JP7132179B2

JP7132179B2 - バスバーモジュール

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Publication number: JP7132179B2
Application number: JP2019112849A
Authority: JP
Inventors: 裕太郎岡▲崎▼; 真一柳原
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2022-09-06
Anticipated expiration: 2039-06-18
Also published as: CN112103452A; CN112103452B; EP3754747A1; EP3754747B1; JP2020205185A; US20200403207A1; US11424515B2

Description

本発明は、バスバーモジュールに関する。

例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車等の各種車両に搭載される電源装置は、電池集合体を構成する複数の単電池の電極に接続されるバスバーと、バスバーを収容するとともにバスバー等から延びる電線の配索経路を規制するケースとを有するバスバーモジュールを備えている（例えば、特許文献１参照）。バスバーモジュールのバスバーは、ケースに設けられた板状の支持部によって下面側から支持され、各単電池の電極に対してナットによって締結される。

特開２０１１－６５８６３号公報

ところで、電池集合体へバスバーモジュールを組付ける際に、バスバーに対してケースの支持部の位置がずれてバスバーの支持が不安定となると、単電池の電極へのバスバーの締結作業性が低下してしまう。また、バスバーに対して支持部が大きくずれると、バスバーにおける単電池の電極への締結箇所へ支持部が入り込み、締結状態が不安定となるおそれがあった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池集合体を構成する単電池の電極に対してバスバーを円滑かつ安定的に固定して電気的に接続することが可能なバスバーモジュールを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係るバスバーモジュールは、下記（１）～（３）を特徴としている。
（１）複数の単電池で構成された電池集合体に組付けられるケースと、
前記ケースに支持され、前記電池集合体の前記単電池の電極に電気的に接続される導電性金属板からなるバスバーと、
を備えるバスバーモジュールであって、
前記バスバーは、
前記単電池の複数の前記電極を電気的に接続固定するための複数の電気接続部と、
前記電気接続部の間に形成され、前記単電池から離れる方向へ突出する複数の凸型部と、
を有し、
前記ケースは、
前記バスバーが収容されるバスバー収容部と、
前記バスバー収容部に収容される前記バスバーの前記凸型部内に配置されて前記凸型部の裏面に当接して前記バスバーを支持する支持部と、
を有し、
前記支持部は、前記電気接続部の配列方向へ張り出すベース部を有し、前記ベース部は、両側面の少なくとも一部が、前記電気接続部の配列方向から見て、前記凸型部の内側面に対して重なり合う
ことを特徴とするバスバーモジュール。
（２）前記ベース部は、前記凸型部の内部に入り込み、前記凸型部の突出側と反対側の面が、前記バスバーにおける前記電極への接続固定側の面よりも前記凸型部の突出側へ配置されている
ことを特徴とする（１）に記載のバスバーモジュール。
（３）前記バスバーは、３箇所以上の前記電気接続部が等間隔に形成されるとともに、
前記電気接続部の間にそれぞれ前記凸型部が形成され、
前記ケースは、前記バスバー収容部に収容される前記バスバーのそれぞれの前記凸型部に対応する前記支持部を備える
ことを特徴とする（１）または（２）に記載のバスバーモジュール。

上記（１）の構成のバスバーモジュールによれば、電池集合体へ組付ける際に、バスバーに対してケースの支持部が位置ずれしても、バスバーの凸型部の内側面に支持部のベース部の側面の少なくとも一部が当接することで、過剰な位置ずれを抑制することができる。これにより、バスバーの電気接続部を単電池の電極へ円滑かつ安定的に固定し、良好な接続信頼性を得ることができる。
上記（２）の構成のバスバーモジュールによれば、バスバーに対してケースの支持部が位置ずれした際に、バスバーの凸型部の内側面にベース部の側面全体を確実に当接させて過剰な位置ずれを抑制することができる。
上記（３）の構成のバスバーモジュールによれば、３箇所以上の電気接続部の間の凸型部を支持するそれぞれの支持部のベース部によってバスバーに対する過剰な位置ずれを確実に抑制することができる。

本発明によれば、電池集合体を構成する単電池の電極に対してバスバーを円滑かつ安定的に固定して電気的に接続することが可能なバスバーモジュールを提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本実施形態に係るバスバーモジュール及び電池集合体の斜視図である。図２は、本実施形態に係るバスバーモジュールの平面図である。図３は、バスバー収容部及びバスバーの斜視図である。図４は、電池集合体の単電池の電極にナットによって締結されて組付けられるバスバーモジュールの断面図である。図５は、電池集合体の単電池の電極に締結されて組付けられたバスバーモジュールの概略断面図である。図６は、バスバーに対してケースの支持部に位置ずれが生じた状態を示すバスバーモジュールの概略断面図である。図７は、参考例を説明する図であって、図７（ａ）はバスバーモジュールの概略断面図、図７（ｂ）はバスバーに対してケースの支持部に位置ずれが生じた状態におけるバスバーモジュールの概略断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るバスバーモジュール及び電池集合体の斜視図である。

図１に示すように、本実施形態に係るバスバーモジュール１０は、電池集合体１の上部に組付けられて電源装置２を構成する。電源装置２は、電動モータを用いて走行する電気自動車や、エンジンと電動モータを併用して走行するハイブリッド自動車等の各種車両に搭載されて用いられ、電動モータに動力を供給するものである。

電池集合体１は、一方向に沿って一列に配列され且つ互いに固定された複数の単電池３で構成されている。各単電池３は、直方体状の電池本体４と、この電池本体４の上面の一端寄り及び他端寄りからそれぞれ突出して設けられた一対の電極５と、を備えている。一対の電極５のうち一方は正極であり、他方は負極である。

各単電池３は、電池本体４が互いに接するように配列されている。電池集合体１は、互いに隣り合う４個の単電池３毎に電極５の極が揃えられており、この電極５の極が揃えられた４個の単電池３で一つの電池セットＢＳとされている。本例では、４個の単電池３からなる４つの電池セットＢＳを備えており、互いに隣接する単電池３の電池セットＢＳは、電極５の極が互い違いとなるように配置されている。

一対の電極５は、それぞれ、導電性の金属により形成されている。電極５は、板状の座板部６と、この座板部６の中心に立設された円柱状の極柱７とを有している。極柱７は、外周に雄ねじが形成されており、後述するナット６０が締結される。

図２は、本実施形態に係るバスバーモジュールの平面図である。
図２に示すように、バスバーモジュール１０は、ケース２０と、バスバー５０とを備えている。バスバーモジュール１０は、単電池３の各電池セットＢＳを直列に接続する。

ケース２０は、例えば、合成樹脂等によって一体に成形されており、複数のバスバー収容部２１を有している。

バスバー収容部２１は、複数の単電池３の配列方向に沿って二列に並べられている。バスバー収容部２１は、周壁部２２を有する枠体からなり、このバスバー収容部２１内にバスバー５０が収容される。

ケース２０は、バスバー収容部２１の配列に沿う二つの支持梁部２４を有しており、バスバー収容部２１は、それぞれ支持梁部２４に連結されて支持されている。二つの支持梁部２４は、ブリッジ部２５によって並列に連結されている。

一方の支持梁部２４には、電線配索溝部３１が設けられている。電線配索溝部３１は、上方側が開放された樋状に形成されている。また、他方の支持梁部２４の端部には、サーミスタ装着部２８が形成されており、このサーミスタ装着部２８には、単電池３の温度を検出するサーミスタ（図示略）が装着される。

支持梁部２４同士を連結するブリッジ部２５には、上方側が開放された樋状の電線配索溝部３２が設けられており、この電線配索溝部３２は、電線配索溝部３１に連設されている。

また、それぞれのバスバー収容部２１及びサーミスタ装着部２８には、上方側が開放された樋状の電線配索溝部３３が連設されている。一方の列のバスバー収容部２１に連設された電線配索溝部３３は、一方の支持梁部２４の電線配索溝部３１に連設され、他方の列のバスバー収容部２１及びサーミスタ装着部２８に連設された電線配索溝部３３は、ブリッジ部２５の電線配索溝部３２に連設されている。

ケース２０の電線配索溝部３１，３２，３３には、バスバー５０に電気的に接続される電圧検出用の電線（図示略）やサーミスタから延びる電線（図示略）が収容される。そして、これらの電線は、一方の支持梁部２４の電線配索溝部３１の端部から引き出され、電圧監視回路及び温度監視回路を備えた回路基板（図示略）に接続される。

図３は、バスバー収容部及びバスバーの斜視図である。図４は、電池集合体の単電池の電極にナットによって締結されて組付けられるバスバーモジュールの断面図である。図５は、電池集合体の単電池の電極に締結されて組付けられたバスバーモジュールの概略断面図である。

図３～図５に示すように、ケース２０のバスバー収容部２１に収容されるバスバー５０は、長尺に形成されている。バスバー５０は、導電性金属板に対して打抜き加工及び曲げ加工を行うことで形成されている。バスバー５０は、複数の電気接続部としての締結孔５１を有している。これらの締結孔５１は、電池集合体１の単電池３の配列方向に沿う電極５のピッチと同一ピッチで形成されている。締結孔５１は、電極５の極柱７の外径よりも僅かに大きな内径を有している。そして、これらの締結孔５１には、電極５の極柱７が挿通される。このバスバー５０の締結孔５１に通された電極５の極柱７には、ナット６０が螺合されて締め付けられる。これにより、バスバー５０における締結孔５１の縁部が電極５の座板部６とナット６０とで挟持された状態で締結（固定）され、バスバー５０と電極５とが電気的に接続される。

また、バスバー５０は、隣接する締結孔５１の間に凸型部５２を有している。凸型部５２は、上方へ突出する凸形状に形成されており、互いに対向する一対の側板部５３と、側板部５３の上縁に連設する上板部５４とを有している。

バスバー５０を収容する枠体からなるバスバー収容部２１は、一対の長辺部４１と、一対の短辺部４２とから構成されており、短辺部４２が、長辺部４１の両端に連設されている。このバスバー収容部２１は、複数の支持部４３を有している。これらの支持部４３は、長辺部４１に架け渡されるように一体に形成されており、バスバー収容部２１の長手方向に間隔をあけて配置されている。

支持部４３は、板状に形成されており、その上縁部は、断面視で円弧状に形成されている。支持部４３は、バスバー収容部２１に収容されるバスバー５０の締結孔５１の配列方向と直交する方向に延在されている。支持部４３は、板状に形成されたベース部４５に立設されている。ベース部４５は、支持部４３の下縁部において、両側方へ張り出すように一体に形成されている。支持部４３は、ベース部４５よりも幅狭に形成されている。支持部４３の幅寸法Ｗ１は、バスバー５０に形成された凸型部５２の側板部５３の内側面同士の間隔Ｗ２よりも小さくされている。

この支持部４３は、バスバー収容部２１に対して上方側からバスバー５０を収容させた状態で、バスバー５０の凸型部５２の略中央における下方側で、凸型部５２の内部に配置される。そして、支持部４３は、凸型部５２の上板部５４の裏面に当接してバスバー５０を支持する。また、図５に示すように、バスバー収容部２１にバスバー５０が収容された状態で、ベース部４５は、凸型部５２の内部に入り込み、凸型部５２の突出側と反対側の面である底面４５ｂが、バスバー５０における電極５への締結側の面である下面５０ａよりも凸型部５２の突出側である上方側に配置されている。これにより、バスバー収容部２１にバスバー５０が収容された状態で、支持部４３のベース部４５は、その両側面４５ａが、バスバー５０の電極５への締結方向と直交する方向から見て、凸型部５２の内側面５３ａに対して重なり合っている。

また、バスバー収容部２１は、長辺部４１に複数の係止爪４６を有しており、バスバー収容部２１に対して上方側からバスバー５０を収容した際に、バスバー５０の周縁が係止爪４６で係止される。これにより、バスバー５０は、その凸型部５２が支持部４３によって支持された状態でバスバー収容部２１に対して抜け止めされる。

上記構造のバスバーモジュール１０を電池集合体１に組付けるには、バスバーモジュール１０を電池集合体１の上部に載置させ、バスバー５０の締結孔５１に単電池３の電極５の極柱７を挿し込む。

次に、バスバー５０の締結孔５１に挿し込んだ電極５の極柱７にナット６０を螺合させて締め付けて締結させる。

これにより、バスバー５０における締結孔５１の縁部が電極５の座板部６とナット６０とで挟持され、バスバー５０と電極５とが電気的に接続される。

ところで、電池集合体１へバスバーモジュール１０を組付ける際に、バスバー５０に対してケース２０の支持部４３が位置ずれすることがある。

しかし、本実施形態に係るバスバーモジュール１０では、図６に示すように、バスバー５０の凸型部５２の側板部５３の内側面５３ａに、支持部４３に形成されたベース部４５の側面４５ａが当接することで、過剰な位置ずれを抑制することができる。

ここで、図７（ａ）に示すものは、凸型部５２のない平板状のバスバー５０Ａを単電池３の電極５に締結する構造であり、締結孔５１同士の間において、バスバー５０の下面５０ａを板状の支持部４３Ａで支持している。

この構造では、バスバー５０Ａに対して支持部４３Ａが面方向へ位置ずれした際に、その位置ずれを抑制することができない。このため、図７（ｂ）に示すように、位置ずれが大きいと、支持部４３Ａの縁部がバスバー５０と電極５の座板部６との間の締結箇所へ入り込み、締結状態が不安定となるおそれがある。

これに対して、本実施形態に係るバスバーモジュール１０によれば、電池集合体１へ組付ける際に、バスバー５０に対してケース２０の支持部４３が位置ずれしても、前述したように、バスバー５０の凸型部５２の内側面５３ａに支持部４３のベース部４５の側面４５ａが当接することで、過剰な位置ずれを抑制することができる（図６参照）。これにより、バスバー５０をナット６０によって単電池３の電極５へ円滑かつ安定的に締結し、良好な接続信頼性を得ることができる。

しかも、ベース部４５は、凸型部５２の内部に入り込み、凸型部５２の突出側と反対側の底面４５ｂがバスバー収容部２１に収容されたバスバー５０の電極５への締結側の下面５０ａよりも凸型部５２の突出側へ配置されている。したがって、バスバー５０に対してケース２０の支持部４３が位置ずれした際に、バスバー５０の凸型部５２の内側面５３ａにベース部４５の側面４５ａの全体を確実に当接させて過剰な位置ずれを抑制することができる。

また、３箇所以上の締結孔５１の間の凸型部５２を支持するそれぞれの支持部４３のベース部４５によってバスバー５０に対する過剰な位置ずれを確実に抑制することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
例えば、上述した実施形態のバスバー５０では、単電池３の複数の電極５を電気的に接続固定するための複数の電気接続部として締結孔５１が形成され、この締結孔５１に通された電極５の極柱７にナット６０が螺合されて締結固定される場合を例に説明した。本発明に係るバスバーの電気接続部はこれに限らず、電極に溶接により固定される溶接部とすることもできることは云うまでもない。

ここで、上述した本発明に係るバスバーモジュールの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［３］に簡潔に纏めて列記する。
［１］複数の単電池（３）で構成された電池集合体（１）に組付けられるケース（２０）と、
前記ケース（２０）に支持され、前記電池集合体（１）の前記単電池（３）の電極（５）に電気的に接続される導電性金属板からなるバスバー（５０）と、
を備えるバスバーモジュール（１０）であって、
前記バスバー（５０）は、
前記単電池（３）の複数の前記電極（５）を電気的に接続固定するための複数の電気接続部（締結孔５１）と、
前記電気接続部（締結孔５１）の間に形成され、前記単電池（３）から離れる方向へ突出する複数の凸型部（５２）と、
を有し、
前記ケース（２０）は、
前記バスバー（５０）が収容されるバスバー収容部（２１）と、
前記バスバー収容部（２１）に収容される前記バスバー（５０）の前記凸型部（５２）内に配置されて前記凸型部（５２）の裏面に当接して前記バスバー（５０）を支持する支持部（４３）と、
を有し、
前記支持部（４３）は、前記電気接続部（締結孔５１）の配列方向へ張り出すベース部（４５）を有し、前記ベース部（４５）は、両側面（４５ａ）の少なくとも一部が、前記バスバー（５０）の前記電極（５）への接続固定方向と直交する方向から見て、前記凸型部（５２）の内側面（５３ａ）に対して重なり合う
ことを特徴とするバスバーモジュール。
［２］前記ベース部（４５）は、前記凸型部（５２）の内部に入り込み、前記凸型部（５２）の突出側と反対側の面（底面４５ｂ）が、前記バスバー（５０）における前記電極（５）への接続固定側の面（下面５０ａ）よりも前記凸型部（５２）の突出側へ配置されている
ことを特徴とする［１］に記載のバスバーモジュール。
［３］前記バスバー（５０）は、３箇所以上の前記電気接続部（締結孔５１）が等間隔に形成されるとともに、前記電気接続部（締結孔５１）の間にそれぞれ前記凸型部（５２）が形成され、
前記ケース（２０）は、前記バスバー収容部（２１）に収容される前記バスバー（５０）のそれぞれの前記凸型部（５２）に対応する前記支持部（４３）を備える
ことを特徴とする［１］または［２］に記載のバスバーモジュール。

１：電池集合体
３：単電池
５：電極
１０：バスバーモジュール
２０：ケース
２１：バスバー収容部
４３：支持部
４５：ベース部
４５ａ：側面
４５ｂ：底面
５０：バスバー
５０ａ：下面（接続固定側の面）
５１：締結孔（電気接続部）
５２：凸型部
５３ａ：内側面
６０：ナット（締結具）

Claims

複数の単電池で構成された電池集合体に組付けられるケースと、
前記ケースに支持され、前記電池集合体の前記単電池の電極に電気的に接続される導電性金属板からなるバスバーと、
を備えるバスバーモジュールであって、
前記バスバーは、
前記単電池の複数の前記電極を電気的に接続固定するための複数の電気接続部と、
前記電気接続部の間に形成され、前記単電池から離れる方向へ突出する複数の凸型部と、
を有し、
前記ケースは、
前記バスバーが収容されるバスバー収容部と、
前記バスバー収容部に収容される前記バスバーの前記凸型部内に配置されて前記凸型部の裏面に当接して前記バスバーを支持する支持部と、
を有し、
前記支持部は、前記電気接続部の配列方向へ張り出すベース部を有し、前記ベース部は、両側面の少なくとも一部が、前記電気接続部の配列方向から見て、前記凸型部の内側面に対して重なり合う
ことを特徴とするバスバーモジュール。
前記ベース部は、前記凸型部の内部に入り込み、前記凸型部の突出側と反対側の面が、
前記バスバーにおける前記電極への接続固定側の面よりも前記凸型部の突出側へ配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載のバスバーモジュール。
前記バスバーは、３箇所以上の前記電気接続部が等間隔に形成されるとともに、前記電気接続部の間にそれぞれ前記凸型部が形成され、
前記ケースは、前記バスバー収容部に収容される前記バスバーのそれぞれの前記凸型部に対応する前記支持部を備える
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバスバーモジュール。