向の何れかに移動することによって第一端子に保持されるのを可能にするように、更に構成される。第一端子は、第一端子に対する電気バスの移動を規制するように構成される機構を含む。上記機構は、電気バスを第一端子に対して位置決めするガイドを備える。ガイドは、突起と開口又は凹部とを含む。電気バスは導電性のバーにより形成される。第一端子は、折り曲げられた金属板により形成される。

本発明の実施形態は、自動車の第一電力蓄積モジュールの第一端子を、自動車の第二電力蓄積モジュールの第二端子に、電気的に連結する方法の形態を取り得る。本発明の方法は、電気バスの所定部位を第一端子に挿入する工程、及び、電気バスの別の部位を第二端子に挿入する工程を含み、その第一端子は電気バスの所定部位を保持し、その第二端子は電気バスの別の部位を保持する。

本発明の実施形態の幾つかは、型打ちされて折り曲げられた一枚の金属板で作ったばね仕掛けのクリップを備える。型打ちされた金属板の輪郭は、（例えば図4に28にて示されるように）一端にフィンを有する長方形であり得る。その金属板に切込みを入れることにより保持突起が形成される場合があり、プロジェクション溶接を可能とすべくその金属板に窪みが形成される場合もある。金属板の底部は、電池モジュールの露出面にプロジェクション溶接され得る。

本発明の他の実施形態は、保持突起よりも大きな開口を備えたバス・バー（bus bar、電気バス）を備える。バス・バーは、保持突起を有するバッテリ端子の雌型部内に挿入され得る。保持突起は、開口と係合することによって保持力が生成され、バス・バーがバッテリ端子から外れて変位するのを防止する。換言すると、この構成によって、バッテリ端子に対するバス・バーの移動が効果的に規制され得る。

図1は、高電圧バッテリ10の一部における分解組立図である。電池モジュール12a乃至12fの配列が、モジュール・ハウジングを取り除いた状態で示されている。電池モジュール12a及び12bは、共通のハウジング（不図示）によって共に覆われており、電池モジュール12c及び12dは、共通のハウジング（不図示）によって共に覆われており、そして、電池モジュール12e及び12fは、共通のハウジング（不図示）によって共に覆われている。電池モジュール12a乃至12fの各々は四方向（すなわち紙面に向かって上下左右）の何れか一つに向けられている。電池モジュール12a及び12eは第一方向に向けられ、電池モジュール12b及び12fは第二方向に向けられ、電池モジュール12cは第三方向に向けられ、電池モジュール12dは第四方向に向けられる。例えば電池モジュールの数が六つ以外のような、他の実施形態においては、電池モジュールは上述とは異なった配列にて構成され得る。

電池モジュール12a乃至12fの各々は、電気的に直列に連結された電池（電気化学電池）14を含む。そういうものとして、電池モジュール12a乃至12fの各々は、陽極及び陰極を含む。これら陽極及び陰極（すなわち、ある電池モジュールの陽極、及び、別の電池モジュールの陰極）は、バス・バー16を介して、電気的に連結される。図1の実施形態において、電池モジュール12a、12c、及び12eは、例えば棒材のようなバス・バー16を介して互いに電気的に連結され、電池モジュール12b、12d、及び12fは、バス・バー16を介して互いに電気的に連結され、電池モジュール12e及び12fはバス・バー16を介して互いに電気的に連結される。例えば電池モジュール12a及び12bがバス・バー16を介して互いに電気的に連結されるような、他の実施形態においては、電池モジュールは、必要に応じて適宜、電気的に連結され得る。

図2は、図1の電池モジュール12eの斜視図である。電池モジュール12eは、クリップ状バス・バー端子18を含む。電池モジュール12eの陽極に設けられたクリップ状バス・バー端子18は、電池モジュール12eの陰極に設けられたクリップ状バス・バー端子に対して、90°回転した方向に向けられている。クリップ状バス・バー端子18は、バス・バー16（図1参照）が、矢印によって示されるような二つの方向（図2においては、陽極側では紙面に向かって下方及び右方、陰極側では紙面に向かって上方及び左方）の何れかに移動することによって、クリップ状バス・バー端子18に例えばパチッと嵌るように挟まれることを可能にする。

図3Aは、図2のクリップ状バス・バー端子18の斜視図である。底部20が、電池モジュール12eの陽極又は陰極の一方に電気的に連結される。図3Aの実施形態において、底部20は、溶接位置22において、電池モジュール12eにプロジェクション溶接されている。代替実施形態において、底部20は、電池モジュール12eに対して、シーム溶接される、或いは、別のやり方で取り付けられる場合がある。例えば突起のようなバス・バー保持機構24が、後述されるように、バス・バー16の開口26（図1参照）の一つにて収容される。止め具28は、クリップ状バス・バー端子18に一旦挟まれたバス・バー16の移動を制限する。そういうものとして、バス・バー保持機構24及び／又は止め具28は、クリップ状バス・バー端子18に対して、バス・バー16を位置決めする。

図3Bは、図3Aのクリップ状バス・バー端子18の側面図である。圧縮力付与部30が、バス・バー16がクリップ状バス・バー端子18に挟まれるときに、バス・バー16（図1参照）に対する圧縮力を供給する。例えば、圧縮力付与部30とバス・バー16との間が締まりばめとなるように、クリップ状バス・バー端子18の高さHは、バス・バー16の厚みよりも小さく設定されている。

図4は、図3Aのクリップ状バス・バー端子18を製造するのに使用される、例えば型打ちされた金属板のような素材片（すなわち折り曲げ加工される前の状態）である。破線は、クリップ状バス・バー端子18を形成すべく、素材片が折り曲げられる折り目を示す。更に、バス・バー保持機構24は、例えば素材片に切込みを入れて、押し出されることによって形成される。

図5は、高電圧バッテリ110の一部における上面図である。上述してきた図面における参照番号に対して、その参照番号が100だけ相違する構成要素は、例えば高電圧バッテリ10及び高電圧バッテリ110のように、必ずしも同一ではないものの、類似した記述内容を有していることを表す。電池モジュール132は各々、電池モジュール132内にて電池（不図示）に電気的に連結される、それぞれ一対のクリップ状バス・バー端子118を有する。

バス・バー116は、矢印にて示されるように、それらを所定位置に（反時計回りに）回転させることによって、電池モジュール132のクリップ状バス・バー端子118と電気的に連結する。ガイド機構134は、バス・バー116を、バス・バー端子118に対して所定位置にガイドするのを促進する。突起136は、例えば、クリップ状バス・バー端子118の凹部138（図6参照）に係合することによって、バス・バー116を所定位置にガイドするのを更に促進する。換言すると、この構成によって、クリップ状バス・バー端子118に対するバス・バー116の移動が効果的に規制され、バス・バー116がクリップ状バス・バー端子118に対して位置決めされ得る。上述したように、クリップ状バス・バー端子118は、バス・バー116を所定位置に保持するばね力を供給する。

図6は、図5のクリップ状バス・バー端子118の側方から見た断面図である。凹部138は、例えば打抜き加工（或いはプレス加工）によって、形成され得る。

図7A及び7Bは、図6のクリップ状バス・バー端子118の上面図である。図7Aは、クリップ状バス・バー端子118が、領域140において、電池モジュール132（図5参照）にプロジェクション溶接される場合があることを示す。図7Bは、クリップ状バス・バー端子118が、領域142において、電池モジュール132にシーム溶接される場合もあることを示す。例えば固着されるような代替実施形態においては、クリップ状バス・バー端子118は、必要に応じて適宜、電池モジュール132に取り付けられ得る。

図8A乃至8Dは、種々の製造段階におけるバス・バー116の斜視図である。図8Aは、長方形の棒材としてのバス・バー116を示す。図8Bは、切削加工及び打抜き加工（或いはプレス加工）後の、ガイド機構134及び突起136を備えたバス・バー116を示す。図8Cは、曲げ加工後のバス・バー116を示す。図8Dは、口広げ加工後のバス・バー116を示す。以上のように、これら一連の製造過程によって、ガイド機構134及び突起136が形成される。

図9は、自動車推進用の高電圧バッテリ210の一部における側面図である。バス・バー端子244は、電池モジュール212aに電気的に連結される。クリップ状バス・バー端子218は、電池モジュール212bに電気的に連結される。バス・バー216は、電池モジュール212a及び212bを電気的に連結する。バス・バー216は、例えば上述したような圧縮力を用いて、バス・バー端子244を挟む雌型端部246を含む。クリップ状バス・バー端子218は、例えば上述したようなばね力を用いて、バス・バー216の雄型端部248を挟む。

上述したように、クリップ状バス・バー端子218は、バス・バー216が、電池モジュール212bに対して二つ以上の方向の何れかに移動することによって、クリップ状バス・バー端子218に挟まれるのを可能にする。同様に、バス・バー216は、雌型端部246が、電池モジュール212aに対して二つ以上の方向の何れかに移動することによって、バス・バー端子244を挟むのを可能にする。上述の実施形態においては、バス・バーは導電性のバー（金属板）にて形成されているが、導電性のケーブルによって形成されることも可能である（参考例）。

上述した高電圧バッテリの構成は、部品点数削減、重量低減、省スペース、連結に起因するトルク損失の低減、及び、組立て及び／又は分解の作業容易性向上を含む、幾つかの利点を提供し得る。また、本発明のバス・バー端子は何れの部位においても同一形状のものを使用することが出来るので、バス・バー端子の部品点数を極小限に抑えることが出来るという優れた効果も内在している。

本発明の実施形態を示して記述してきたが、これらの実施形態は、本発明の実行可能な形態の全てを示し、そして記述することを意図したものではない。逆に、明細書中で使用される単語は、限定というよりも寧ろ説明するためのものであり、本明細書の技術思想と範囲から逸脱することなく、種々の変更がなされ得ることが理解される。

例示的な高電圧バッテリの一部における分解組立図である。 図1の高電圧バッテリにおける電池モジュールの斜視図である。 図2の電池モジュールにおけるクリップ状バス・バー端子の斜視図である。 図3Aのクリップ状バス・バー端子の側面図である。 図3Aのクリップ状バス・バー端子を製造するのに使用される素材片の上面図である。 例示的な高電圧バッテリの一部における上面図である。 図5のクリップ状バス・バー端子の側方から見た断面図である 図6のクリップ状バス・バー端子の第一例の上面図である。 図6のクリップ状バス・バー端子の第二例の上面図である。 長方形の棒材としての、図5のバス・バーの斜視図である。 切削加工及び打抜き加工後の、図5のバス・バーの斜視図である。 曲げ加工後の、図5のバス・バーの斜視図である。 口広げ加工後の、図5のバス・バーの斜視図である。 例示的な自動車推進用の高電圧バッテリの一部における側面図である。

10、110、210 高電圧バッテリ
12a〜12f、132、212a、212b 電池モジュール
14 電池
16、116、216 バス・バー
18、118、218 クリップ状バス・バー端子
24 バス・バー保持機構
26 開口
28 止め具
30 圧縮力付与部
134 ガイド機構
136 突起
138 凹部
244 バス・バー端子
246 雌型端部
248 雄型端部

Claims (1)

1. 自動車の高電圧バッテリであって、
   電気バス、
   第一端子、及び、該第一端子に電気的に連結される第一電気化学電池を有する第一モジュール、並びに、
   第二端子、及び、該第二端子に電気的に連結される第二電気化学電池を有する第二モジュール、を備え、
   上記第一端子は、上記電気バスの所定部位を収容して保持するように構成され、そして、
   上記第二端子は、上記電気バスの別の部位を収容して保持するように構成され、
   上記第一端子は、上記電気バスを収容するように構成される雌型部を含み、
   上記電気バスは、上記第一端子の上記雌型部に収容されるように構成される雄型部を含み、
   上記電気バスは、開口を含む一方、上記雌型部は、上記開口と係合する突起を含み、又は、上記雌型部は、凹部を含む一方、上記電気バスは、上記凹部と係合する突起を含み、
   上記第一端子は、上記突起が上記開口又は上記凹部と係合することによって、上記電気バスの所定部位を保持し、
   上記第一端子は、上記電気バスが上記第一モジュールに対して第一方向及び第二方向の何れかに移動することによって上記第一端子に保持されるのを可能にするように、更に構成され、
   上記第一端子は、上記第一端子に対する上記電気バスの移動を規制するように構成される機構を含み、
   上記機構は、上記電気バスを上記第一端子に対して位置決めするガイドを備え、
   上記ガイドは、上記突起と上記開口又は上記凹部とを含み、
   上記電気バスは導電性のバーにより形成され、
   上記第一端子は、折り曲げられた金属板により形成される高電圧バッテリ。
   

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