特開 2024-166160 バッテリパック用のバスバー配線

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024166160

(43)【公開日】2024-11-28

(54)【発明の名称】バッテリパック用のバスバー配線

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/507 20210101AFI20241121BHJP

   H01M 50/503 20210101ALI20241121BHJP

   H01M 50/569 20210101ALI20241121BHJP

   H01M 50/55 20210101ALI20241121BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20241121BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

H01M50/507

H01M50/503

H01M50/569

H01M50/55 101

H01M50/204 401D

H01M50/209

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024079833

(22)【出願日】2024-05-16

(31)【優先権主張番号】63/466800

(32)【優先日】2023-05-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】18/663244

(32)【優先日】2024-05-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】518345815

【氏名又は名称】ティーイー コネクティビティ ソリューソンズ ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】110004347

【氏名又は名称】弁理士法人大場国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】エヴァン ドーリー

【テーマコード（参考）】

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H040AA03

5H040AS07

5H040AT02

5H040AT06

5H040AY04

5H040DD03

5H040DD26

5H040NN03

5H043AA13

5H043AA19

5H043CA04

5H043CA21

5H043FA04

5H043FA32

5H043HA31F

5H043JA02F

5H043KA22F

5H043LA13F

(57)【要約】      （修正有）

【課題】費用効果が高く確実な手段でバッテリパックを組み立てるためのバスバー配線を提供する。
【解決手段】バッテリパック１０におけるバッテリセル２０のセル端子２４、２６同士を電気的に接続するためのバスバー配線１００は、バスバー２００の行列を備え、各バスバーは、対応するバッテリセルの対応するセル端子と嵌合するための第１の嵌合端部と、隣接した対応するバッテリセルの隣接したセル端子と嵌合するための第２の嵌合端部とを備える。バスバーは、バッテリパックにおけるバッテリセル同士を電気的に接続する。バスバー配線は、行列におけるバスバーの各々を保持するバスバーキャリア（１１０）を備える。バスバーキャリアは、バスバーの相対位置を保持するようにバスバーの各々の周りに形成された成形体を備える。成形体は、対応するバスバーを保持するフレーム部材を備える。フレーム部材は、ストラクチュラルフォーム要素である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリパック（１０）におけるバッテリセル（２０）のセル端子（２４、２６）同士を電気的に接続するためのバスバー配線（１００）であって、前記バスバー配線は、
行列（２０２）状に配置された複数のバスバー（２００）であって、前記行列（２０２）は、前記バスバーの複数の行（２０４）および複数の列（２０６）を有し、各バスバーは、対応する前記バッテリセルの対応する前記セル端子と嵌合するための第１の嵌合端部（２１５）と、隣接した対応する前記バッテリセルの隣接した前記セル端子と嵌合するための第２の嵌合端部（２１７）とを備え、前記バスバーは、前記バッテリパックにおける前記バッテリセル同士を電気的に接続する、複数のバスバー（２００）と、
前記行列における前記バスバーの各々を保持するバスバーキャリア（１１０）であって、前記バスバーキャリアは、前記バスバーの相対位置を保持するように前記バスバーの各々の周りに形成された成形体（１６０）を備え、前記成形体は、対応する前記バスバーを保持するフレーム部材（１２２）を備え、前記フレーム部材は、ストラクチュラルフォーム要素（１５０）である、バスバーキャリア（１１０）と
を備える、バスバー配線（１００）。

【請求項2】

前記成形体（１６０）は、前記バスバー（２００）の一部にその場でオーバーモールドされて、対応する前記フレーム部材（１２２）において前記バスバーの前記一部を収容する、請求項１に記載のバスバー配線（１００）。

【請求項3】

各バスバー（２００）は、対応する前記フレーム部材（１２２）によって支持された支持部（２５０）を備え、前記支持部は、前記成形体（１６０）によって収容されている、請求項１に記載のバスバー配線（１００）。

【請求項4】

前記フレーム部材（１２２）は、ハニカム状の微多孔内部コア構造を有する、請求項１に記載のバスバー配線（１００）。

【請求項5】

各フレーム部材（１２２）は、フォームコア（１５２）と、前記フォームコアを取り囲む中実の外皮（１５４）とを備える、請求項１に記載のバスバー配線（１００）。

【請求項6】

前記外皮（１５４）は、前記フォームコア（１５２）よりも高い密度を有する、請求項５に記載のバスバー配線（１００）。

【請求項7】

前記フレーム部材（１２２）のすべてが、一体的な単一構造である、請求項１に記載のバスバー配線（１００）。

【請求項8】

各バスバー（２００）は、本体部（２１２）と、前記本体部から前記第１の嵌合端部（２１５）まで延びる第１の嵌合パッド（２１４）と、前記本体部から前記第２の嵌合端部（２１７）まで延びる第２の嵌合パッド（２１６）とを備え、前記フレーム部材（１２２）は、前記バスバーの前記本体部に取り付けられ、前記第１の嵌合パッドおよび前記第２の嵌合パッドは、前記フレーム部材から離れた位置にあり、前記フレーム部材に対して移動自在である、請求項１に記載のバスバー配線（１００）。

【請求項9】

前記フレーム部材（１２２）は、同等のプラスチックの射出成形部品と比較して高い強度重量比を有する、請求項１に記載のバスバー配線（１００）。

【請求項10】

前記フレーム部材（１２２）は、前記バスバーキャリア（１１０）の周囲を取り囲む外側フレーム部材（１３０）と、前記バスバー（２００）とのインターフェースになるように前記バスバーキャリアの内側を横切って延びる内側フレーム部材（１４０）とを備える、請求項１に記載のバスバー配線（１００）。

【請求項11】

前記内側フレーム部材（１４０）は、縦要素（１４２）と、前記縦要素同士を相互接続する横要素（１４４）とを備える、請求項１０に記載のバスバー配線（１００）。

【請求項12】

バスバー（２００）の前記行（２０４）とバスバーの前記列（２０６）とが、間隙（２１８）によって離隔され、前記横要素（１４４）は、対応する前記列において前記バスバーの各々を支持し、前記縦要素（１４２）は、前記バスバーの前記行間の前記間隙に位置している、請求項１１に記載のバスバー配線（１００）。

【請求項13】

前記バスバー（２００）に結合された検知点（３２０）を有する検知ハーネス（３００）をさらに備え、前記バスバーキャリア（１１０）は、前記検知ハーネスを支持する、請求項１に記載のバスバー配線（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２３年５月１６日に出願された米国出願第６３／４６６，８００号の利益を主張し、その主題の全体が、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本明細書の主題は、一般に、電気自動車用のバッテリパックなど、バッテリパックに関する。

【背景技術】

【0003】

電気自動車は、多数のバッテリセルを有するバッテリパックを含むバッテリシステムを備える。典型的なバッテリシステムは、バッテリセルのグループ間で電力を伝送／分配するとともに、電圧や温度のようなバッテリパラメータを検知するための装備を有する接続ソリューションを必要とする。電力を伝送するために、バスバー（アルミニウム製または銅製）は、通常、直列および／または並列電気構成でセル端子に溶接される。電気自動車の用途が拡大するにつれて、部品の間接費（ドル／ｋＷｈ）が精査されるようになり、部品点数を最小限に抑えるなどして、費用を最小限に抑える要望が出てきている。電気自動車のバッテリシステムでは、バッテリセルのスタックサイズが、非常に大きい。
典型的には、バッテリシステムの組立ては、多くの部品を必要とし、これらの部品は、対応するセル端子に個々に組み付けられる。これは、非常に時間がかかり、組立て工程に費用が加算される。一部のバッテリシステムは、バッテリセル同士を接続するバスバーのための射出成形キャリアを備えている。しかし、バッテリパックのサイズが増大するにつれて、成形工程の限界により、射出成形キャリアのサイズにも制限が生じている。例えば、従属部品のサイズは、従来の射出成形工程には大きすぎる。また、より大きな製造ボリュームを満たすために、サイクルタイム要件（すなわち、タクトタイム）を短縮する必要がある。
資本費、工具費、部品費、および加工費を軽減するために、可能な限りの工程の合理化が切実に求められている。また、持続可能である工程やサプライチェーンも求められる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

費用効果が高く確実な手段で電気自動車用などのバッテリパックを組み立てる方法が依然として必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施形態では、バッテリパックにおけるバッテリセルのセル端子同士を電気的に接続するためのバスバー配線（バスバー相互接続、バスバー相互接続具、ｂｕｓｂａｒ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）が提供される。バスバー配線は、行列（マトリクス、ｍａｔｒｉｘ）状に配置された複数のバスバーを備え、行列は、バスバーの複数の行および複数の列を有する。各バスバーは、対応するバッテリセルの対応するセル端子と嵌合するための第１の嵌合端部と、隣接した対応するバッテリセルの隣接したセル端子と嵌合するための第２の嵌合端部とを備える。バスバーは、バッテリパックにおけるバッテリセル同士を電気的に接続する。
バスバー配線は、行列状にバスバーの各々を保持するバスバーキャリアを備える。バスバーキャリアは、バスバーの相対位置を保持するようにバスバーの各々の周りに形成された成形体を備える。成形体は、対応するバスバーを保持するフレーム部材を備える。フレーム部材は、ストラクチュラルフォーム要素（構造用発泡要素、構造発泡要素、ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｆｏａｍ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）である。

【0006】

ここで、本発明について例示として添付図を参照して説明する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】例示的な実施形態によるバスバー配線を備えるバッテリパックの斜視図である。

【図2】例示的な実施形態によるバスバーの行列を示す図である。

【図3】例示的な実施形態によるバスバー配線を示す図である。

【図4】線Ａ－Ａに沿って取られた、例示的な実施形態によるバスバー配線２００の一部の断面図である。

【図5】線Ｂ－Ｂに沿って取られた、例示的な実施形態によるバスバー配線の一部の断面図である。

【図6】線Ｃ－Ｃに沿って取られた、例示的な実施形態によるバスバー配線の一部の断面図である。

【図7】スタック状に配置された複数のバスバー配線を示す図である。

【図8】例示的な実施形態によるバスバー配線の分解図である。

【図9】第１の向きでバッテリパックに結合されたバスバー配線を示す図である。

【図10】第２の向きでバッテリパックに結合されたバスバー配線を示す図である。

【図11】例示的な実施形態によるバッテリパックの組立て方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１は、例示的な実施形態によるバスバー配線１００を備えるバッテリパック１０の斜視図である。バッテリパック１０は、電気自動車などの車両用のバッテリパックであってもよい。但し、バッテリパック１０は、代替実施形態では、他の用途で使用してもよい。例示的な実施形態では、バッテリパック１０は、高電圧バッテリパックである。例えば、バッテリパック１０は、４００Ｖまたは８００Ｖのバッテリパックである。バスバー配線１００は、バッテリパック１０のバッテリセル２０の行列を電気的に接続するために使用される。例えば、バスバー配線１００は、バッテリセル２０同士を直列および／または並列に電気的に接続してもよい。

【0009】

バッテリセル２０は、バッテリパックハウジング１２において保持されてもよい。バッテリパック１０は、正極バッテリ配線端子１４と、負極バッテリ配線端子１６とを備える。バッテリ配線端子１４、１６は、充電システム、および／または電気モータなどの負荷への接続のために、コンタクタやヒューズなどのバッテリパック１０の他の電力分配部品とのインターフェースになってもよい。

【0010】

各バッテリセル２０は、セルハウジング２２、第１のセル端子２４、および第２のセル端子２６を備える。様々な実施形態において、バッテリセル２０は、角形バッテリセルであってもよい。第１のセル端子２４および第２のセル端子２６は、カソード端子およびアノード端子であってもよい。例示的な実施形態では、バッテリセル２０は、矩形状であり、積層構成で配置される。例えば、バッテリセル２０は、バッテリセル２０の行および列を成すように行列状に積み重ねてもよい。セル行列は、２平方メートル超（２ｍ^２以上）など、大きい表面積を有してもよい。例えば、行列は、約１．０ｍ～２．０ｍの長さ、および約１．０ｍ～１．５ｍの幅を有してもよい。
行における隣接するバッテリセル２０同士は、バスバー配線１００によって相互接続される。バッテリセル２０の隣接する行同士は、バスバー配線１００によって相互接続される。例えば、端にあるバッテリセル２０同士が、行間接続されてもよい。

【0011】

バスバー配線１００は、複数のバスバー２００を保持するバスバーキャリア１１０を備える。バスバーキャリア１１０は、対応するバッテリセル２０のセル端子２４、２６と嵌合するために相対位置でバスバー２００を保持する。バスバー２００は、直列および／または並列などで、隣接するバッテリセル２０同士を電気的に接続する。バスバーキャリア１１０は、バスバー２００のすべてをバッテリセル２０の行列に取り付けるための単一のユニットまたは構造に統合する。例示的な実施形態では、バスバーキャリア１１０は、バスバー２００を保持するストラクチュラルフォーム（構造用発泡体、構造発泡体、ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｆｏａｍ）のリードフレームである。バスバーキャリア１１０は、ストラクチュラルフォーム成形工程（発泡射出成形工程、ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｆｏａｍ ｍｏｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）によって製造される。バスバーキャリア１１０は、バスバー行列に成形または形成され得る。
例えば、バスバーキャリア１１０は、バスバー２００の一部にその場で（ｉｎ ｓｉｔｕ）オーバーモールドされて、バスバー配線１００を形成してもよい。例示的な実施形態では、ストラクチュラルフォーム材料は、単一の一体構造を形成して、バスバー２００のすべてを保持する。バスバーキャリア１１０は、互いに対して、かつバッテリセル２０のセル端子２４、２６に対してバスバー２００を保持するように、バスバー２００の一部の周りに形成される。

【0012】

ストラクチュラルフォームは、微細セル状構造などのセル状構造である。例示的な実施形態では、ストラクチュラルフォームは、低密度の微細セル状コアと高密度の外皮とを有する。ストラクチュラルフォームは、硬質であり、バッテリセル２０に取り付けるために相対位置でバスバー２００を保持するようにその形状を維持する。バスバーキャリア１１０は、低圧力のストラクチュラルフォーム成形工程によって形成される。バスバーキャリア１１０は、形成工程中に金型に注入される、窒素ガスなどの不活性ガスを用いて熱硬化性樹脂または熱可塑性プラスチックなどのポリマー材料から製造される。
ガスは、金型に樹脂材料とともに注入されて、プラスチックの内部を発泡させる。環境持続性のために、格子骨格が、最大１００％粉砕再生材料／リサイクル材料で形成されてもよい。化学的発泡剤がストラクチュラルフォームを形成するために使用されてもよい。ストラクチュラルフォームは、射出成形部品と比較してより高い強度重量比など、高い強度重量比を有する。

【0013】

例示的な実施形態では、バスバーキャリア１１０は、単一のストラクチュラルフォームの骨格または格子１２０から形成される。格子１２０は、相対位置にバスバー２００を保持するようにバスバー２００の一部の周りに形成される。格子１２０は、アルミニウム製の金型などの金型から形成される。ストラクチュラルフォーム材料は、バスバー２００の周りで、金型に射出成形されてもよい。例示的な実施形態では、バスバーキャリア１１０は、バッテリパック１０のバスバー２００のすべてを保持して、バッテリパック１０に最終的に組み付ける部品点数を削減する。
例えば、単一のバスバー配線１００が、バッテリパック１０に組み付けられる。バスバーキャリア１１０は、バッテリセル２０のセル端子２４、２６への電気接続のためにバスバー２００のすべてを位置決めするために使用される。ストラクチュラルフォームのバスバーキャリア１１０は、優れた重量剛性比を有する。例示的な実施形態では、ストラクチュラルフォームのバスバーキャリア１１０は、バッテリパック１０における構造部材として機能し、バッテリパックの部品のねじれおよびｚ方向変位に耐える。これにより、他の機械部品の必要性をなくしつつ、安全性および耐久性を向上させる。

【0014】

図２は、例示的な実施形態によるバスバー２００の行列２０２を示す。バスバー２００は、行２０４および列２０６を成すように行列２０２状に配置される。バスバー２００の配置構成は、対応するセル端子２４、２６に接続するために、バッテリセル２０の配置構成に対応している。

【0015】

各バスバー２００は、本体部２１２を有する金属プレート２１０と、第１の嵌合端部２１５における第１の嵌合パッド２１４と、第２の嵌合端部２１７における第２の嵌合パッド２１６とを備える。第１の嵌合パッド２１４は、バッテリセル２０のうちの１つのセル端子２４に接続するように構成される。第２の嵌合パッド２１６は、隣接するバッテリセル２０のセル端子２６に接続するように構成される。バスバー２００は、隣接するバッテリセル２０同士を電気的に接続する。嵌合パッド２１４、２１６は、セル端子２４、２６に対するバスバー２００の配置などのために、それらを貫通する開口部２１８を備えてもよい。開口部２１８は、ピックアンドプレース動作のために使用され得る。バスバーキャリア１１０を形成するオーバーモールド工程の際に、開口部２１８を使用してバスバー２００の位置を保持してもよい。

【0016】

例示的な実施形態では、各バスバー２００は、全体的に矩形状である。例えば、バスバー２００は、第１の端部２２０、第２の端部２２２、第１の側部２２４、および第２の側部２２６を備える。バスバー２００は、端部２２０、２２２が側部２２４、２２６よりも長いなど、長手形状であってもよい。例示的な実施形態では、バスバーは、全体的に平面状である。例えば、第１の嵌合パッド２１４および第２の嵌合パッド２１６は、セル端子２４、２６への取り付けのために同一平面上にあってもよい。任意選択で、本体部２１２は、第１の嵌合パッド２１４および第２の嵌合パッド２１６の平面より上方または下方に位置するなど、第１の嵌合パッド２１４および第２の嵌合パッド２１６に対してオフセットされるかまたは面外にあってもよい。バスバー２００は、バスバー２００をバスバーキャリア１１０に取り付けるための取付け用のタブ、支柱、ブラケット、クリップ、ノッチ、開口部等の取付け機構を備えてもよい。

【0017】

例示的な実施形態では、バスバー２００は、バスバーストリップ２３０を成すように配置されている。例えば、複数のバスバー２００が、共通のシート材料から打ち抜かれ、ストリップの形態で配置されている。図２に示す実施形態では、７本のバスバーストリップ２３０が設けられている。代替実施形態では、より多くのまたはより少ない数のバスバーストリップ２３０が設けられてもよい。様々な実施形態において、バスバーストリップ２３０には、２０本のバスバー２００が設けられている。代替実施形態では、各バスバーストリップ２３０により多くのまたはより少ない数のバスバー２００が設けられてもよい。バスバーストリップ２３０が異なると、バスバー２００の数も異なり得る。
任意選択で、バスバーストリップ２３０を成すようにバスバー２００を接続するためにバスバー２００とともに接続リンクが打ち抜かれてもよい。接続リンクは、バスバー２００間の間隔を制御するなどして、バスバー２００を互いに対して機械的に固定する。接続リンクは、薄いストリップである。接続リンクは、犠牲的であり、バスバーキャリア１１０のバスバー２００への取付け後にバスバー２００を個別化して互いに電気的に隔離するために、スタンピング、パンチング、または切断工程などによって除去されるように構成されている。

【0018】

例示的な実施形態では、バスバー２００は、外側バスバー２４０および内側バスバー２４２を含む。外側バスバー２４０は、バスバー行列２０２の互いに反対側の辺（例えば、右辺および左辺）に沿って配置されている。外側バスバー２４０は、バッテリセル２０の２つの異なる行間を接続するために使用される。内側バスバー２４２は、外側バスバー２４０の間に延びる。内側バスバー２４２は、同じ列内で隣接するバッテリセル２０同士を接続するために使用される。外側バスバー２４０は、内側バスバー２４２に対して垂直を向くように配される。例えば、内側バスバー２４２は、縦向きに配され、外側バスバー２４０は、横向きに配される。代替実施形態では、他の向きも可能である。
図２に示す実施形態では、外側バスバーストリップ２４０の間に５本の内側バスバーストリップ２４２が配置されている。代替実施形態では、より多くのまたはより少ない数の内側バスバー２４２が設けられてもよい。

【0019】

図３は、例示的な実施形態によるバスバー配線２００を示す。図４は、線Ａ－Ａに沿って取られた、例示的な実施形態によるバスバー配線２００の一部の断面図である。図５は、線Ｂ－Ｂに沿って取られた、例示的な実施形態によるバスバー配線２００の一部の断面図である。図６は、線Ｃ－Ｃに沿って取られた、例示的な実施形態によるバスバー配線２００の一部の断面図である。

【0020】

格子１２０は、バスバー２００に結合してバスバー２００を相対位置に保持するように構成されたフレーム部材１２２を備える。フレーム部材１２２は、ストラクチュラルフォーム要素１５０である。フレーム部材１２２は、格子１２０の周囲を取り囲む外側フレーム部材１３０と、バスバー２００とのインターフェースになるように（ｔｏ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｗｉｔｈ）格子１２０の内側を横切って延びる内側フレーム部材１４０とを備える。図３に示す実施形態では、外側フレーム部材１３０は、周囲を完全に取り囲んでいる。外側フレーム部材１３０は、第１の端部材１３２、第２の端部材１３４、第１の側方部材１３６、および第２の側方部材１３８を備える。側方部材１３６、１３８は、端部材１３２と端部材１３４との間に延びる。
任意選択で、格子１２０は、側方部材１３６、１３８が、端部材１３２、１３４よりも縦方向に長くなる長手形状である。端部材１３２、１３４は、側方部材１３６、１３８に対して横方向に垂直であってもよい。代替実施形態では、格子１２０の外周の辺の形状および数を変更するために、より多くのまたはより少ない部材が設けられてもよい。

【0021】

内側フレーム部材１４０は、外側フレーム部材１３０の間に延びる。例えば、内側フレーム部材１４０は、縦要素１４２および横要素１４４を備える。縦要素１４２は、互いに反対側にある端部材１３２と端部材１３４との間を格子１２０を横切って縦方向に延びる。縦要素１４２および／または横要素１４４は、バスバー２００の一部を支持するために使用されてもよい。縦要素１４２は、側方部材１３６、１３８に対して概ね平行に向くように配されてもよい。横要素１４４は、互いに反対側にある側方部材１３６と側方部材１３８との間を格子１２０を横切って横方向に延びる。
横要素１４４は、端部材１３２、１３４に対して概ね平行を向くように配されてもよい。横要素１４４は、縦要素１４２への支持などを行うために、縦要素１４２同士を相互接続し、逆も同様である。例示的な実施形態では、内側フレーム部材１４０は、外側フレーム部材１３０と一体に形成される。例えば、内側フレーム部材１４０は、ストラクチュラルフォーム成形工程時に外側フレーム部材１３０とともに形成される。格子１２０は、ストラクチュラルフォームの単一の一体構造を形成する。

【0022】

各フレーム部材１２２は、ストラクチュラルフォーム要素１５０を備える。ストラクチュラルフォーム要素１５０は、ストラクチュラルフォーム成形工程によって製造される。フレーム部材１２２のストラクチュラルフォーム要素１５０は、ハニカム状の微多孔内部コア構造を有する。例えば、各フレーム部材１２２は、フォームコア１５２（図５および図６）と、フォームコア１５２を取り囲む外皮１５４（図５および図６）とを備える。外皮１５４は、フォームコア１５２よりも高い密度を有する。フォームコア１５２は、ポケットまたはセル１５６を備え、これらには、空気が充填されてもよい。外皮１５４は、エアポケットがないものなど、中実であってもよい。外皮１５４は、フォームコア１５２と比較して薄いものであってもよい。

【0023】

例示的な実施形態では、格子１２０は、バッテリパック１０においてバッテリセル２０に対して格子１２０を位置合わせするために使用する位置合わせ機構１２４を備える。位置合わせ機構１２４は、タブ、支柱、突起、溝、スロット、開口部、または他のタイプの位置合わせ機構を含み得る。位置合わせ機構１２４は、配送や運搬のために格子１２０と他の格子１２０とを位置合わせするために使用され得る。例えば、位置合わせ機構１２４は、バスバー配線１００を互いに入れ子にするかまたは積み重ねるために、相補的な位置合わせ機構１２６とのインターフェースになってもよい。例えば、位置合わせ機構１２４は、底面から延びる突起であってもよく、位置合わせ機構１２６は、上面に形成されたポケットであってもよい。

【0024】

例示的な実施形態では、フレーム部材１２２は、ストラクチュラルフォーム成形工程によって製造される。フレーム部材１２２は、バスバー２００にその場で成形または形成されてもよい。例えば、バスバー２００の行列を金型に配置し、フレーム部材１２２をバスバー２００の支持部分にオーバーモールドして格子１２０を形成することができる。例示的な実施形態では、フレーム部材１２２は、各々、成形体１６０を備える。成形体１６０は、射出成形工程などの成形工程によって形成される。成形体１６０は、バスバー２００の所定位置に形成される。成形体１６０のストラクチュラルフォーム成形材料は、凝固または硬化してフレーム部材１２２を形成する。例示的な実施形態では、ストラクチュラルフォーム材料は、単一の一体構造を形成して、バスバー２００のすべてを保持する。バスバーキャリア１１０は、互いに対して、かつバッテリセル２０のセル端子２４、２６に対してバスバー２００を保持するように、バスバー２００の支持部の周りに形成される。
ストラクチュラルフォームは、微細セル状構造などのセル状構造である。フレーム部材１２２は、硬質であり、バッテリセル２０に取り付けるために相対位置でバスバー２００を保持するようにそれらの形状を維持する。フレーム部材１２２は、低圧力のストラクチュラルフォーム成形工程によって形成される。フレーム部材１２２は、形成工程中に金型に注入される、窒素ガスなどの不活性ガスを用いて熱硬化性樹脂または熱可塑性プラスチックなどのポリマー材料から製造される。ガスは、金型に樹脂材料とともに注入されて、プラスチックの内部を発泡させる。環境持続性のために、フレーム部材１２２は、最大１００％粉砕再生材料／リサイクル材料で形成されてもよい。化学的発泡剤が、ストラクチュラルフォームを形成するために使用されてもよい。フレーム部材１２２は、プラスチックの射出成形部品と比較してより高い強度重量比など、高い強度重量比を有する。

【0025】

例示的な実施形態では、バスバー２００は、フレーム部材１２２によって支持された支持部２５０を備える。フレーム部材１２２は、バスバー２００の支持部２５０に取り付けられる。例えば、各種フレーム部材１２２の成形体１６０が、バスバー２００の支持部２５０にオーバーモールドされる。成形体１６０は、対応するフレーム部材１２２においてバスバー２００の対応する支持部２５０を収容するかまたは取り囲む。例えば、成形体１６０は、支持部２５０において、バスバー２００の上面２５２、下面２５４、および側縁部２５６に沿って延びてもよい。フォームコア１５２は、面２５２、２５４、および縁部２５６とのインターフェースになり得る。例示的な実施形態では、支持部２５０は、本体部２１２に、例えば、本体部２１２の中央部に沿って設けられている。
フレーム部材１２２は、支持部２５０においてバスバー２００の本体部２１２に取り付けられるが、第１の嵌合パッド２１４および第２の嵌合パッド２１６は、フレーム部材１２２から離れた位置にある。第１の嵌合パッド２１４および第２の嵌合パッド２１６は、セル端子２４、２６への接続などのためにフレーム部材１２２に対して移動自在である。嵌合パッド２１４および嵌合パッド２１６は、セル端子２４、２６へのレーザ溶接（または超音波溶接などの他のタイプの溶接工程）のために、それぞれセル端子２４およびセル端子２６に対して押し込まれ得る。

【0026】

例示的な実施形態では、横要素１４４は、バスバー２００の列を横切って、例えば、各種バスバー２００の本体部２１２に沿って延びる。横要素１４４は、バスバー２００と係合してバスバー２００を支持する。例えば、横要素１４４は、バスバー２００の支持部２５０を収容してバスバー２００の各々を保持する。横要素１４４は、対応する列においてバスバー２００の各々を支持する。例示的な実施形態では、縦要素１４２は、バスバー２００の行間の間隙に位置している。図３および図４に示す実施形態では、縦要素１４２は、バスバー２００を支持するために使用されていない。但し、代替実施形態では、縦要素１４２は、追加または代替として、バスバー２００の一部またはすべてを支持するために使用されてもよい。

【0027】

図７は、スタック１０２状に配置された複数のバスバー配線１００を示す。バスバー配線１００は、配送や運搬のために積み重ねてもよい。例示的な実施形態では、バスバー配線１００は、バスバー配線１００の間に他の梱包材料を必要とせずに、セルフスタッキング式（すなわち、入れ子状）であってもよい。例えば、バスバーキャリア１１０は、バスバー２００を保持する。バスバーキャリア１１０は硬質かつ自立式である。位置合わせ機構１２４は、スタック１０２における他のバスバーキャリア１１０の位置合わせ機構１２６と相互作用して、バスバー配線同士の位置合わせおよび位置決めを行ってもよい。積み重ねた後に、バンドなどの保持機構をスタック１０２に巻きつけて、バスバー配線１００をスタック１０２の状態で保持してもよい。

【0028】

図８は、例示的な実施形態によるバスバー配線１００の分解図である。バスバー配線１００は、バスバーキャリア１１０と、バスバーキャリア１１０によって保持されたバスバー２００の行列とを備える。例示的な実施形態では、バスバー配線１００は、バスバー２００および／またはセル端子２４、２６を監視するための複数の検知点３２０を有する電圧および温度検知ハーネス３００を備える。例えば、検知点３２０は、バスバー２００および／またはセル端子２４、２６の電圧、温度、充電状態、または他の動作特性を監視するために使用され得る。検知ハーネス３００は、バッテリ制御モジュールなどの制御モジュールに電気的に接続するように構成される。
検知ハーネス３００は、検知点３２０から制御モジュールに検知信号を送信し、これらの検知信号を使用して、車両の動作および／または車両の充電動作を制御することができる。

【0029】

例示的な実施形態では、検知ハーネス３００は、検知回路点３２０の一部および回路（すなわち、トレース）の一部を担持するように構成されたセンサキャリア３１０を備える。任意選択で、単一のセンサキャリア３１０は、検知点３２０のすべてを担持するように設けられる。例示的な実施形態では、バスバー２００ごとに単一の検知点３２０が設けられる。他の様々な実施形態において、各バスバー２００の第１の嵌合パッド２１４および第２の嵌合パッド２１６の両方への接続などのために、バスバー２００ごとに１対の検知点３２０が設けられる。したがって、各バッテリセル２０は、システム冗長性のために、複数の検知点３２０によって監視され得る。
検知キャリア３１０は、フラットフレキシブルフィルムであってもよい。様々な実施形態において、検知ハーネス３００は、フレキシブル回路である。他の様々な実施形態において、検知ハーネス３００は、各種検知点３２０から延びる複数のワイヤを有するワイヤハーネスであってもよい。検知ハーネス３００は、制御モジュールに接続するように構成されたコネクタ３０２を備える。コネクタ３０２は、検知ハーネス３００の複数の辺のうちの一辺に設けられてもよい。図１０に示す実施形態では、コネクタ３０２のすべてが同じ辺に設けられている。他の様々な実施形態において、検知ハーネス３００は、複数のコネクタ３０２ではなく、単一のコネクタ３０２を備えてもよい。

【0030】

検知ハーネス３００は、バスバーキャリア１１０に結合するように構成される。例えば、検知キャリア３１０は、接着剤、締結具、クリップ、または他の固定手段を用いるなどして、バスバーキャリア１１０に固定され得る。検知点３２０は、はんだ、溶接、導電性接着剤、または他の手段による接続などによってバスバー２００に接続することで、バスバー２００に機械的かつ／または電気的に接続してもよい。他の様々な実施形態において、検知点３２０は、バスバー２００への接続に対する追加または代替として、セル端子２４、２６に直接接続されてもよい。

【0031】

バスバー配線１００は、単一ユニットとしてバッテリパック１０（例えば、バッテリセル２０の各々）に取り付けるように構成された大判バッテリセル配線を実現する。バスバーキャリア１１０は、バッテリパック１０のバッテリセル２０の各々のセル端子２４、２６への終端のために適切な位置でバスバー２００のすべてを保持する。バッテリパック１０のバッテリセル２０のすべてに対する組付けのためにバスバー２００のすべてを保持することによって、複数の組立てステップでバスバーの各々を個別にまたは複数のストライプでバッテリセルに組み付ける、従来のバッテリシステムに伴うような組立て工程を省略することができる。バスバー配線１００は、全体的な部品点数を削減するとともに、バッテリパック１０の組立ての際に取り扱う部品の数を削減する。
バスバーキャリア１１０は、大判で、大きな表面積を有してもよい。例えば、バスバーキャリア１１０用の格子骨格を製造するストラクチュラルフォーム工程により、特に射出成形部品と比較してバスバーキャリア１１０の大きな設置面積が可能となる。バスバーキャリア１１０は、同等の射出成形部品と比較して高い強度重量比を有する。バスバーキャリア１１０を支持する格子骨格は、低圧力のストラクチュラルフォーム成形工程によって製造することができ、これにより、低コストの金型（例えば、高強度の鋼製の金型と比較してアルミニウム製の金型）を使用することが可能となる。バスバーキャリア１１０の格子骨格のストラクチュラルフォーム材料は、寸法安定性があり、曲がりやすくなく、組立ておよびバッテリセルへの終端を従来の組立て工程と比較してより単純かつ迅速で、低コストにする。
ストラクチュラルフォーム材料は、従来の射出成形プラスチック部品と比較して環境に対してより持続可能性が高い。例えば、ストラクチュラルフォーム材料は、全体としてプラスチックの使用を少なくしてもよく、またリサイクル材料を使用することができる。

【0032】

図９は、第１の向きでバッテリパック１０に結合されたバスバー配線１００を示す。図１０は、第２の向きでバッテリパック１０に結合されたバスバー配線１００を示す。バスバー配線１００の第１の向き（図９）では、バスバー配線１００は、バッテリパック１０の上面に結合される。第２の向き（図１０）では、バッテリパックが上下逆向きになり、バスバー配線１００は、バッテリパック１０の底面に結合される

【0033】

第１の向き（図９）では、バッテリセル２０は、セル端子２４、２６がバッテリパック１０の上面に来るように（正のＺ方向を向くように）配置される。バッテリパック１０は、車両のトレイまたはスキッドレール４００に載るように、車両に配置される。バスバー配線１００は、バッテリパック１０の上面に結合される。バスバーキャリア１１０は、対応するセル端子２４、２６と位置合わせするなど、バスバー２００の位置を保持する。バスバー２００は、セル端子２４、２６に電気的に接続するように構成される。例えば、バスバー２００は、セル端子２４、２６にレーザ溶接されてもよい。検知ハーネス３００は、バスバー配線１００とともにバッテリパック１０に結合される。検知点３２０は、セル端子２４、２６に結合してバッテリセル２０を監視するように構成される。
例えば、検知点３２０は、セル端子２４、２６にレーザ溶接されてもよい。任意選択で、バスバー２００をセル端子２４、２６にレーザ溶接するのと同じステップで検知点３２０をセル端子２４、２６にレーザ溶接し、組立て工程における余計な溶接ステップを省略することができる。例示的な実施形態では、パックカバーおよび／または車両フロア４１０が、バッテリパック１０およびバッテリ配線１００を覆っている。例えば、パックカバー／車両フロア４１０は、バスバー配線１００の上面に結合されてもよい。パックカバー／車両フロア４１０は、バスバーキャリア１１０に接合、接着、または別法で固定されてもよい。バスバーキャリア１１０は、パックカバー／車両フロア４１０を支持するのに使用される構造など、車両および／またはバッテリパック１０の構造部品を形成してもよい。

【0034】

第２の向き（図１０）では、バッテリセル２０は、セル端子２４、２６がバッテリパック１０の底面に来るように（セル端子が負のＺ方向を向くように）配置される。バスバー配線１００は、例えば、トレイ／スキッドレール４００に沿ったスペースに配置される。次いで、バッテリパック１０は、バスバー配線１００の上となる位置に降ろされる。バッテリパック１０の底面は、バスバー配線１００の上面に結合される。バスバーキャリア１１０は、対応するセル端子２４、２６と位置合わせするなど、バスバー２００の位置を保持する。バスバー２００は、セル端子２４、２６に電気的に接続するように構成される。例えば、バスバー２００は、セル端子２４、２６にレーザ溶接されてもよい。
検知ハーネス３００もバッテリパック１０に結合される。検知点３２０は、セル端子２４、２６に結合してバッテリセル２０を監視するように構成される。例えば、検知点３２０は、セル端子２４、２６にレーザ溶接されてもよい。任意選択で、バスバー２００をセル端子２４、２６にレーザ溶接するのと同じステップで検知点３２０をセル端子２４、２６にレーザ溶接し、組立て工程における余計な溶接ステップを省略してもよい。例示的な実施形態では、パックカバーおよび／または車両フロア４１０が、バッテリパック１０を覆っている。例えば、パックカバー／車両フロア４１０は、バッテリパック１０の上面に結合されてもよい。バスバーキャリア１１０は、車両でバッテリセル２０を支持するのに使用される構造など、車両および／またはバッテリパック１０の構造部品を形成してもよい。

【0035】

図１１は、例示的な実施形態によるバッテリパックの組立て方法を示すフローチャート７００である。７０２において、方法は、バスバーの行列を提供することを含む。バスバーは、スタンピング工程またはレーザ切断工程によって形成されてもよい。例示的な実施形態では、バスバーは、各種バスバー間に接続リンクを有するバスバーストリップとして形成され、接続リンクは、バスバーが行列状に位置決めされた後で除去されるように構成される。

【0036】

７０４において、方法は、バスバーキャリアのストラクチュラルフォーム成形を行うステップを含む。バスバーキャリアは、バスバーに結合される。例えば、バスバーキャリアは、バスバーの所定位置に形成されてもよい。バスバーキャリアは、バスバーの一部にオーバーモールドされて、バスバーの行列用の支持フレームを形成してもよい。バスバーキャリアは、フレーム部材から成る格子状に形成されてもよい。例えば、フレーム部材の格子は、縦フレーム要素および横フレーム要素を備えてもよい。フレーム部材の格子は、外周にある外側フレーム部材と、格子を形成するように外側フレーム部材の中ほどを横切って延びる内側フレーム部材とを備え得る。フォーム成形工程は、アルミニウム製の金型などの金型で形成され得る。
ストラクチュラルフォーム成形工程は、フォームコアを取り囲む外皮を形成することを含む。ストラクチュラルフォーム成形工程は、窒素などの不活性ガスを熱可塑性プラスチック材料または熱硬化性材料とともに金型に付加することを含む。ストラクチュラルフォーム成形工程は、化学的発泡剤を熱可塑性プラスチック材料または熱硬化性材料とともに金型に付加することを含んでもよい。

【0037】

７０６において、方法は、検知ハーネスを形成するステップを含む。検知ハーネスは、温度センサ、電圧測定、または他のタイプのセンサなど、複数の検知点を備える。検知点は、回路によって接続される。回路は、フラットフレキシブル回路、フレキシブルプリント回路、またはワイヤハーネスであってもよい。７０８において、方法は、検知ハーネスとバスバーキャリアとを接合するステップを含む。

【0038】

７１０において、方法は、検知点をバスバーに接合することを含む。例えば、センサは、バスバーに溶接されてもよい。他の実施形態では、センサは、導電性接着剤または導電性エポキシによってバスバーに結合され得る。代替実施形態では、接合ステップを省略し、バスバーのセル端子への接合と同時に行われる後の接合ステップに置き換えてもよい。

【0039】

７１２において、方法は、バスバー配線をバッテリパックに位置決めすることを含む。バスバー配線は、位置決め機構を使用するなどして、バッテリパックと位置合わせされ得る。バスバー配線のバスバーは、バッテリセルのセル端子と位置合わせされる。例えば、各バスバーの嵌合パッドは、隣接するバッテリセルのセル端子と位置合わせされ、バッテリセルを直列または並列に接続する。検知点は、バッテリセルと位置合わせされ得る。

【0040】

７１４において、方法は、バスバーをバッテリセルに接合することを含む。例示的な実施形態では、接合ステップは、バスバーをバッテリセルの対応するセル端子にレーザ溶接することを含む。接合ステップは、レーザ溶接、はんだ付け、導電性接着剤の使用、または別法で検知点をセル端子に接続することなどによって、検知点をセル端子に接合することを含んでもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【外国語明細書】