JP5687531B2 - ノイズ低減装置およびバスバーモジュール - Google Patents

Description

本発明は、電気ケーブルから輻射するノイズを低減するノイズ低減装置と、このノイズ低減装置を備えたバスバーモジュールに関する。

電気ケーブルに磁性コアを取り付けることにより、電気ケーブルの輻射ノイズを低減する技術がある。ここで、特許文献１では、電線と対向する磁性コアの面に、ゲル状の樹脂からなる弾性部材を充填しておき、弾性部材の変形力を用いて、磁性コアを電線に固定するようにしている。

また、特許文献２では、磁性コアのケースに対して、電気ケーブルを押さえ付ける部材を設けることにより、電気ケーブルの径が異なっていても、磁性コアを電気ケーブルに固定できるようにしている。

特開２００５−０１１９６１号公報 特開２００４−１９３３１６号公報

特許文献２では、ケーブルを押さえ付ける部材を設けた分だけ、ケースの構造が複雑になってしまう。また、特許文献１では、弾性部材によって挟まれる電線の径に応じて、弾性部材の形状を変更しなければならない。すなわち、互いに異なる径を有する電線の数だけ、互いに異なる形状の弾性部材を用意しておかなければない。

本願第１の発明であるノイズ低減装置は、磁性コアおよび弾性シートを有する。磁性コアは、電気ケーブルの外周を囲んでおり、電気ケーブルから輻射するノイズを低減する。弾性シートは、電気ケーブルに巻かれて電気ケーブルを囲んでおり、磁性コアの内周面および電気ケーブルの外周面の間に挟まれて弾性変形する。ここで、弾性変形に伴う弾性シートの復元力が、磁性コアおよび電気ケーブルに与えられている。

磁性コアおよび弾性シートの間には、耐摩耗性のシートが配置されている。耐摩耗性のシートを用いることにより、磁性コアおよび弾性シートの接触によって、弾性シートが摩耗してしまうのを防止することができる。

電気ケーブルに弾性シートを巻くときには、弾性シートの少なくとも一部を、互いに重ねることができる。これにより、磁性コアや電気ケーブルのサイズ（径）の関係が変化しても、磁性コアおよび電気ケーブルの間の隙間を、弾性シートによって埋めることができる。弾性シートとしては、例えば、発泡体を用いることができる。

磁性コアおよび弾性シートは、複数の電気ケーブルを囲むことができる。複数の電気ケーブルを用いるときには、粘着テープを用いて複数の電気ケーブルを束ねることができる。束ねられた複数の電気ケーブルに対して、弾性シートを巻き付けることができる。複数の電気ケーブルを束ねておくことにより、弾性シートを容易に巻き付けることができる。

また、粘着テープを用いることにより、電気ケーブルの長手方向において、複数の電気ケーブルを位置決めすることができる。例えば、各電気ケーブルの先端にコネクタが設けられているときには、複数の電気ケーブルの位置決めを行うことにより、コネクタの位置決めを行うことができる。これにより、コネクタを所定の接続位置に配置でき、コネクタを容易に接続することができる。

本願第２の発明であるバスバーモジュールは、複数のバスバーと、ホルダと、電気ケーブルとを有する。複数のバスバーは、複数の蓄電素子を電気的に接続するために用いられる。ホルダは、複数のバスバーを保持しており、樹脂などの絶縁材料で形成されている。電気ケーブルの一端は、ホルダに固定されており、電気ケーブルの他端側は、ホルダから突出している。このようなバスバーモジュールにおいて、本願第１の発明であるノイズ低減装置を用いることができる。

バスバーモジュールにおいて、複数の電気ケーブルを用いるときには、複数の電気ケーブルをノイズ低減装置の取り付け位置にガイドするガイド部をホルダに設けることができる。ガイド部を用いることにより、複数の電気ケーブルを一箇所にまとめることができ、複数の電気ケーブルに対してノイズ低減装置を容易に取り付けることができる。

本発明によれば、弾性変形させた弾性シートの復元力を用いて、磁性コアを電気ケーブルに固定することができ、電気ケーブルに対して磁性コアがずれてしまうのを抑制することができる。また、弾性シートは、電気ケーブルに対して巻かれるものであるため、径が互いに異なる電気ケーブルを用いるときでも、弾性シートの巻き付け状態を変更するだけで、磁性コアを電気ケーブルに固定することができる。

実施例１である電池スタックの外観図である。 実施例１であるバスバーモジュールの一部を示す上面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 実施例１において、磁性コアの構造を示す図である。 実施例１において、磁性コアの周辺構造を示す図である。 実施例１において、磁性コアの内側に配置される構造を示す図である。 実施例１において、電気ケーブルの配置状態を示す図である。 実施例１において、磁性コアの内側に配置される構造の一部分を示す拡大図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である電池スタックについて説明する。図１は、本実施例の電池スタックの外観図である。図１において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸であり、本実施例では、鉛直方向に相当する軸をＺ軸としている。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の関係は、他の図面においても同様である。

図１に示す電池スタック１は、パックケース（図示せず）に収容され、電池スタック１およびパックケースにより、電池パックが構成される。電池パックは、例えば、車両に搭載することができる。電池パックから出力された電気エネルギをモータ・ジェネレータによって運動エネルギに変換することにより、この運動エネルギを用いて車両を走行させることができる。また、車両を停止させたり、減速させたりするときには、車両の制動時に発生する運動エネルギをモータ・ジェネレータによって電気エネルギに変換することにより、この電気エネルギを電池パックに蓄えることができる。

電池スタック１は、Ｘ方向に並んで配置された複数の単電池（蓄電素子）１０を有する。単電池１０としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。電池スタック１を構成する単電池１０の数は、電池スタック１の要求出力等に基づいて適宜設定することができる。

本実施例では、複数の単電池１０をＸ方向に並べているが、これに限るものではない。具体的には、複数の単電池によって１つの電池モジュールを構成し、複数の電池モジュールをＸ方向に並べることができる。

単電池１０の上面には、正極端子１１および負極端子１２が設けられている。正極端子１１および負極端子１２は、単電池１０の内部に収容された発電要素と電気的に接続されている。発電要素は、充放電を行う要素であり、例えば、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に配置されたセパレータ（電解液を含む）とで構成することができる。正極端子１１は、発電要素の正極板と電気的に接続されており、負極端子１２は、発電要素の負極板と電気的に接続されている。

Ｘ方向で隣り合う２つの単電池１０の間には、スペーサ２０が配置されており、スペース２０は、例えば、樹脂で形成することができる。スペーサ２０は、単電池１０の表面にスペースを形成するために用いられ、このスペースは、単電池１０の温度調節に用いられる熱交換媒体の移動通路となる。

単電池１０が発熱しているときには、冷却用の熱交換媒体を、スペーサ２０および単電池１０の間に形成されたスペースに流すことにより、単電池１０の温度上昇を抑制することができる。単電池１０が過度に冷却されているときには、加温用の熱交換媒体を、スペーサ２０および単電池１０の間に形成されたスペースに流すことにより、単電池１０の温度低下を抑制することができる。

なお、本実施例では、スペーサ２０を配置しているが、スペーサ２０を省略することもできる。

Ｘ方向における電池スタック１の両端には、一対のエンドプレート３１が配置されている。拘束バンド３２は、Ｘ方向に延びており、拘束バンド３２の両端は、一対のエンドプレート３１に固定されている。拘束バンド３２の両端を一対のエンドプレート３１に固定することにより、一対のエンドプレート３１によって挟まれた複数の単電池１０に対して拘束力を与えることができる。

拘束力は、Ｘ方向において、単電池１０を挟む力である。単電池１０に拘束力を与えることにより、単電池１０の膨張等を抑制することができ、単電池１０の入出力特性が劣化するのを抑制することができる。

電池スタック１の上面には、２つの拘束バンド３２が配置され、電池スタック１の下面には、２つの拘束バンド３２が配置されている。拘束バンド３２を配置する位置は、適宜設定することができる。例えば、Ｙ方向における電池スタック１の両側面に対して、拘束バンド３２を配置することができる。

バスバーモジュール４０は、複数のバスバーと、複数のバスバーを保持するホルダ４３とを有する。図１では、バスバーモジュール４０として、ホルダ４３の外形だけを示しており、複数のバスバーを省略している。

バスバーモジュール４０のホルダは、樹脂などの絶縁材料で形成されている。バスバーは、Ｘ方向で隣り合う２つの単電池１０のうち、一方の単電池１０の正極端子１１と、他方の単電池１０の負極端子１２とに接続される。これにより、電池スタック１を構成する複数の単電池１０は、複数のバスバーによって電気的に直列に接続される。

次に、バスバーモジュール４０の構造について説明する。

図２は、バスバーモジュール４０の一部を示す上面図である。図２に示すように、バスバーモジュール４０は、バスバー４１，４２を有する。バスバー４１は、Ｘ方向における電池スタック１の一端に位置する単電池１０の電極端子（例えば、正極端子１１）と接続される。バスバー４１は、単電池１０の電極端子が貫通する開口部４１ａを有する。バスバー４１と接続される単電池１０の正極端子１１は、電池スタック１の正極端子となり、バスバー４１は、電池スタック１の充放電を行うための高圧ケーブルと接続されている。

図２には示していないが、Ｘ方向における電池スタック１の他端に位置する単電池１０の電極端子（例えば、負極端子１２）にも、バスバー４１に相当するバスバーが接続されている。このバスバーと接続される単電池１０の負極端子１２は、電池スタック１の負極端子となり、バスバーは、電池スタック１の充放電を行うための高圧ケーブルと接続されている。電池スタック１の正極端子および負極端子に接続された２つの高圧ケーブルは、負荷（例えば、上述したモータ・ジェネレータ）と電気的に接続される。

バスバー４２は、Ｘ方向で隣り合う２つの単電池１０のうち、一方の単電池１０の正極端子１１と、他方の単電池１０の負極端子１２とを電気的に接続する。バスバー４２は、正極端子１１および負極端子１２がそれぞれ貫通する２つの開口部４２ａを有する。

ホルダ４３は、樹脂などの絶縁材料で形成されており、バスバー４１，４２を保持している。Ｘ方向におけるホルダ４３の一端には、ガイド部４４が設けられている。ガイド部４４は、ホルダ４３に固定された３つの電気ケーブル５０を一箇所にまとめるために用いられる。

電気ケーブル５０としては、例えば、温度センサの出力信号をコントローラに送信するためのワイヤーハーネス、電流センサおよび電池スタック１を接続するためのワイヤーハーネス、電圧センサおよび電池スタック１を接続するためのワイヤーハーネスがある。

温度センサは、電池スタック１の温度を検出するために用いられ、電池スタック１の一箇所又は複数箇所に配置することができる。温度センサとしては、例えば、サーミスタを用いることができる。電流センサは、充放電時に電池スタック１に流れる電流値を検出するために用いられる。電圧センサは、電池スタック１又は単電池１０の電圧値を検出するために用いられる。ここで、２つ以上の単電池１０を１つのブロックとし、電池スタック１を複数のブロックに分けたときに、各ブロックの電圧値を電圧センサによって検出することができる。

本実施例では、３つの電気ケーブル５０を配置しているが、これに限るものではない。すなわち、電気ケーブル５０の数は、適宜設定することができる。電気ケーブル５０は、上述したワイヤーハーネスに限るものではなく、特定の電気信号を送信するために用いられる電気ケーブル５０であればよい。

図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図３に示すように、３つの電気ケーブル５０は、ガイド部４４の内側に収容される。ガイド部４４は、第１ガイド部４４ａおよび第２ガイド部４４ｂを有する。第１ガイド部４４ａは、３つの壁面で構成されており、第１ガイド部４４ａの内側に、３つの電気ケーブル５０が配置される。

３つの電気ケーブル５０が収容された第１ガイド部４４ａの外周には、粘着テープ４５が巻かれている。粘着テープ４５は、電気ケーブル５０が第１ガイド部４４ａから外れてしまうのを阻止する。第１ガイド部４４ａの上方には、第２ガイド部４４ｂが配置される。

ガイド部４４は、第１ガイド部４４ａからＸ方向に突出した第３ガイド部４４ｃを有する。３つの電気ケーブル５０は、第３ガイド部４４ｃの上面に沿って配置される。第３ガイド部４４ｃの先端には、Ｙ方向に延びるストッパ４４ｄが設けられている。

図２に示すように、第１ガイド部４４ａから突出した電気ケーブル５０には、磁性コア６１が固定されている。磁性コア６１は、３つの電気ケーブル５０を囲んでいる。磁性コア６１は、電気ケーブル５０から輻射されるノイズを低減する。磁性コア６１は、図４に示すように、２つに分割されており、分割された２つの磁性コア６１Ａ，６１Ｂは、３つの電気ケーブル５０を挟んでいる。電気ケーブル５０と対向する磁性コア６１の面は、曲面で構成されている。また、磁性コア６１の外面も曲面で構成されている。

第１結束バンド６２は、磁性コア６１の外周に沿って配置されており、分割された２つの磁性コア６１Ａ，６１Ｂを互いに固定するために用いられる。図５に示すように、第１結束バンド６２には第１締め具６３が設けられており、第１締め具６３は、第１結束バンド６２の両端の位置を変化させることができる。

第１締め具６３を操作することにより、第１結束バンド６２を磁性コア６１に対して締め付けたり、緩めたりすることができる。第１締め具６３は、第１結束バンド６２を締めたり、緩めたりすることができればよく、第１締め具６３の構造としては、公知の構造を適宜用いることができる。

図５に示すように、磁性コア６１から突出した３つの電気ケーブル５０には、第２結束バンド７１が巻かれている。具体的には、第２結束バンド７１は、３つの電気ケーブル５０および第３ガイド部４４ｃを囲んでいる。第２結束バンド７１には、第２締め具７２が設けられており、第２締め具７２は、第２結束バンド７１の両端の位置を変化させることができる。

第２締め具７２を操作することにより、第２結束バンド７１を電気ケーブル５０に対して締め付けたり、緩めたりすることができる。第２締め具７２は、第２結束バンド７１を締めたり、緩めたりすることができればよく、第２締め具７２の構造としては、公知の構造を適宜用いることができる。

第２結束バンド７１は、電気ケーブル５０の長手方向において、磁性コア６１と並んでいる。磁性コア６１が電気ケーブル５０に沿った方向にずれたときには、磁性コア６１は第２結束バンド７１に接触する。これにより、第２結束バンド７１は、磁性コア６１が第１結束バンド６２から外れてしまうのを阻止することができる。

本実施例において、第１結束バンド６２および第２結束バンド７１には、接続バンド７３が接続されており、第１結束バンド６２および第２結束バンド７１を一体的に取り扱うことができる。なお、第１結束バンド６２および第２結束バンド７１を、互いに分離させた状態で用いることもできる。

図２に示すように、第３ガイド部４４ｃの先端には、ストッパ４４ｄが形成されているため、第２結束バンド７１がＸ方向に移動したときには、第２結束バンド７１がストッパ４４ｄに接触する。これにより、ストッパ４４ｄは、第２結束バンド７１が許容量以上に移動してしまうのを阻止することができる。

次に、磁性コア６１の内側に配置される構造について説明する。

図６は、磁性コア６１の内側に配置された構造を示す図であり、磁性コア６１を含む部分のＹ−Ｚ断面図である。図６に示す３つの電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃのうち、２つの電気ケーブル５０Ａ，５０Ｂには、粘着テープ８１が巻かれている。図７には、粘着テープ８１を巻いた状態を示している。電気ケーブル５０Ａ，５０Ｂに粘着テープ８１を巻くことにより、電気ケーブル５０Ａ，５０Ｂを束ねることができる。本実施例では、電気ケーブル５０Ａ，５０Ｂの取り扱いを容易にするために、粘着テープ８１を用いているが、粘着テープ８１を省略することもできる。

３つの電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃおよび第３ガイド部４４ｃには、粘着テープ８２が巻かれている。粘着テープ８２を用いることにより、電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃを束ねることができるとともに、電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃを第３ガイド部４４ｃに固定することができる。

また、粘着テープ８２を用いることにより、電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃの長手方向において、３つの電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃを位置決めすることができる。各電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃの先端にコネクタが設けられているときには、所定の接続位置にコネクタを配置する必要がある。この場合には、粘着テープ８２を用いて、電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃの位置決めを行うことにより、コネクタを所定の接続位置に配置しやすくなる。

なお、本実施例では、電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃの取り扱いを容易にするために、粘着テープ８２を用いているが、粘着テープ８２を省略することもできる。

粘着テープ８２の外周には、長尺の弾性シート８３が巻かれている。図８は、磁性コア６１の内側に配置された構造の一部を示す拡大図である。弾性シート８３は、弾性変形するシートであり、弾性シート８３としては、例えば、日東電工株式会社製のエプトシーラー（登録商標）を用いることができる。エプトシーラーは、発泡体であり、弾性変形することができる。弾性シート８３は、粘着テープ８２の外周面（一部）と接触しており、３つの電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃおよび第３ガイド部４４ｃを囲んでいる。

本実施例では、粘着テープ８２の外周を一周するように、弾性シート８３が巻かれている。言い換えれば、長手方向における弾性シート８３の両端部が互いに接触するように、弾性シート８３が巻かれている。なお、弾性シート８３の少なくとも一部が重なるように、弾性シート８３を巻くこともできる。弾性シート８３を巻く回数を増やすほど、弾性シート８３が重なった部分の厚さを厚くすることができる。

磁性コア６１の内径と、磁性コア６１の内側に位置する電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃの配置スペースとを考慮して、弾性シート８３の巻き方を適宜設定することができる。例えば、電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃの配置スペースが、磁性コア６１の内径に相当するスペースと等しいときには、弾性シート８３を一周だけ巻けばよい。一方、電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃの配置スペースが、磁性コア６１の内径に相当するスペースよりも小さすぎるときには、弾性シート８３を複数回、巻くことができる。

本実施例では、３つの電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃを用いているが、例えば、１つの電気ケーブル５０を用いたときでも、電気ケーブル５０の径と、磁性コア６１の内径とを考慮して、弾性シート８３の巻き方を適宜設定することができる。電気ケーブル５０の径および磁性コア６１の内径の差が僅かであれば、弾性シート８３を一周だけ巻けばよい。一方、電気ケーブル５０の径および磁性コア６１の内径の差が大きすぎれば、弾性シート８３を複数回、巻くことができる。

磁性コア６１の内側に弾性シート８３を組み込んだとき、弾性シート８３は、弾性変形する。言い換えれば、巻き終わった後の弾性シート８３が磁性コア６１によって押し付けられて弾性変形するように、弾性シート８３が巻き付けられている。

弾性シート８３を弾性変形させることにより、弾性シート８３の復元力を、磁性コア６１や電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃに与えることができる。これにより、磁性コア６１を電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃに対して、ずれることなく取り付けることができる。具体的には、弾性シート８３を用いることにより、磁性コア６１が電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃの長手方向にずれるのを抑制したり、電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃの周りで磁性コア６１が回転するのを抑制したりすることができる。

電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃに対して磁性コア６１がずれるのを抑制することにより、磁性コア６１によるノイズの低減効果が変化してしまうのを防止することができる。すなわち、磁性コア６１によるノイズの低減効果を安定させることができる。

本実施例によれば、磁性コア６１の内側に形成されたスペースに対して、電気ケーブルの配置スペースが変化しても、弾性シート８３の巻き方を変えるだけでよい。すなわち、内径が一定である磁性コア６１を、径が異なる電気ケーブル５０に取り付けるときには、弾性シート８３の巻き方を変えるだけで、磁性コア６１を電気ケーブル５０に固定することができる。本実施例では、弾性シート８３の巻き方を変えるだけであるため、径が異なる電気ケーブル５０に応じて、弾性シート８３の形状を変更する必要はない。

また、磁性コア６１および電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃの間に、弾性シート８３が配置されているため、磁性コア６１が電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃに接触するのを防止できる。これにより、磁性コア６１が電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃの外面に傷を付けてしまうのを防止することができる。

弾性シート８３の外周面には、耐摩耗性を有するシート８４が巻かれている。ここで、弾性シート８３の弾性変形を許容するように、シート８４が巻かれている。具体的には、弾性シート８３が自然状態のままとなるように、シート８４が巻かれている。シート８４を巻いたときに、弾性シート８３を収縮させてしまうと、弾性シート８３の復元力を磁性コア６１および電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃに与え難くなってしまい、磁性コア６１を電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃに対して固定し難くなってしまう。

シート８４は、弾性シート８３および磁性コア６１の間に位置しており、弾性シート８３の外周面および磁性コア６１の内周面に接触している。シート８４としては、例えば、テサテープ株式会社製のテサテープを用いることができる。

磁性コア６１の内周面に、耐摩耗性を有するシート８４を配置することにより、磁性コア６１が電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃや弾性シート８３の外周面に接触して、電気ケーブル５０Ａ〜５０Ｃや弾性シート８３に傷が発生してしまうのを防止することができる。

１：電池スタック １０：単電池（蓄電素子）
１１：正極端子 １２：負極端子
２０：スペーサ ３１：エンドプレート
３２：拘束バンド ４０：バスバーモジュール
４１，４２：バスバー ４３：ホルダ
４４：ガイド部 ４４ａ：第１ガイド部
４４ｂ：第２ガイド部 ４４ｃ：第３ガイド部
４４ｄ：ストッパ ５０（５０Ａ〜５０Ｃ）：電気ケーブル
６１：磁性コア ６２：第１結束バンド
６３：第１締め具 ７１：第２結束バンド
７２：第２締め具 ８１，８２：粘着テープ
８３：弾性シート ８４：耐摩耗性のシート

Claims (7)

1. 電気ケーブルの外周を囲む磁性コアと、
   前記電気ケーブルに巻かれて前記電気ケーブルを囲んでおり、前記磁性コアの内周面および前記電気ケーブルの外周面の間に挟まれて弾性変形する弾性シートと、
   前記磁性コアおよび前記弾性シートの間に配置された耐摩耗性のシートと、を有し、
   前記弾性シートは、弾性変形に伴う復元力を前記磁性コアおよび前記電気ケーブルに与えることを特徴とするノイズ低減装置。
2. 前記弾性シートの少なくとも一部は、互いに重なっていることを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減装置。
3. 前記磁性コアおよび前記弾性シートは、複数の前記電気ケーブルを囲んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載のノイズ低減装置。
4. 前記複数の電気ケーブルを結束する粘着テープを有することを特徴とする請求項３に記載のノイズ低減装置。
5. 前記弾性シートは、発泡体であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のノイズ低減装置。
6. 複数の蓄電素子を電気的に接続するための複数のバスバーと、
   前記複数のバスバーを保持し、絶縁材料で形成されたホルダと、
   一端が前記ホルダに固定され、他端側が前記ホルダから突出する電気ケーブルと、
   請求項１から５のいずれか１つに記載のノイズ低減装置と、
   を有することを特徴とするバスバーモジュール。
7. 複数の前記電気ケーブルを有しており、
   前記ホルダは、前記複数の電気ケーブルを前記ノイズ低減装置の取り付け位置にガイドするガイド部を有することを特徴とする請求項６に記載のバスバーモジュール。

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