(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-27
(45)【発行日】2024-03-06
(54)【発明の名称】バスバーモジュール
(51)【国際特許分類】
H01M 50/569 20210101AFI20240228BHJP
H01M 50/507 20210101ALI20240228BHJP
H01M 50/503 20210101ALI20240228BHJP
H01M 50/298 20210101ALI20240228BHJP
H01M 50/209 20210101ALI20240228BHJP
【FI】
H01M50/569
H01M50/507
H01M50/503
H01M50/298
H01M50/209
(21)【出願番号】P 2020031890
(22)【出願日】2020-02-27
【審査請求日】2023-01-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000006895
【氏名又は名称】矢崎総業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】岡▲崎▼ 裕太郎
【審査官】福井 晃三
(56)【参考文献】
【文献】特開2014-146489(JP,A)
【文献】特開2014-049235(JP,A)
【文献】特開2012-248513(JP,A)
【文献】特開2017-103145(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01M 50/50-50/598
H01M 50/20-50/298
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、前記ケースに設けられたバスバー収容部に収容され、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バスバーと、前記バスバーに重ね合わされて前記バスバー収容部に組付けられ、前記バスバーとともに前記電極に接続される板状の端子と、前記端子に接続されて前記ケースに配索される電線と、を備えたバスバーモジュールであって、
前記バスバー収容部は、周壁によって囲われた底部のない枠状に形成され、
前記端子は、前記電線との接続側と反対側の先端側の少なくとも一部に、前記バスバーとの重ね合わせ側と反対側へ屈曲された立上げ部を有する、
ことを特徴とするバスバーモジュール。
【請求項2】
前記バスバー収容部は、前記周壁の内面に、前記バスバーに重ね合わされた前記端子の対角位置をそれぞれ係止する係止爪を有する、
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。
【請求項3】
前記端子は、前記電線に圧着される電線圧着部を有し、
前記立上げ部の高さ寸法は、前記電線に圧着される前の前記電線圧着部における圧着片の高さ寸法以下である、
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。
【請求項4】
前記端子は、前記電線圧着部の側部及び前記立上げ部の側部に、前記電線の外径よりも大きな幅寸法のスリットを有する、
ことを特徴とする請求項3に記載のバスバーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バスバーモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
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、複数の単電池からなる電池集合体の上部にバスバーモジュールが組付けられている。このバスバーモジュールは、複数の単電池の電極に電気的に接続される複数のバスバーを有している。これらのバスバーは、電池集合体の上部に取り付けられる樹脂製のケースに収容されて保持される(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このバスバーモジュールは、単電池の電圧を検出するための電圧検出線が配索される。この電圧検出線は、その端部に板状の電圧検出端子が接続されており、この電圧検出端子は、ケースのバスバー収容部に収容されたバスバーに重ねて組付けられる。これにより、電圧検出線がバスバーに電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、バスバーモジュールでは、バスバーを梁状の支持部で支持することにより、バスバー収容部の底部を省略し、省スペース化を図ることが可能である。しかしながら、バスバー収容部の底部を省略すると、バスバー収容部に収容されたバスバーに電圧検出端子を重ねて取り付ける組付け作業時において、斜めに挿し込まれた電圧検出端子の先端がバスバー収容部の側壁とバスバーとの隙間に入り込んでしまう可能性がある。そして、この隙間に一部が入り込んだ電圧検出端子を無理にバスバーに重ね合わせようとすると、電圧検出端子の変形やケースの損傷を生じるおそれがある。
【0006】
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、省スペース化を図りつつ、端子を円滑にバスバーに重ねて組付け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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
(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、前記ケースに設けられたバスバー収容部に収容され、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バスバーと、前記バスバーに重ね合わされて前記バスバー収容部に組付けられ、前記バスバーとともに前記電極に接続される板状の端子と、前記端子に接続されて前記ケースに配索される電線と、を備えたバスバーモジュールであって、
前記バスバー収容部は、周壁によって囲われた底部のない枠状に形成され、
前記端子は、前記電線との接続側と反対側の先端側の少なくとも一部に、前記バスバーとの重ね合わせ側と反対側へ屈曲された立上げ部を有する、ことを特徴とするバスバーモジュール。
【0008】
上記(1)の構成のバスバーモジュールによれば、バスバーが収容されたバスバー収容部へ端子を組付ける際に、端子の立上げ部がバスバー収容部の周壁に当接する。したがって、バスバー収容部の周壁とバスバーとの隙間への端子の先端側の入り込みを回避させることができ、端子の組付けを円滑に行うことができる。これにより、バスバーの底部をなくすことによる省スペース化を図りつつ、組付け作業性を向上させることができる。また、バスバー収容部の周壁とバスバーとの隙間へ先端側が入り込んだ端子を無理にバスバーに重ね合わせることによる端子及びケースの変形や損傷を防止できる。
【0009】
(2) 前記バスバー収容部は、前記周壁の内面に、前記バスバーに重ね合わされた前記端子の対角位置をそれぞれ係止する係止爪を有する、ことを特徴とする上記(1)に記載のバスバーモジュール。
【0010】
上記(2)の構成のバスバーモジュールによれば、バスバー収容部に端子を組付けてバスバーに重ね合わせることにより、端子の対角位置が係止爪によって係止される。これにより、端子を無理なく安定的にバスバー収容部に保持させることができる。
【0011】
(3) 前記端子は、前記電線に圧着される電線圧着部を有し、
前記立上げ部の高さ寸法は、前記電線に圧着される前の前記電線圧着部における圧着片の高さ寸法以下である、ことを特徴とする上記(1)または(2)に記載のバスバーモジュール。
【0012】
上記(3)の構成のバスバーモジュールによれば、立上げ部の高さ寸法が、電線に圧着される前の圧着部における圧着片の高さ寸法以下であるので、立上げ部を設けることによる端子の高さの嵩張りを抑えることができ、保管や梱包時における占有スペースを抑えることができる。
【0013】
(4) 前記端子は、前記電線圧着部の側部及び前記立上げ部の側部に、前記電線の外径よりも大きな幅寸法のスリットを有する、ことを特徴とする上記(3)に記載のバスバーモジュール。
【0014】
上記(4)の構成のバスバーモジュールによれば、端子は、電線圧着部の側部にスリットを有するので、電線に圧着される電線圧着部の両側における応力集中を抑えることができる。また、端子は、立上げ部の側部にスリットを有するので、立上げ部を曲げ加工によって無理なく形成することができる。しかも、これらのスリットが、電線の外径よりも大きな幅寸法を有しているので、例えば、電線に接続された端子の梱包時や輸送時等におけるスリットへの電線の噛み込みを防止できる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、省スペース化を図りつつ、端子を円滑にバスバーに重ねて組付けることが可能なバスバーモジュールを提供できる。
【0016】
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。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】本発明の一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】本実施形態に係るバスバーモジュールの分解斜視図である。
【
図3】本実施形態に係るバスバーモジュールの一部の平面図である。
【
図4】バスバーモジュールの構造を説明する図であって、(a)は接続端子を組付けた状態での
図3におけるA-A断面図、(b)は接続端子の組付け途中の状態での
図3におけるB-B断面図である。
【
図5】接続端子を示す図であって、(a)は後端側からの斜視図、(b)は先端側からの斜視図である。
【
図6】(a)は接続端子の平面図、(b)は接続端子の側面図である。
【
図7】立上げ部のない接続端子のバスバー収容部への組付け途中の状態での
図3におけるB-B断面図に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
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、本発明の一実施形態に係るバスバーモジュール10及び電池集合体1の斜視図である。
【0019】
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。
【0020】
電池集合体1は、一方向に沿って一列に配列された複数の単電池3で構成されている。各単電池3は、直方体状に形成され、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。
【0021】
電池集合体1は、互いに隣り合う複数個(本例では4個)の単電池3が1セットとされて電極5の極が揃えられており、バスバーモジュール10は、後述するバスバー50によって単電池3の各セットを直列に接続する。
【0022】
図2は、本実施形態に係るバスバーモジュール10の分解斜視図である。
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、複数の電線61からなるワイヤハーネス60と、を備えている。
【0023】
ケース20は、例えば、電気絶縁性の合成樹脂等によって成形されており、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、枠状に形成されており、このバスバー収容部21内にバスバー50が収容される。
【0024】
二列のバスバー収容部21の間には、第1電線配索溝部31A及び第2電線配索溝部31Bが設けられている。これらの第1電線配索溝部31A及び第2電線配索溝部31Bは、それぞれバスバー収容部21の列に沿ってケース20の長手方向にわたって形成されている。また、第1電線配索溝部31Aと第2電線配索溝部31Bとの間には、第1電線渡し部33A、第2電線渡し部33B及び第3電線渡し部33Cが設けられている。
【0025】
第1電線渡し部33Aは、ケース20における一端20A近傍に設けられ、第2電線渡し部33Bは、ケース20における中間に設けられ、第3電線渡し部33Cは、ケース20における他端20B近傍に設けられている。
図1に示すように、ケース20には、その上方からカバー25が装着される。そして、このカバー25をケース20に装着することにより、第1電線配索溝部31A、第2電線配索溝部31B、第1電線渡し部33A、第2電線渡し部33B及び第3電線渡し部33Cがカバー25によって覆われる。
【0026】
また、ケース20は、電線取出部35を有している。この電線取出部35は、第1電線配索溝部31Aにおける第1電線渡し部33Aと第2電線渡し部33Bとの間に設けられている。この電線取出部35には、その上方から電線押えカバー36が装着可能とされている。
【0027】
ワイヤハーネス60を構成する複数の電線61は、端部に接続端子(端子)62が接続された電圧検出用の電線や、端部にサーミスタ64が接続された温度測定用の電線である。接続端子62は、各バスバー50とともに単電池3の電極5に共締めされ、バスバー50に電気的に接続される。また、サーミスタ64は、電池集合体1の特定の単電池3に接触されて単電池3の温度を測定する。このワイヤハーネス60は、各電線61が電圧監視回路及び温度監視回路を備えた制御回路基板(図示略)に接続される。
【0028】
ワイヤハーネス60の電線61は、第1電線配索溝部31A、第2電線配索溝部31B、第1電線渡し部33A、第2電線渡し部33B及び第3電線渡し部33Cに収容されて配索される。そして、それぞれの電線61は、第1電線配索溝部31Aに設けられた電線取出部35から外部に引き出される。
【0029】
バスバーモジュール10を構成するケース20は、長手方向の略中間部で分割されている。これにより、ケース20は、長手方向に分割された二つの分割ケース22,23から構成されている。これらの分割ケース22,23は、互いに連結されてケース20を構成する。
【0030】
図3は、本実施形態に係るバスバーモジュール10の一部の平面図である。
図4は、バスバーモジュール10の構造を説明する図であって、
図4の(a)は接続端子62を組付けた状態での
図3におけるA-A断面図、
図4の(b)は接続端子62の組付け途中の状態での
図3におけるB-B断面図である。
【0031】
図3、
図4の(a)及び
図4の(b)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おり、これらの締結孔51には、電極5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には、ナット(図示略)が螺合されて締め付けられる。これにより、バスバー50が電極5に締結され、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。
【0032】
バスバー50を収容するバスバー収容部21は、底部のない枠状に形成されている。このバスバー収容部21は、一対の長辺部41と、一対の短辺部42とからなる周壁40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に架け渡される梁状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。
【0033】
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の内側に配置される。そして、支持部43は、凸型部52の裏面に当接してバスバー50を支持する。
【0034】
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。
【0035】
各バスバー収容部21は、端子組付け部70を有しており、この端子組付け部70に接続端子62が組付けられる。端子組付け部70には、第1電線配索溝部31Aまたは第2電線配索溝部31Bに繋がる連結路71が形成されている。また、この端子組付け部70には、長辺部41に形成された係止爪46が対角位置に設けられている。
【0036】
図5は、接続端子62を示す図であって、
図5の(a)は後端側からの斜視図、
図5の(b)は先端側からの斜視図である。
図6の(a)及び(b)は、接続端子62の平面図及び側面図である。
【0037】
図5の(a),(b)及び
図6の(a),(b)に示すように、接続端子62は、例えば、銅または銅合金等の導電性金属材料からなるもので、略中央に挿通孔63を有する矩形状の板状に形成されている。この接続端子62は、四辺のうちの一つの辺62aに、電線圧着部65を有しており、この電線圧着部65が電線61に圧着されている。これにより、電線61は、接続端子62と電気的に接続されている。
【0038】
電線圧着部65は、前側に一対の導体圧着片65aを有し、後ろ側に一対の被覆圧着片65bを有している。一対の導体圧着片65aは、電線61の端部で露出された導体に対して両側からかしめられ、一対の被覆圧着片65bは、電線61の端部における被覆の部分(被覆部分)に両側からかしめられる。これにより、接続端子62は、電線61に対して圧着されて電気的に接続される。
この電線圧着部65は、接続端子62の幅方向の略中央に形成されており、その両側には、スリット66が形成されている。これらのスリット66を形成することにより、電線圧着部65の両側における応力集中が抑えられる。
【0039】
接続端子62は、四辺のうちの電線圧着部65が形成された辺62aと対向する先端側の辺62bに、上方へ屈曲させることにより形成された立上げ部67を有している。この立上げ部67は、辺62bにおける一部を除いた部分に形成されている。この立上げ部67の高さ寸法H1は、
図6の(b)に示すように、電線61へ加締める前の電線圧着部65における被覆圧着片(圧着片)65bの高さ寸法H2以下とされている。この立上げ部67の側部には、接続端子62に対して曲げ加工を施して立上げ部67を形成する際の逃げとなるスリット68が形成されている。
図6の(a)に示すように、接続端子62は、そのスリット66,68の幅寸法W1,W2が、それぞれ電線61の径よりも大きくされている。
【0040】
次に、接続端子62をバスバー50が収容されたバスバー収容部21の端子組付け部70へ組付ける場合について説明する。
図4の(b)に示すように、接続端子62をバスバー50が収容されたバスバー収容部21の端子組付け部70へ組付ける際に、接続端子62は、その先端を下方に向けた状態で斜めに挿し込まれる。すると、接続端子62の立上げ部67がバスバー収容部21の周壁40を構成する長辺部41に当接し、接続端子62の先端側の辺62bがバスバー50の上面に接触する。その後、接続端子62の後端側の電線圧着部65を下げていくと、立上げ部67が周壁40の長辺部41の内面に摺接する。これにより、接続端子62は、バスバー50の上面に沿うように案内されてバスバー50に重ね合わされ、バスバー50が収容されたバスバー収容部21の端子組付け部70へ嵌め込まれる(
図4の(a)参照)。
【0041】
接続端子62を端子組付け部70に嵌め込むと、接続端子62は、バスバー収容部21の長辺部41に形成された係止爪46によって対角位置で係止されて抜け止めされる。また、接続端子62は、電線61が接続された電線圧着部65が連結路71に通され、第1電線配索溝部31Aまたは第2電線配索溝部31Bへ電線61が配索される。
【0042】
バスバー収容部21に組付けられた接続端子62は、その挿通孔63がバスバー50の締結孔51と連通され、電池集合体1にバスバーモジュール10を組付けることにより、単電池3の電極5が通される。そして、この電極5にナットを螺合させて締め付けることにより、バスバー50と接続端子62が電極5に共締めされ、電極5に電気的に接続される。
【0043】
図7は、立上げ部のない接続端子62Aのバスバー収容部21への組付け途中の状態での
図3におけるB-B断面図に相当する図である。
図7に示すように、立上げ部67がない接続端子62Aでは、接続端子62の先端を下方に向けた状態でバスバー収容部21へ斜めに挿し込まれると、先端がバスバー収容部21の周壁40を構成する長辺部41とバスバー50との隙間に入り込んでしまう可能性がある。この場合、先端が長辺部41とバスバー50との隙間に入り込んだ接続端子62Aを一旦抜き取り、組付け作業を再度行わなければならず、作業性の低下を招いてしまう。また、長辺部41とバスバー50との隙間に先端が入り込んだ状態で接続端子62Aの後端側を無理に下げてバスバー50に重ね合わせようとすると、接続端子62及びケース20に変形や損傷が生じるおそれがある。
【0044】
以上、説明したように、本実施形態に係るバスバーモジュール10によれば、バスバー50が収容されたバスバー収容部21へ接続端子62を組付ける際に、接続端子62の立上げ部67がバスバー収容部21の周壁40に当接する。したがって、バスバー収容部21の周壁40とバスバー50との隙間への接続端子62の先端側の入り込みを回避させることができ、接続端子62の組付けを円滑に行うことができる。これにより、バスバー50の底部をなくすことによる省スペース化を図りつつ、組付け作業性を向上させることができる。また、バスバー収容部21の周壁40とバスバー50との隙間へ先端側が入り込んだ接続端子62を無理にバスバー50に重ね合わせることによる接続端子62及びケース20の変形や損傷を防止できる。
【0045】
また、本実施形態のバスバーモジュール10では、バスバー収容部21の周壁40の内面に、バスバー50に重ね合わされた接続端子62の対角位置をそれぞれ係止する係止爪46を有している。したがって、バスバー収容部21に接続端子62を組付けてバスバー50に重ね合わせることにより、接続端子62の対角位置が係止爪46によって係止される。これにより、接続端子62を無理なく安定的にバスバー収容部21に保持させることができる。
【0046】
しかも、本実施形態に係る接続端子62の立上げ部67は、その高さ寸法H1が、電線61を加締める前の電線圧着部65における被覆圧着片65bの高さ寸法H2以下である、そこで、立上げ部67を設けることによる接続端子62の高さの嵩張りを抑えることができ、保管や梱包時における占有スペースを抑えることができる。
【0047】
また、接続端子62は、電線圧着部65の側部にスリット66,68を有するので、電線61に圧着される電線圧着部65の両側における応力集中を抑えることができる。また、接続端子62は、立上げ部67の側部にスリット66,68を有するので、立上げ部67を曲げ加工によって無理なく形成することができる。しかも、これらのスリット66,68が、電線61の外径よりも大きな幅寸法W1,W2を有しているので、例えば、電線61に接続された接続端子62の梱包時や輸送時等におけるスリット66,68への電線61の噛み込みを防止できる。
【0048】
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。
【0049】
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]~[4]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)に設けられたバスバー収容部(21)に収容され、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バスバー(50)と、前記バスバー(50)に重ね合わされて前記バスバー収容部(21)に組付けられ、前記バスバー(50)とともに前記電極(5)に接続される板状の端子(接続端子62)と、前記端子(接続端子62)に接続されて前記ケース(20)に配索される電線(61)と、を備えたバスバーモジュール(10)であって、
前記バスバー収容部(21)は、周壁(40)によって囲われた底部のない枠状に形成され、
前記端子(接続端子62)は、前記電線(61)との接続側と反対側の先端側の少なくとも一部に、前記バスバー(50)との重ね合わせ側と反対側へ屈曲された立上げ部(67)を有する、ことを特徴とするバスバーモジュール。
[2] 前記バスバー収容部(21)は、前記周壁(40)の内面に、前記バスバー(50)に重ね合わされた前記端子(接続端子62)の対角位置をそれぞれ係止する係止爪(46)を有する、ことを特徴とする上記[1]に記載のバスバーモジュール。
[3] 前記端子(接続端子62)は、前記電線(61)に圧着される電線圧着部(65)を有し、
前記立上げ部(67)の高さ寸法(H1)は、前記電線(61)を加締める前の前記電線圧着部(65)における圧着片(被覆圧着片65b)の高さ寸法(H2)以下である、ことを特徴とする上記[1]または[2]に記載のバスバーモジュール。
[4] 前記端子(接続端子62)は、前記電線圧着部(65)の側部及び前記立上げ部(67)の側部に、前記電線(61)の外径よりも大きな幅寸法(W1,W2)のスリット(66,68)を有する、ことを特徴とする上記[3]に記載のバスバーモジュール。
【符号の説明】
【0050】
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
40…周壁
46…係止爪
50…バスバー
61…電線
62…接続端子(端子)
65…電線圧着部
66,68…スリット
67…立上げ部
W1,W2…幅寸法