JP2013004501A - バスバモジュール構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】構造の複雑化を抑制しつつ、電圧検出線とパワーケーブルの接続端子との接触を回避すること。
【解決手段】直列接続される複数の電池の隣接する電池間の正極と負極との間を接続する複数の第１バスバ１３と、複数の電池の総正極及び総負極にそれぞれ接続される第２バスバ１５を保持する樹脂製のバスバモジュール１７と、このバスバモジュールに沿って形成され、第１バスバにそれぞれ接続された電圧検出線２１を収容する配線路３３と、第２バスバに接続されるパワーケーブル２５の接続端子２３が収容される端子収容部４９を備え、各電圧検出線の配線路と少なくとも一方のパワーケーブルの接続端子とが交差する構造を有するバスバモジュール構造体であり、バスバモジュールと一体形成され、ヒンジ４５を介して折り返されたときに配線路と交差するカバー部材４３を備え、カバー部材が折り返されたときに配線路と対向する側の面の裏側の面に端子収容部を形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の電池を直列に接続するバスバモジュール構造体に関する。

例えば、特許文献１には、複数の電池を直列に接続した電池モジュールを、電気自動車やハイブリッドカーなどの電源として用いる技術が開示されている。この電池モジュールには、隣接する電池間の正極と負極を接続する複数の第１バスバと電池モジュールの総正極と総負極にそれぞれ接続される第２バスバをそれぞれ保持して形成された樹脂製のバスバモジュールが取り付けられている。

図１１に、特許文献１のバスバモジュールの構造体５１を示す。この構造体５１は、隣り合う図示しない電池の正極と負極を接続する複数の第１バスバ５３と、電池モジュールの総正極と総負極にそれぞれ接続される第２バスバ５５（一方のみ表示）と、複数の第１バスバ５３及び第２バスバ５５にそれぞれ接続される図示しない複数の電圧検出線を収容する配線路５７と、第２バスバ５５と接続端子５９を介して接続されるパワーケーブル６１と、樹脂製のバスバモジュール６３を備えている。配線路５７は、バスバモジュール６３の長手方向に沿って形成される。

第１バスバ５３は、ヒンジ６５を介して互いに連なる複数の第１囲い壁６７の内側にそれぞれ嵌め込まれて係止され、第２バスバ５５は、バスバモジュール５１の一端と他端に設けられた第２囲い壁６９（一方のみ表示）の内側にそれぞれ接続端子５９とともに嵌め込まれて係止されている。ヒンジ６５と第１囲い壁６５及び第２囲い壁６７は、いずれもバスバモジュール６３と一体形成されている。電圧検出線は、配線路５７に収納されて配索され、パワーケーブル６１は、複数のフック７１に支持されて配索されている。つまり、パワーケーブル６１と電圧検出線は、バスバモジュール５１の長手方向の同じ方向（図１１の右側）に向かって配索される。

特開２００４−９８２９５号公報（図４）

ところで、このようなバスバモジュールの構造体には、特許文献１のように、パワーケーブル６１と電圧検出線が同じ方向に向けて配索される構造に限らず、パワーケーブルと電圧検出線が互いに反対方向に向けて配索される構造も考えられる。このような場合、例えば、バスバモジュールの長手方向の両端側にそれぞれ設置されたパワーケーブルの接続端子のうち少なくとも一方の接続端子と電圧検出線とが交差する構造が生じ得る。

このように接続端子と電圧検出線が交差する場合、電圧検出線と接続端子が接触する状態で外部から振動が伝わると、電圧検出線の被覆が摩耗して導体が露出するおそれがある。このような事態を避けるため、例えば、接続端子を収容する収容部分（図１１の第２囲い壁６９に相当）を電圧検出線の配線路を跨ぐように延在させて形成することも考えられるが、構造が複雑になることから、射出成形などで一体的に形成することが難しくなる。また、仮にそのような構造を成形できたとしても、バスバモジュールが大型化するという問題がある。

本発明は、構造の複雑化を抑制しつつ、圧検出線とパワーケーブルの接続端子との接触を回避することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、直列接続される複数の電池の隣接する電池間の正極と負極との間をそれぞれ接続する複数の第１導体と、複数の電池からなる電池モジュールの総正極及び総負極とにそれぞれ接続される２つの第２導体とを電池の配列に合わせて保持して形成された樹脂製のバスバモジュールと、このバスバモジュールに沿って一体形成され、複数の第１導体にそれぞれ接続された複数の電圧検出線を収容する配線路と、バスバモジュールと一体形成され、２つの第２導体にそれぞれ接続されるパワーケーブルの接続端子が収容される端子収容部とを備えてなり、複数の電圧検出線の配線路と少なくとも一方のパワーケーブルの接続端子とが交差する構造を有するバスバモジュール構造体であって、バスバモジュールと一体形成され、ヒンジを介して折り返されたときに配線路と交差するカバー部材を備え、このカバー部材が折り返されたときに配線路と対向する側の面の裏側の面に端子収容部が形成されてなることを特徴とする。

このような構成によれば、折り返したカバー部材の端子収容部に接続端子を設けることにより、接続端子と電圧検出線との間にカバー部材を介在させることができるため、接続端子と電圧検出線との接触を回避して、電圧検出線の被覆の摩耗を防ぐことができる。また、カバー部材をバスバモジュールの平面方向に延在させて設けることにより、バスバモジュールの構造の複雑化を抑えることができるため、成形によってバスバモジュールと一体的に形成することが可能になる。さらに、折り返したカバー部材は、その配線路と対向する側の面を配線路に押し付けて配置したとしても、電圧検出線の被覆の摩耗は生じないため、折り返したカバー部材とバスバモジュールとの間に不要な隙間を形成する必要がなく、バスバモジュールの大型化を抑制することができる。

この場合において、配線路には、電圧検出線を案内するリブが設けられてなることを特徴とする。

これによれば、配線路内に収容される電圧検出線をリブによって所定方向、例えば、配線路の側縁から配線路の内側に電圧検出線を寄せることができるため、カバー部材を折り消すときに、配線路の側縁とカバー部材との間に電圧検出線を噛み込むのを防ぐことができる。

また、配線路のヒンジと反対側の側縁部には、配線路と連通する溝が設けられ、カバー部材を折り返したときの配線路と対向する側の面には、この溝に挿入されて係止される突起が設けられ、この突起の配線路に面する側面には係止突起の基端側に向かって広がる傾斜面が形成されてなるものとする。

これによれば、カバー部材の係止突起を溝に挿入する際に、溝の近傍に位置する電圧検出線を係止突起の傾斜面に沿って溝から離れる方向に移動させることができるため、係止突起による電圧検出線の噛み込みを防ぐことができる。

本発明によれば、構造の複雑化を抑制しつつ、圧検出線とパワーケーブルの接続端子との接触を回避することができる。

本発明を適用してなるバスバモジュール構造体において、パワーケーブルを配索した状態を示す図である。 本発明を適用してなるバスバモジュール構造体において、パワーケーブルを配索する前の状態を示す図である。 本発明を適用してなるバスバモジュール構造体のカバー部材の拡大図である。 図３のカバー部材の裏側に形成される端子収容部を示す図である。 図３のカバー部材を折り返した状態で接続端子を取り付ける動作を説明する図である。 配線路に収容された電圧検出線がカバー部材によって噛み込まれる様子を説明する断面図である。 配線路に収容された電圧検出線がリブによって規制される様子を説明する図である。 カバー部材に形成されるロックピンの拡大図である。 カバー部材のロックピンによって電圧検出線が移動する様子を説明する断面図である。 本発明を適用してなるバスバモジュールが取り付けられる電池モジュールの概略図である。 従来のバスバモジュール構造体を示す図である。

以下、本発明を適用してなるバスバモジュール構造体の一実施形態について図面を参照して説明する。

始めに、本発明のバスバモジュール構造体の説明を容易にするため、バスバモジュール構造体が取り付けられる電池モジュールの構成について、図１０を参照しながら説明する。

電池モジュール１は、直方体に形成された複数の電池３の対向する２つの電極面５をそれぞれ同じ方向に揃えて構成される。各電池３の電極面５には円柱状の正極７と負極９が突出して設けられ、隣り合う電池３との間で正極７と負極９が交互に配列されている。電池モジュール１は、直列に接続された複数の電池３の両端に位置する電池３の電極が総電極となり、例えば、偶数個の電池３が直列に接続される場合は、一端の電池３の正極が総正極、他端の電池の負極が総負極となる。本実施形態では、偶数個の電池３が直列に接続される電池モジュール１を例に説明する。

図１及び図２に示すように、バスバモジュール構造体１１は、電池モジュール１の隣接する電池３間の正極７と負極９との間をそれぞれ接続する複数の第１バスバ１３と、電池モジュール１の両端の電池３の総正極及び総負極にそれぞれ接続される２つの第２バスバ１５と、第１バスバ１３及び第２バスバ１５を保持する樹脂製のバスバモジュール１７と、すべての第１バスバ１３及び第２バスバ１５にそれぞれ電圧検出用端子１９を介して接続される複数の電圧検出線２１と、第２バスバ１５とそれぞれ接続端子２３（ＬＡ端子：丸型板端子）を介して接続されるパワーケーブル２５を備えている。

第１バスバ１３は、連結部２７を介して互いに接続された複数の第１囲い壁２９の内側にそれぞれ嵌め込まれて係止され、第２バスバ１５は、バスバモジュール１７の両端にそれぞれ設けられた第２囲い壁３１の内側に嵌め込まれて係止されている。連結部２７と第１囲い壁２９及び第２囲い壁３１は、いずれもバスバモジュール１７と一体形成されている。なお、第２囲い壁３１は一方のみ図示しているが、他方の第２囲い壁３１も同様の構造をなしているため説明を省略する。

電圧検出線２１は、バスバモジュール１７の長手方向に沿って形成される配線路３３に収納されて配索される。パワーケーブル２５は、バスバモジュール１７に形成された複数のフック３５に支持されてバスバモジュール１７の長手方向に配索される。

各バスバは、導電体、例えば、銅製の板状部材であり、第１バスバ１３には、正極と負極がそれぞれ通される２つの孔が設けられ、第２バスバ１５には、総正極又は総負極が通される１つの孔が設けられている。第１バスバ１３の一方の孔、及び、第２バスバ１５の孔には、導電体、例えば、銅製の板状部材からなる電圧検出用端子１９の孔がそれぞれ重ね合わせて配置される。電圧検出用端子１９には、圧着部３７（図７）が設けられ、絶縁被覆を剥いで芯線を露出させた電圧検出線２１が接続されている。電圧検出線２１は、図示しない電圧検出器と接続されて各電池３の電圧を検出するようになっている。

バスバモジュール１７は、複数の第１囲い壁２９にそれぞれ電池モジュール１の各電池３の正極７及び負極９が挿入される２つの孔が設けられるとともに、両端の第２囲い壁３１にそれぞれ電池モジュール１の総正極又は総負極が挿入される１つの孔が設けられ、全体として、電池モジュール１の電極面５に対応する大きさに形成されている。

このようにして構成されるバスバモジュール構造体１１が電池モジュール１に取り付けられると、第１囲い壁２９の２つの孔に挿入された電池３の正極７と負極９は、第１バスバ１３の２つの孔に挿通され、そのうち一方の電極は電圧検出用端子１９の１つの孔に挿通された状態で、例えばナットにより締結される。一方、第２囲い壁３１の孔に挿入された総正極又は総負極は、第２バスバ１５と電圧検出用端子１９と接続端子２３の孔にそれぞれ挿通された状態で、例えばナットにより締結される。

バスバモジュール１７の配線路３３は、バスバモジュール１７の短手方向（図１の上下方向）に延在する蓋３９を折り返すことにより筒状に形成される。図２に示すように、蓋３９の先端には、蓋３９を折り返した状態でバスバモジュール１７に係止される突起４１が設けられている。配線路３３に電圧検出線２１が収容された状態で、蓋３９を折り返し、突起４１を図示しない係止溝に挿入して係止させることにより、電圧検出線２１は配線路３３内で保護された状態となる。配線路３３を挟んで、第１囲い壁２９及び第２囲い壁３１と反対側には、パワーケーブル２５が配索されている。

ところで、本実施形態では、配線路３３に収容された電圧検出線２１をバスバモジュール１７の長手方向の一方（図１の右側）に向かって配索しているのに対し、パワーケーブル２５は、バスバモジュール１７の長手方向の他方（図１の左側）に向かって配索している。つまり、電圧検出線２１とパワーケーブル２５は互いに逆向きに配索されている。したがって、パワーケーブル２５の端末を、電圧検出線２１を挟んで反対側に位置する第２囲い壁３１に取り付けられた第２バスバ１５に接続するためには、パワーケーブル２５の端末に接続された接続端子２３を配線路３３と交差するように配置しなければならなくなる。この場合、配線路３３に収容された電圧検出線２１と接続端子２３が接した状態で外部から振動が伝わることにより、電圧検出線２１の被覆が摩耗して導体が露出するおそれがある。このように接続端子２３が配線路３３と交差する構造は、バスバモジュール構造体１１において、少なくとも１箇所（図１の例では１箇所）で生じ得るが、電池モジュール１の構造によっては、２箇所で生じることもある。

ここで、本実施形態の特徴構成について図３乃至図５を参照して説明する。

図３に示すように、本実施形態では、バスバモジュール１７の短手方向、つまり、第２囲い壁３１を配線路３３と交差する方向にカバー部材４３を延在させて設けている。このカバー部材４３は、バスバモジュール１７と一体形成され、ヒンジ４５を介して矢印の方向に折り曲げ可能になっている。カバー部材４３は、ヒンジ４５を介して折り返したときに、配線路３３の一部を覆いながら配線路３３と交差するようになっている。すなわち、折り返されたカバー部材４３は、配線路３３を形成する２枚の側壁４７の端面に当接した状態となる。

図４は、図３のカバー部材４３の裏側を示す。この裏側の面は、カバー部材４３が折り返されたときに、配線路３３と対向する側の面の反対側に位置することになり、接続端子２３が収容される端子収容部４９をなしている。端子収容部４９は、２枚の側壁５１，５３が所定間隔でＬ字状に対向して設けられ、この側壁５１，５３の内側にＬ字状の溝空間５５が形成されている。また、図３に示すように、端子収容部４９の裏側には、第２囲い壁３１の内側に設けられた図示しない溝に挿入される２本のロックピン５７が立設して設けられている。このロックピン５７は、溝内に挿入されて係止されるようになっている。

次に、このようにして構成されるバスバモジュール構造体１１を組み立てる動作について説明する。

まず、バスバモジュール１７の第１囲い壁２９、第２囲い壁３１にそれぞれ第１バスバ１３、第２バスバ１５を収容して固定する。ここで、第１バスバ１３及び第２バスバ１５はバスバモジュール１７と一体成形することも可能である。続いて、予め電圧検出線２１が圧着された電圧検出用端子１９をそれぞれのバスバに重ねて第１囲い壁２９及び第２囲い壁３１に収容する。そして、各電圧検出用端子１９に接続された電圧検出線２１を配線路３３に収容しながら配索し、配線路３３の引出部からバスバモジュール１７の外側に引き出す。電圧検出線２１を外側に引き出した後、蓋３９を折り返して固定する。

次に、カバー部材４３を、ヒンジ４５を介して折り返し、２本のロックピン５７をそれぞれ対応する溝に挿入して係止することによりカバー部材４３を固定する。続いて、図５に示すように、予めパワーケーブル２５の端末が圧着されたＬ字状の接続端子２３を端子収容部４９の溝空間５５に取り付ける。ここで、接続端子２３は、溝空間５５に収容されることで、先端側に形成された孔５９と、既に第２囲い壁３１に収容されている第２バスバ１５及び電圧検出用端子１９の孔とが重ねられる。接続端子２３は２枚の側壁５１，５３の内壁にそれぞれ形成される突起６１に両側から押し付けられることで端子収容部４９に位置決めされた状態で固定される。続いてパワーケーブル２５を複数のフック３５に固定して配索方向に支持する。

本実施形態の接続端子２３は、図５に示すように、Ｌ字状に形成されるとともに、孔５９が形成された先端側に向かって例えば鉤型に折れ曲がって形成される。すなわち、接続端子２３は、その一端側が第２囲い壁３１で電池３の総電極と接続される一方、他端側が配線路３３の２枚の側壁４７を覆って配置される端子収容部４９の溝空間５５に収容された状態となる。

このように、折り返したカバー部材４３に形成される端子収容部４９の溝空間５５に接続端子２３を収容して保持することにより、接続端子２３と電圧検出線２１との間にはカバー部材４３が介在することになるため、互いに交差する接続端子２３と電圧検出線２１との接触を確実に回避して電圧検出線２１の被覆の摩耗を防ぐことができる。また、カバー部材４３は、バスバモジュール１７の厚み方向ではなく平面方向、つまり短手方向に延在させて設けられるため、バスバモジュール１７の複雑化と大型化を抑制することができ、しかも、バスバモジュール１７と一体成形することが可能になる。

次に、電圧検出線２１が収容される配線路３３内の具体的な構造の一例について図６、７を参照しながら説明する。

図６に示すように、配線路３３には複数の電圧検出線２１が高い電線占有率で収容されている。このため、一部の電圧検出線２１ａが配線路３３の開口する側縁近傍に飛び出した状態でカバー部材４３が折り返されると、配線路３３の側壁４７ａとカバー部材４３との間で、電圧検出線２１を噛み込むおそれがある（図６のＡ部）。この場合、電圧検出線２１を傷めるだけでなく、その都度、電圧検出線２１を配線路３３内に押し込まなければならず、組み付け作業の負担が大きくなる。

これに対し、本実施形態では、図７に示すように、配線路３３の底面又は側壁４７の少なくとも一方に電圧検出線２１を所望の位置に案内するリブ６３を設けるようにしている。このリブ６３は、電圧検出線２１の噛み込みが発生しやすい配線路３３の側壁４７ａの近傍から電圧検出線２１を遠ざけることができるものであれば、特に設置位置や形状及び設置数について制限されるものではない。

図７では、配線路３３とカバー部材４３が交差する位置で、カバー部材４３のヒンジ４５寄りの側壁４７ａの近傍（図７のＢ部）から電圧検出線２１が離れて配索されるように、このヒンジ４５寄りの側壁４７ａの近傍の位置に、配線路３３を開口側からみたときＶ字状とＵ字状に形成される２つのリブ６３ａ，６３ｂをそれぞれ配線路３３の底面から立設させている。これによれば、配線路３３に収容される電圧検出線２１は、配線路３３のカバー部材４３と交差する領域に差し掛かる前に、最初のリブ６３ａによって側壁４７ａから遠ざかる方向に誘導され、続いて配線路３３のカバー部材４３と交差する領域で二番目のリブ６３ｂに案内されて側壁４７ａと一定の間隔をあけた状態で配索される。このため、カバー部材４３が折り消されたときに、配線路３３の側壁４７ａとカバー部材４３との間で電圧検出線２１が噛み込まれるのを確実に防ぐことができる。

一方、配線路３３とカバー部材４３が交差する位置でヒンジ４５寄りの側壁４７ａと対向する側壁４７ｂの近傍（図７のＣ部）には、カバー部材４３のロックピン５７が挿入される溝６５が配線路３３と連通して設けられており（図６）、この溝６５にロックピン５７が挿入される際に、配線路３３から飛び出した電圧検出線２１がロックピン５７と溝６５との間に噛み込まれるおそれがある。

これに対し、本実施形態では、図６に示すように、カバー部材４３を折り曲げたときのロックピン５７の配線路３３と面する側面に傾斜面６７を設けるようにしている。この傾斜面６７は、図８に示すように、ロックピン５７の基端側に向かって、ロックピン５７の挿入方向と直交する断面が大きくなる方向、つまりロックピン５７が溝６５に挿入されるときに基端側が配線路３３に向かって広がるように形成されている。このような構成によれば、図９に示すように、カバー部材４３を折り返してロックピン５７を溝６５に挿入するときに、溝６５近傍に飛び出した電圧検出線２１ｂを傾斜面６７に沿って配線路３３内に向けて押し戻すことができるため、ロックピン５７と溝６５の間で電圧検出線２１ｂが噛み込まれるのを防ぐことができる。

１ 電池モジュール
３ 電池
５ 電極面
７ 正極
９ 負極
１１ バスバモジュール構造体
１３ 第１バスバ
１５ 第２バスバ
１７ バスバモジュール
１９ 電圧検出用端子
２１ 電圧検出線
２３ 接続端子
２５ パワーケーブル
２９ 第１囲い壁
３１ 第２囲い壁
３３ 配線路
４３ カバー部材
４５ ヒンジ
４７，５１，５３ 側壁
４９ 端子収容部
５５ 溝空間
５７ ロックピン
６３ リブ
６７ 傾斜面

Claims (3)

1. 直列接続される複数の電池の隣接する電池間の正極と負極との間をそれぞれ接続する複数の第１導体と、前記複数の電池からなる電池モジュールの総正極及び総負極とにそれぞれ接続される２つの第２導体とを前記電池の配列に合わせて保持して形成された樹脂製のバスバモジュールと、
   前記バスバモジュールに沿って一体形成され、前記複数の第１導体にそれぞれ接続された複数の電圧検出線を収容する配線路と、
   前記バスバモジュールと一体形成され、前記２つの第２導体にそれぞれ接続されるパワーケーブルの接続端子が収容される端子収容部とを備えてなり、
   前記複数の電圧検出線の配線路と少なくとも一方の前記パワーケーブルの接続端子とが交差する構造を有するバスバモジュール構造体であって、
   前記バスバモジュールと一体形成され、ヒンジを介して折り返されたときに前記配線路と交差するカバー部材を備え、前記カバー部材が折り返されたときに前記配線路と対向する側の面の裏側の面に前記端子収容部が形成されてなるバスバモジュール構造体。
2. 前記配線路には、前記電圧検出線を案内するリブが設けられてなる請求項１に記載のバスバモジュール構造体。
3. 前記配線路の前記ヒンジと反対側の側縁部には、前記配線路と連通する溝が設けられ、前記カバー部材を折り返したときの前記配線路と対向する側の面には、前記溝に挿入されて係止される突起が設けられ、
   前記突起の前記配線路に面する側面には、該係止突起の基端側に向かって広がる傾斜面が形成されてなる請求項１又は２のいずれかに記載のバスバモジュール。

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