特開 2024-172302 車載電池モジュール

(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】P2024172302

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】車載電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/502 20210101AFI20241205BHJP

   H05K 7/06 20060101ALI20241205BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

H01M50/502

H05K7/06 C

H01M50/249

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089922

(22)【出願日】2023-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】樹神 直也

【テーマコード（参考）】

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H040AA07

5H040AS04

5H040AT02

5H040AT06

5H040AY05

5H040AY10

5H040CC20

5H040DD05

5H040JJ03

5H043AA02

5H043FA04

5H043FA08

5H043HA06F

5H043JA01F

5H043JA02F

(57)【要約】

【課題】車載電池モジュール内のバスバに対して効果的な振動対策を講じる技術を提供する。
【解決手段】車載電池モジュールは、ケースと、第１セルスタックと、第１セルスタックと隣り合う第２セルスタックと、第１セルスタックの端子と第２セルスタックの端子を接続するバスバと、バスバを保持している第１バスバホルダ及び第２バスバホルダと、を備え、バスバは、第１バスバ部材と、第２バスバ部材と、第１バスバ部材と第２バスバ部材とを互いに接続する第３バスバ部材とを有し、第３バスバ部材の第１端部は、第１バスバホルダに設けられた溝に挿入されて、第１延出部が第１バスバ部材とともに第１バスバホルダへ共締めされており、第３バスバ部材の第２端部は、第２バスバホルダに設けられた溝に挿入されて、第２延出部が第２バスバ部材とともに第２バスバホルダに共締めされており、各溝の断面は、開口から底部に向けて幅が縮小するテーパ形状を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケースと、
前記ケース内に配置されており、第１方向に沿って複数の電池セルが配列された第１セルスタックと、
前記ケース内に配置されており、前記第１方向に沿って複数の電池セルが配列されているとともに、前記第１方向に垂直な第２方向において前記第１セルスタックと隣り合う第２セルスタックと、
前記第１セルスタックの前記第１方向の一方側の端部に位置する端子と、前記第２セルスタックの前記第１方向の他方側の端部に位置する端子とを互いに接続するバスバと、
前記ケースに固定されているとともに、前記バスバを保持している第１バスバホルダ及び第２バスバホルダと、
を備え、
前記バスバは、第１バスバ部材と、第２バスバ部材と、前記第１バスバ部材と前記第２バスバ部材とを互いに接続する第３バスバ部材とを有し、
前記第１バスバ部材は、前記第１セルスタックの前記端子に接続されているとともに、前記第１セルスタックの前記端子から前記第２セルスタックに向けて前記第２方向に沿って延びており、
前記第２バスバ部材は、前記第２セルスタックの前記端子に接続されているとともに、前記第２セルスタックの前記端子から前記第１セルスタックに向けて前記第２方向に沿って延びており、
前記第３バスバ部材は、前記第１バスバホルダにおいて前記第１バスバ部材に接続された第１端部から、前記第２バスバホルダにおいて前記第２バスバ部材に接続された第２端部まで、前記第１セルスタックと前記第２セルスタックとの間の隙間を前記第１方向に沿って延びており、
前記第３バスバ部材の前記第１端部は、前記第１バスバホルダに設けられた溝に挿入されているとともに、前記第１バスバホルダの表面に沿って前記溝の外部へ延出する第１延出部を有し、前記第１延出部が前記第１バスバ部材とともに前記第１バスバホルダへ共締めされており、
前記第３バスバ部材の前記第２端部は、前記第２バスバホルダに設けられた溝に挿入されているとともに、前記第２バスバホルダの表面に沿って前記溝の外部へ延出する第２延出部を有し、前記第２延出部が前記第２バスバ部材とともに前記第２バスバホルダに共締めされており、
前記第１バスバホルダ及び前記第２バスバホルダの各溝の断面は、開口から底部に向けて幅が縮小するテーパ形状を有する、
車載電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、車両に搭載される電池モジュールを開示する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、車両に搭載されるインバータユニットが開示されている。インバータユニット内の回路部品はバスバにより電気的に接続される。バスバは、板状の導電部材で構成されており、車両の走行に起因する外力を受けて振動する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２３２５５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

バスバは、車載のインバータユニットに限らず、車載の電池モジュールにおいて、セルスタック同士を接続するためにも利用される。この種のバスバは、セルスタックの拡大に伴って長尺化が進んでおり、効果的な振動対策が求められている。本明細書では、車載電池モジュール内のバスバに対して効果的な振動対策を講じる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書で開示する車載電池モジュールは、ケースと、前記ケース内に配置されており、第１方向に沿って複数の電池セルが配列された第１セルスタックと、前記ケース内に配置されており、前記第１方向に沿って複数の電池セルが配列されているとともに、前記第１方向に垂直な第２方向において前記第１セルスタックと隣り合う第２セルスタックと、前記第１セルスタックの前記第１方向の一方側の端部に位置する端子と、前記第２セルスタックの前記第１方向の他方側の端部に位置する端子とを互いに接続するバスバと、前記ケースに固定されているとともに、前記バスバを保持している第１バスバホルダ及び第２バスバホルダと、を備え、前記バスバは、第１バスバ部材と、第２バスバ部材と、前記第１バスバ部材と前記第２バスバ部材とを互いに接続する第３バスバ部材とを有し、前記第１バスバ部材は、前記第１セルスタックの前記端子に接続されているとともに、前記第１セルスタックの前記端子から前記第２セルスタックに向けて前記第２方向に沿って延びており、前記第２バスバ部材は、前記第２セルスタックの前記端子に接続されているとともに、前記第２セルスタックの前記端子から前記第１セルスタックに向けて前記第２方向に沿って延びており、前記第３バスバ部材は、前記第１バスバホルダにおいて前記第１バスバ部材に接続された第１端部から、前記第２バスバホルダにおいて前記第２バスバ部材に接続された第２端部まで、前記第１セルスタックと前記第２セルスタックとの間の隙間を前記第１方向に沿って延びており、前記第３バスバ部材の前記第１端部は、前記第１バスバホルダに設けられた溝に挿入されているとともに、前記第１バスバホルダの表面に沿って前記溝の外部へ延出する第１延出部を有し、前記第１延出部が前記第１バスバ部材とともに前記第１バスバホルダへ共締めされており、前記第３バスバ部材の前記第２端部は、前記第２バスバホルダに設けられた溝に挿入されているとともに、前記第２バスバホルダの表面に沿って前記溝の外部へ延出する第２延出部を有し、前記第２延出部が前記第２バスバ部材とともに前記第２バスバホルダに共締めされており、前記第１バスバホルダ及び前記第２バスバホルダの各溝の断面は、開口から底部に向けて幅が縮小するテーパ形状を有する。

【0006】

上記した構成では、二つのセルスタックを互いに接続するバスバが、概して二つの屈曲部を形成しながら、ケース内を長尺に延びている。このような長尺なバスバには振動が生じやすいが、二つのバスバホルダが設けられていることで、バスバの振動が効果的に抑制される。特に、二つのバスバホルダは、それぞれバスバの屈曲部に配置されており、応力が集中しやすい屈曲部の振動を、効果的に抑制することができる。また、各バスバホルダの位置において、バスバが複数のバスバ部材に分割されていることで、それぞれのバスバ部材は簡素な構造となり、その組付作業も容易に行うことができる。加えて、バスバホルダは、テーパ形状の溝によってバスバ部材を隙間なく挟持することから、板厚にかかわらずバスバ部材の振動を抑制することができる。

【0007】

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】車載電池モジュールの平面図である。

【図2】図１の範囲ＩＩにおける拡大図とその断面図である。

【図3】図１の範囲ＩＩＩにおける拡大図とその断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

車載電池モジュール２は、車両に搭載される電池モジュールである。図１に示すように、車載電池モジュール２は、ケース４と、第１セルスタック１０と、第２セルスタック２０と、バスバ３０と、第１バスバホルダ４０と、第２バスバホルダ５０と、を備える。なお、図面には、ＸＹＺ座標が定義されている。

【0010】

第１セルスタック１０及び第２セルスタック２０は、ケース４内に配置されている。第１セルスタック１０は、Ｘ軸方向に沿って配列された複数個の電池セル１２を積層したモジュールである。図１では、複数個の電池セル１２のうちの一つのセルに符号を付し、他の電池セルへ符号を付すことを省略している。第２セルスタック２０は、Ｚ軸方向において第１セルスタック１０と隣り合う。第２セルスタック２０は、第１セルスタック１０と同様に、Ｘ軸方向に沿って配列された複数個の電池セル（図示省略）を積層したモジュールである。

【0011】

バスバ３０は、第１セルスタック１０のＸ軸正方向の端部に位置する端子１４と、第２セルスタック２０のＸ軸負方向の端部に位置する端子２４と、を接続する。バスバ３０は、導電性の板材から製造される。

【0012】

第１バスバホルダ４０及び第２バスバホルダ５０は、バスバ３０を保持する。第１バスバホルダ４０及び第２バスバホルダ５０は、ケース４に固定されている。

【0013】

バスバ３０は、第１バスバ部材３２と、第２バスバ部材３４と、第１バスバ部材３２と第２バスバ部材３４とを互いに接続する第３バスバ部材３６と、を有する。第１バスバ部材３２は、第１セルスタック１０の端子１４に接続されている。第１バスバ部材３２は、端子１４から第２セルスタック２０に向けてＺ軸方向に沿って延びている。第２バスバ部材３４は、第２セルスタック２０の端子２４に接続されている。第２バスバ部材３４は、端子２４から第１セルスタック１０に向けてＺ軸方向に沿って延びている。ここで、第１バスバ部材３２及び第２バスバ部材３４の板厚方向は、Ｙ軸方向と一致する。

【0014】

第３バスバ部材３６は、Ｘ軸正方向における第１端部３６ａからＸ軸負方向における第２端部３６ｂまで第１セルスタック１０と第２セルスタック２０の間の隙間をＸ軸方向に沿って延びている。第１端部３６ａは、第１バスバホルダ４０において第１バスバ部材３２のＺ軸正方向の端部に接続されている。第２端部３６ｂは、第２バスバホルダ５０において第２バスバ部材３４のＺ軸負方向の端部に接続されている。

【0015】

図２（ａ）は、図１の範囲ＩＩにおける拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中のｂ－ｂ線における断面図である。図２（ｂ）に示すにように、第１端部３６ａは、第１バスバホルダ４０に設けられた溝４２に挿入されている。溝４２の断面は、開口から底部に向けて幅Ｗ１が縮小するテーパ形状を有する。さらに、第１端部３６ａは、第１バスバホルダ４０の表面４０ａに沿って溝４２の外部へ延出する第１延出部３６ｃを有する。第１延出部３６ｃは、第１端部３６ａから第１バスバ部材３２に向かって折れ曲がるように形成されている。第１延出部３６ｃは、締結部材４４によって第１バスバ部材３２とともに第１バスバホルダ４０へ共締めされている。

【0016】

図３（ａ）は、図１の範囲ＩＩＩにおける拡大図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）中のｂ－ｂ線における断面図である。図３（ｂ）に示すにように、第２端部３６ｂは、第２バスバホルダ５０に設けられた溝５２に挿入されている。溝５２の断面は、開口から底部に向けて幅Ｗ２が縮小するテーパ形状を有する。さらに、第２端部３６ｂは、第２バスバホルダ５０の表面５０ａに沿って溝５２の外部へ延出する第２延出部３６ｄを有する。第２延出部３６ｄは、第２端部３６ｂから第２バスバ部材３４に向かって折れ曲がるように形成されている。第２延出部３６ｄは、締結部材５４によって第２バスバ部材３４とともに第２バスバホルダ５０へ共締めされている。なお、締結部材４４及び５４は、例えば、ボルトである。

【0017】

図２及び図３に示すように、第３バスバ部材３６のうち、第１端部３６ａ、第２端部３６ｂ、及び、第１端部３６ａと第２端部３６ｂの間の区間の板厚方向は、Ｚ軸方向と一致する。一方、第１延出部３６ｃ及び第２延出部３６ｄの板厚方向は、Ｙ軸方向と一致する。

【0018】

（本実施例の効果）
本実施例の構成では、バスバ３０は、第１端部３６ａと第１延出部３６ｃの間、及び、第２端部３６ｂと第２延出部３６ｄの間の双方において屈曲部を形成する。二つのセルスタック１０及び２０を互いに接続するバスバ３０は、このような二つの屈曲部を形成しながらケース４内を長尺に延びている。このような長尺なバスバ３０には振動が生じやすい。本実施例では、振動対策として、第１バスバホルダ４０及び第２バスバホルダ５０が設けられている。各端部３６ａ及び３６ｂが、テーパ形状の各溝４２及び５２に挿入される。そして、各溝４２及び５２によって各端部３６ａ及び３６ｂが隙間なく挟持される。これにより、バスバの板厚にかかわらずバスバ３０の振動、特に、板厚方向（即ち幅Ｗ１及びＷ２の方向）の振動を抑制することができる。さらに、第１延出部３６ｃが第１バスバホルダ４０に締結され、第２延出部３６ｄが第２バスバホルダ５０に締結される。これより、第１延出部３６ｃ及び第２延出部３６ｄに発生する振動が抑制される。第１バスバホルダ４０及び第２バスバホルダ５０により、バスバ３０のうち、応力が集中しやすい屈曲部をＺ軸方向及びＹ軸方向の二方向で拘束することができ、当該屈曲部に発生する振動を効果的に抑制することができる。

【0019】

また、第３バスバ部材３６の第１端部３６ａの振動が第１バスバホルダ４０によって抑制されることにより、第１バスバホルダ４０に共締めされている第１バスバ部材３２へ伝達する振動も抑制される。これにより、第１バスバ部材３２と第１セルスタック１０の端子１４の接続箇所へ伝達する振動も抑制され、端子１４で発生する応力を抑制することができる。第２バスバ部材３４と第２セルスタック２０の端子２４の接続箇所で発生する応力も、第２バスバホルダ５０によって、上記の端子１４と同様に抑制することができる。

【0020】

また、本実施例の構成によれば、バスバ３０は、第１バスバ部材３２、第２バスバ部材３４、及び、第３バスバ部材３６に分割されている。これにより、各バスバ部材は簡素な構造となり、その組付け作業も容易に行うことができる。

【0021】

また、車両仕様の変更等に伴いバスバ３０の板厚が変更される場合が想定される。本実施例では、各溝４２及び５３がテーパ形状を有しているので、バスバ３０の板厚が変更されたとしても、第１バスバホルダ４０及び第２バスバホルダ５０の設計を変更しなくてもよい。

【0022】

（対応関係）
車載電池モジュール２、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向が、それぞれ、「車載電池モジュール」、「第１方向」、「第２方向」の一例である。ケース４、第１セルスタック１０、第２セルスタック２０が、それぞれ、「ケース」、「第１セルスタック」、「第２セルスタック」の一例である。バスバ３０、第１バスバ部材３２、第２バスバ部材３４、第３バスバ部材３６が、それぞれ、「バスバ」、「第１バスバ部材」、「第２バスバ部材」、「第３バスバ部材」の一例である。第１端部３６ａ、第１延出部３６ｃが、それぞれ、「第１端部」、「第１延出部」の一例である。第２端部３６ｂ、第２延出部３６ｄが、それぞれ、「第２端部」、「第２延出部」の一例である。第１バスバホルダ４０、溝４２が、それぞれ、「第１バスバホルダ」、「前記第１バスバホルダに設けられた溝」の一例である。第２バスバホルダ５０、溝５２が、それぞれ、「第２バスバホルダ」、「前記第２バスバホルダに設けられた溝」の一例である。

【0023】

以下、実施例で示した技術に関する留意点を述べる。車載電池モジュール２は、少なくとも２個のセルスタックを備えていればよく、例えば、３個以上のセルスタックを備えていてもよい。

【符号の説明】

【0024】

２：車載電池モジュール、４：ケース、１０：第１セルスタック、１２：電池セル、１４：端子、２０：第２セルスタック、２４：端子、３０：バスバ、３２：第１バスバ部材、３４：第２バスバ部材、３６：第３バスバ部材、３６ａ：第１端部、３６ｂ：第２端部、３６ｃ：第１延出部、３６ｄ：第２延出部、４０：第１バスバホルダ、４０ａ：表面、４２：溝、４４：締結部材、５０：第２バスバホルダ、５０ａ：表面、５２：溝、５４：締結部材、Ｗ１：幅、Ｗ２：幅

【図1】

【図2】

【図3】