JP5953051B2

JP5953051B2 - 電池パック用バスバーモジュール

Info

Publication number: JP5953051B2
Application number: JP2012015261A
Authority: JP
Inventors: 茂之小笠原; 隆雄庄子; 真一柳原; 宙生太田; 賢二江藤
Original assignee: Toyota Motor Corp; Yazaki Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Yazaki Corp
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2032-01-27
Also published as: US8858244B2; JP2013157119A; US20130196521A1; CN103227302B; CN103227302A

Description

本発明は、電池パック用バスバーモジュールに係り、具体的には複数の電池を直列接続する複数のバスバーが収容された樹脂製のバスバー収容部と、バスバー収容部の開口を覆う樹脂製のカバー部との接合部に発生する異音を防止する技術に関する。

電気自動車やハイブリッドカー等の電動機を駆動する直流電源として、複数の電池を直列接続してなる電池パック（組電池又は電池ユニットとも称する。）が用いられる。このような電池パックは、特許文献1に記載のように、複数の電池の正極と負極を隣り合せて交互に配置して束ね、隣り合う電池の正極と負極間をそれぞれバスバーと称される導体で直列に順次接続して電池集合体を形成し、必要に応じて筐体に収容して用いられる。また、電池パックを構成する複数の電池を直列接続する複数のバスバーは、絶縁性を有する樹脂製の箱状のバスバー収容部に収納して電池パックに取り付けられる。そして、箱状のバスバー収容部の開口側に露出されたバスバーを保護するために、箱状のバスバー収容部の電池配列方向の一方の側縁にヒンジ連結された開閉可能な樹脂製のカバー部を備えたバスバーモジュールが用いられている。

カバー部は、例えば、特許文献１又は同文献の従来技術に示されるように、バスバー収容部の開口の電池配列方向に延在する一方の側縁にヒンジ連結された樹脂製の板状に形成され、バスバー収容部の開口を開閉可能に覆うようになっている。また、バスバー収容部の開口を覆った状態でカバー部をバスバー収容部に係止するため、バスバー収容部の開口の電池配列方向の他方の側縁に第１の係合部を設け、第１の係合部に対応させてカバー部に第２の係合部を設け、第１の係合部と第２の係合部を互いに係合させて、カバー部をバスバー収容部の開口を覆った状態で係止するロック部を備えて構成されている。

特開２０００‐３３３３４３号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載されているバスバーモジュールは、電池パックに装着して自動車等の車両に搭載した場合、外部からの振動を受けたときにカバー部とバスバー収容部との接合部において発生する異音を防止することについて配慮されていない。

本発明が解決しようとする課題は、電池パック用バスバーモジュールのバスバー収容部とそのカバー部との接合部で発生する異音を防止することにある。

上記課題を解決する本発明は、正極と負極を交互に隣り合せて配列された複数の電池を直列接続する複数のバスバーが収容された開口を有する樹脂製のバスバー収容部と、該バスバー収容部の開口の電池配列方向の一方の側縁にヒンジ連結されて前記バスバー収容部の開口を開閉可能に覆う樹脂製のカバー部と、前記バスバー収容部の開口の電池配列方向の他方の側縁に設けられた第１の係合部と、該第１の係合部に対応させて前記カバー部に設けられた第２の係合部とを有し、前記第１の係合部と前記第２の係合部を互いに係合させて、前記カバー部が前記バスバー収容部の開口を覆う位置で係止するロック部を備えてなる電池パック用バスバーモジュールにおいて、前記カバー部から前記バスバー収容部に向けて突出させて前記バスバー収容部に当接するリブを、前記ロック部から電池配列方向に離れた位置に形成し、該リブの突出高さを、該リブが前記バスバー収容部に当接した位置で、前記カバー部の第２の係合部が前記バスバー収容部の第１の係合部に係止しない高さであって、前記バスバー収容部の開口を前記カバー部で覆う押圧力で前記リブを支点とする前記カバー部の撓み変形により第２の係合部が第１の係合部に係止する高さに設定されていることを特徴とする。

このように構成することにより、第１と第２のロック部を係止させる際に、カバー部によりバスバー収容部の開口を閉止するように両者間に押圧力を加えると、まず先に、カバー部に突出されたリブがバスバー収容部に当接する。さらに押圧力を増加するとリブを支点としてカバー部が弾性変形により撓み、カバー部の第２の係合部がバスバー収容部の第１の係合部に係止する位置までカバー部が撓んだ位置でロック部が係止することになる。ロック部が係止した状態におけるカバー部の弾性変形に応じて、リブとバスバー収容部との当接部に押し付け力が作用して、カバー部がバスバー収容部に強固に当接される。これにより、外部からバスバーモジュールに振動が加えられても、リブによってバスバ−収容部とカバー部との隙間が確保されるから、それらが接離を繰り返すことによる異音の発生を防止できる。また、リブがロック部から電池配列方向に離れた位置に形成されているから、比較的小さな押圧力でカバー部を撓ませることができるので、カバーの閉止操作の作業性を向上できる。

この場合において、カバー部を、バスバー収容部の開口を覆う形状の板部材の側縁の適宜位置に、バスバー収容部に向けて垂下された側壁を有する箱状に形成し、側壁の下端にバスバー収容部に当接するリブを形成するとともに、リブから電池配列方向に離れた位置の側壁にロック部の第２の係合部を形成することが好ましい。これによれば、カバー部の弾性力を大きくすることができるから、異音を発生するのを防止する能力を大きくすることができる。

また、ロック部に作用する弾性力はカバー部の弾性力に依存するから、リブの高さは、ロック部とリブの離間寸法及びカバー部の弾性の少なくとも一方に応じて設定することができる。

本発明によれば、電池パック用バスバーモジュールのバスバー収容部とそのカバー部との間で発生する異音を防止することができる。

本発明の一実施形態のバスバーモジュールの平面図である。図１のバスバーモジュールのII‐II線における矢視断面図である。図１のバスバーモジュールのIII‐III線における矢視断面図である。図１の実施形態のロック部のIV‐IV線における矢視断面の拡大図である。図１の実施形態のリブのV‐V線における矢視断面図の拡大図である。本発明のバスバーモジュールが適用される電池パックの一例の矢視図である。

本発明の一実施形態のバスバーモジュールを図１〜図６を参照して説明する。本実施形態のバスバーモジュールを、図６に示す一例の電池パックに適用したものとして説明する。図６に示すように、電気自動車やハイブリッドカー等の電動機を駆動する直流電源として用いる電池パック１は、複数の電池２の正極（＋）３と負極（−）４を交互に隣り合せて配列してバインド部材等により束ね、それらの複数の電池２を直列接続して形成される。例えば、要求される直流電圧に応じた直列数の電池２を厚み方向に複数配列して電池パック１を形成している。図６の例では、各電池２の各電極３、４は、それぞれ上部から突出された柱状電極であり、電池パック１の両端の一方の電池２の正極３と他方の電池２の負極４をそれぞれ総電極とし、それらに挟まれる電池２の隣り合う正極３と負極４の柱状電極をそれぞれ導体であるバスバー５により直列に接続して電池パック１が形成される。

電池パック１に用いられる複数のバスバー５は、電池パック１の配列方向に沿って各電池２の両側に設けられた電極に合わせて２つの群Ａ、Ｂに分けられ、それぞれの群のバスバー５は樹脂製のバスバー収容部６Ａ、６Ｂに形成された図示していない凹所に収容されて係止突起などにより保持されている。バスバー収容部６Ａ、６Ｂは、それぞれ各電池２の柱状電極を収容可能に箱状に形成されている。つまり、バスバー収容部６Ａ、６Ｂの底板に柱状電極が挿通可能な穴が形成され、正極３と負極４の一対の柱状電極をバスバー５に形成された一対の穴５aに挿入し、柱状電極の外周面に形成された図示していないねじにナットを螺合してバスバー５を柱状電極に電気的に接続するようになっている。

ここで、図１〜図５を参照して、本実施形態の特徴部であるバスバー収容部６Ａ、６Ｂとカバー部７Ａ、７Ｂから構成されるバスバーモジュール８の詳細構成について説明する。なお、バスバー収容部６Ａとカバー部７Ａ及びバスバー収容部６Ｂとカバー部７Ｂは、基本的に同様に形成されていることから、説明を簡単にするためにバスバー収容部６Ａとカバー部７Ａとについて説明し、バスバー収容部６Ｂとカバー部７Ｂについてはバスバー収容部６Ａとカバー部７Ａとの相違点を中心に説明する。

図１及び図２に示すように、バスバー収容部６Ａは複数の連結部材９及び配索部材１０を有して、バスバー収容部６Ｂと一体に形成されている。バスバー収容部６Ａは、電池パック１の上面に載置される底板１１と、底板１１の電池配列方向に延在する長手方向の両側縁から起立して形成される側壁１２と、短手方向の両側縁から起立して形成される側壁１３を有して、樹脂により箱状に形成されている。底板１１には、隣り合せて配列された複数の電池２の正極３と負極４を直列接続する複数のバスバー５が収容される凹所が形成されている。また、バスバー収容部６Ａの図において左端に総電極の負極４に接続される出力端子１４が設けられ、図において右端に総電極の正極３に接続される出力端子１５が設けられている。出力端子１５は、バスバーモジュール８の右端の電池２の正極３に電気的に接続されている。

カバー部７Ａは、バスバー収容部６Ａと一体形成され、バスバー収容部６Ａの開口を覆う形状の板部材２１と、板部材２１の側縁の適宜位置に、バスバー収容部６Ａに向けて垂下された側壁２２、２３を有する箱状に形成されている。また、板部材２１の電池配列方向に延在された一方の側縁の側壁２２の下端は、ヒンジ２４を介してバスバー収容部６Ａに連結されている。これにより、カバー部７Ａはバスバー収容部６Ａの開口を開閉可能に回動されるようになっている。さらに、板部材２１の電池配列方向に延在された他方の側縁の側壁２３の下端には、バスバー収容部６Ａの側壁１２の上面１２ａに当接するリブ２５が形成されている。これにより、リブ２５を除く部位のカバー部７Ａの側壁２３の下端とバスバー収容部６Ａとの間に全体にわたって隙間が形成される。さらに、リブ２５の位置から電池配列方向に離れた位置の側壁２３にロック部３０を構成する第２の係合部２６が設けられている。

ロック部３０は、カバー部７Ａをバスバー収容部６Ａの開口を閉止する位置で係止するように形成されている。すなわち、図３に示すように、バスバー収容部６Ａの側壁１２に設けられた第１の係合部である三角状の突起３１と、突起３１に対応させてカバー部７Ａの側壁２３に設けられた第２の係合部である門型の係合部３２とを有して形成されている。つまり、図４のロック部３０の断面図に示すように、突起３１はバスバー収容部６Ａの側壁１２に設けられ、図において上部から下方に向けて突出高さが高くなる断面が三角状の突起３１である。一方、係合部３２は、一対の脚部３２ａがカバー部７Ａの側壁２３に固定され、一対の脚部２２ａの下端に渡して形成されたはり部３２ｂを有して門型に形成されている。なお、ロック部３０の構成は、突起と凹所とを弾性力を利用して係合させることにより、バスバー収容部６Ａとカバー部７Ａを係止してバスバー収容部６Ａの開口を閉止する構造であれば、本実施形態の構成に限定されるものではない。

また、本実施形態では、バスバー収容部７Ａ及びカバー部６Ａは、電池配列方向にそれぞれ２つのブロックに分割して形成されている。バスバー収容部６Ａの２つのブロックは、電池の配列方向に伸縮可能な可撓性を有する連結部材１６を介して連結されている。また、カバー部７Ａの２つのブロックは、電池配列方向にのみスライド可能に形成された連結部材２６を介して連結されている。バスバー収容部６Ａの連結部材１６と、カバー部７Ａの連結部材２６は、電池配列方向の位置を互いに１ブロック分ずらして配置されている。

ここで、本実施形態の特徴部に係るリブ２５の高さと、ロック部３０の門型の係合部３２のはり部３２ｂと突起３１の係止位置との関係について説明する。まず、カバー部７Ａをバスバー収容部６Ａの開口を閉止する方向（図３の矢印３６方向）に回動すると、リブ２５がバスバー収容部６Ａの側壁１２の上面１２ａに当接する。このとき、ロック部３０のはり部３２ｂの上面は、バスバー収容部６Ａの側壁１２に設けられた三角状の突起３１の下面位置よりも上方に位置しているから、ロック部３０は係止されない。次いで、ロック部３０位置のカバー部７Ａの板部材２１の上面をさらに図３の矢印３６方向に押し下げると、カバー部７Ａがリブ２５を支点として下方に撓み、はり部３２ｂの上面が三角状の突起３１の下面よりも下方に押し下げられる。この過程で、門型の係合部３２が弾性変形して突起３１を乗り上げた後、はり部３２ｂの上面が弾性力により突起３１の下面側に進入して、はり部３２ｂが突起３１の下面側に係止することにより、ロック部３０が係止する。これにより、カバー部７Ａの撓み量に応じてリブ２５がバスバー収容部６Ａの側壁１２の上面１２ａに強固に押し付けられる。その結果、外部から振動がバスバーモジュール８に加えられても、リブ２５がバスバー収容部６Ａに強固に押し付けられるから、バスバ−収容部６Ａとカバー部７Ａの側壁２３との隙間が確保されるから、それらが接離を繰り返すことによる異音の発生を防止できる。

すなわち、本実施形態によれば、リブ２５の突出高さを、リブ２５がバスバー収容部６Ａに当接した位置で、カバー部７Ａの第２の係合部である門型の係合部３２がバスバー収容部６Ａの第１の係合部である三角状の突起３１に係止しない高さに形成されていることを特徴とする。これにより、係合部３２を突起３１に係止させる際に、カバー部７Ａによりバスバー収容部６Ａの開口を閉止するように両者間に押圧力を加えると、まず先に、カバー部７Ａに突出されたリブ２５がバスバー収容部６Ａに当接する。さらに押圧力を増加するとリブ２５を支点としてカバー部７Ａが弾性変形により撓み、カバー部７Ａの係合部３２がバスバー収容部６Ａの突起３１に係止する位置までカバー部７Ａが撓んだ位置でロック部３０が係止することになる。ロック部３０が係止した状態におけるカバー部７Ａの弾性変形に応じた応力がリブ２５とバスバー収容部６Ａとの当接部に作用して、カバー部７Ａがバスバー収容部６Ａに強固に押し付けられるから、外部からバスバーモジュール８に振動が加えられても、リブ２５がバスバー収容部６Ａに強固に押し付けられ、バスバ−収容部６Ａとカバー部７Ａとの隙間が確保されるとともに、それらが接離を繰り返すことによる異音の発生を防止できる。また、リブ２５がロック部３０から電池配列方向に離れた位置に形成されているから、比較的小さな押圧力でカバー部７Ａを撓ませることができるので、カバー部７Ａの閉止操作の作業性が向上する。

また、本実施形態によれば、カバー部７Ａを、バスバー収容部６Ａの開口を覆う形状の板部材２１と、板部材２１の側縁の適宜位置にバスバー収容部６Ａに向けて垂下された側壁２２、２３を有する箱状に形成し、側壁２３にロック部３０を構成する門型の係合部３２と、リブ２５を形成しているので、カバー部７Ａの弾性力を大きくすることができ、異音を発生するのを防止する能力を大きくすることができる。

また、ロック部３０に作用する弾性力はカバー部７Ａの弾性力に依存するから、リブ２５の高さは、ロック部３０とリブ２５の離間寸法及びカバー部６Ａの弾性の少なくとも一方に応じて設定することが好ましい。

６Ａ、６Ｂバスバー収容部
７Ａ、７Ｂカバー部
８バスバーモジュール
９連結部材
１０配索部材
１１底板
１２、１３側壁
１６連結部材
２１板部材
２２、２３側壁
２４ヒンジ
２５リブ
３０ロック部
３１突起
３２係合部
３２ａ脚部
３２ｂはり部

Claims

正極と負極を交互に隣り合せて配列された複数の電池を直列接続する複数のバスバーが収容された開口を有する樹脂製のバスバー収容部と、該バスバー収容部の開口の電池配列方向の一方の側縁にヒンジ連結されて前記バスバー収容部の開口を開閉可能に覆う樹脂製のカバー部と、前記バスバー収容部の開口の電池配列方向の他方の側縁に設けられた第１の係合部と、該第１の係合部に対応させて前記カバー部に設けられた第２の係合部とを有し、前記第１の係合部と前記第２の係合部を互いに係合させて、前記カバー部が前記バスバー収容部の開口を覆う位置で係止するロック部を備えてなる電池パック用バスバーモジュールにおいて、
前記カバー部から前記バスバー収容部に向けて突出させて前記バスバー収容部に当接するリブを、前記ロック部から電池配列方向に離れた位置に形成し、該リブの突出高さは、該リブが前記バスバー収容部に当接した位置で、前記カバー部の第２の係合部が前記バスバー収容部の第１の係合部に係止しない高さであって、前記バスバー収容部の開口を前記カバー部で覆う押圧力で前記リブを支点とする前記カバー部の撓み変形により第２の係合部が第１の係合部に係止する高さに設定されていることを特徴とする電池パック用バスバーモジュール。
前記カバー部は、前記バスバー収容部側に窪みを有する箱状に形成され、箱状の側壁に前記ロック部の第２の係合部と前記リブが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック用バスバーモジュール。
前記リブの高さは、前記ロック部の第２の係合部と前記リブの離間寸法及び前記カバー部の弾性の少なくとも一方に応じて設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック用バスバーモジュール。