JP2014146489A - バスバモジュール及び電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、各バスバ及び、各端子を収容する収容部の変形を防止しつつ、端子の回転を確実に抑止できるバスバモジュール及び電源装置を提供することにある。
【解決手段】バスバモジュール１は、複数の電池を直列に接続する複数のバスバ３と、電池の電極を挿通させる挿通孔４ａが形成されているとともに、各バスバが接続する電極の一方に挿通孔が挿通される端子４、４´と、バスバが配列される方向Ｘに沿って設けられて、これら各バスバ及び、各端子を収容する複数のバスバ収容部５０と、を備え、端子は、挿通孔が形成される板状の端子本体４１と、端子本体から、当該端子本体の面延在方向に突出して設けられた突出部４２と、を備え、突出部には、収容部の周壁５２Ａに当接される当接部４２Ａ、４２Ａ´が設けられ、当接部は、突出部の一部が曲げられて形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、バスバモジュール及び電源装置に係り、特に、複数の電池を直列に接続するためのバスバモジュールと、当該バスバモジュールを有する電源装置に関する。

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ト自動車などには、前記電動モータの駆動源として上記電源装置が搭載されている。この電源装置は、特許文献１に記載されたようなバスバモジュールを有している。

バスバモジュールは、図７に示すように、一端に正の電極、他端に負の電極を有する電池を交互に逆向きに重ね合わせて形成した電池集合体（図示しない）に取り付けられて、重ね合わせた電池同士を直列に接続するものであり、複数の電池を直列に接続する複数のバスバ１０３と、各バスバ１０３に電気的に接続されて各電池の電圧を検出する複数の電圧検出用端子１０４と、これらの各バスバ１０３及び各電圧検出用端子１０４を収容する複数の収容部１０５を有するケース１５０と、を備えている。各収容部１０５は、表面にバスバ１０３を載置する載置部１５１と、搭載部の周縁から立設した周壁１５２と、を備えている。載置部１５１には、互いに隣り合う電極の正極及び負極を挿通させる一対の電極挿通孔（図示しない）が形成されている。周壁１５２には、載置部１５１側の下端部に、電圧検出用端子１０４に設けられた進入部１４２を進入させるスリット１５２ａ（図８に示す）が形成されている。

各バスバ１０３は、載置部１５１に形成された一対の電極挿通孔と連通する位置に設けられた一対の電極挿通孔１０３ａが形成された構成である。

各電圧検出用端子１０４は、各バスバ１０３が接続する互いに隣り合う電極のうち一方を挿通させる１つの電極挿通孔１０４ａが中央に形成された板状の端子本体１４１と、端子本体１４１から該端子本体１４１の面延在方向に突出して設けられて収容部１０５のスリット１５２ａ内に進入する進入部１４２と、端子本体１４１の外側方向に連続して設けられて、電線１０６が接続される電線接続部１４３と、を備えている。端子本体１４１には、１つの外縁に進入部１４２が設けられ、１つの外縁と相対する他の外縁に電線接続部１４３が設けられている。

上述した従来のバスバモジュール１０２において、各電圧検出用端子１０４は、予め電線接続部１４３に電線１０６を接続しておき、ケース１５０に設けられた各収容部１０５の載置部１５１にバスバ１０３を重ね、このバスバ１０３に電圧検出用端子１０４を近付けて、電圧検出用端子１０４の進入部１４２を、収容部１０５に設けられたスリット１５２ａに進入させて、各電圧検出用端子１０４をバスバ１０３に重ねて、各収容部１０５に収容していた。こうして組み立てられたバスバモジュール１０２を電池集合体の上面に近付けて、載置部１５１、バスバ１０３及び、電圧検出用端子１０４の互いに重ねられた電極挿通孔１０３ａ、１０４ａに電池の電極を挿通させ、これらの電極にナット（図示しない）を螺合させ締結して、バスバモジュール１０２を電池集合体に取り付けるとともに電気接続していた。

このような従来の電源装置においては、ナットの電極への締結時に、電圧検出用端子１０４に電極を中心として回転するように力をかけられてしまうことがあり、その場合には、電圧検出用端子１０４の進入部１４２を、収容部１０５に設けられて進入部１４２を進入させるスリット１５２ａの内面に当接させることで、電圧検出用端子１０４の回転を抑制していた。

特開２０１１−１８４９９号公報

しかしながら、上述した従来の電源装置においては、図８に示すように、電圧検出用端子１０４の進入部１４２（の切断面）と、ケース１５０の収容部１０５に設けられて進入部１４２を進入させるスリット１５２ａの内面との接触面積（スリット１５２ａの内面における受圧面積）が小さいから、進入部１４２が、電圧検出用端子１０４にかかる力を分散させることができずに、スリット１５２ａの内面に食い込んで、収容部１０５を変形させて電圧検出用端子１０４が回転してしまうことがあった。これにより、電圧検出用端子１０４の電線接続部１４３に力がかかり、電線接続部１４３が損傷してしまう虞れがあった。また、電圧検出用端子１０４に電線１０６が接続された状態で、電圧検出用端子１０４を、進入部１４２が周壁１５２の下端部に設けられたスリット１５２ａに進入するように、電圧検出用端子１０４の進入部１４２側を下方側に位置させ、電線接続部１４３側を上方側に位置させるように傾斜させて、電圧検出用端子１０４を収容部１０５に収容していたので、電圧検出用端子１０４に接続された電線１０６を引っ張ってしまい、このために電線１０６に弛み部が生じてしまう虞れがあることから、組付け作業性に難があるという問題があった。

本発明は、各バスバ及び、各端子を収容する収容部の変形を防止しつつ、端子の回転を確実に抑止できるバスバモジュール及び電源装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明は、各電極が直線上に並ぶように配列された複数の電池のうち隣接する電池の電極同士を接続することでこれら複数の電池を直列に接続する複数のバスバと、前記電池の電極を挿通させる挿通孔が形成されているとともに、前記各バスバが接続する前記電極のいずれか一方に前記挿通孔が挿通されて接続される端子と、前記バスバが配列される方向に沿って設けられて、これら各バスバ及び、各端子を収容する複数の収容部と、を備えたバスバモジュールであって、前記端子は、前記挿通孔が形成される板状の端子本体と、前記端子本体から、当該端子本体の面延在方向に突出して設けられた突出部と、を備え、前記突出部には、前記収容部の周壁に当接される当接部が設けられ、前記当接部は、前記突出部の一部が曲げられて形成されることを特徴とするバスバモジュールである。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記当接部は、前記突出部の端部を折り曲げて形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記当接部は、前記突出部の先端が前記端子本体に近付くように曲げられて形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の本発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の本発明において、前記収容部には、前記突出部を載置する載置部と、該載置部から立設して設けられて前記突出部を取り囲む隔壁と、が設けられ、前記隔壁は、前記周壁の一部であることを特徴とする。

請求項５に記載の本発明は、正極及び負極が交互に逆向きに重ね合わされた複数の電池から構成された電池集合体と、請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項記載のバスバモジュールと、を備えたことを特徴とする電源装置である。

請求項１、５記載の本発明によれば、各電極が直線上に並ぶように配列された複数の電池のうち隣接する電池の電極同士を接続することでこれら複数の電池を直列に接続する複数のバスバと、電池の電極を挿通させる挿通孔が形成されているとともに、各バスバが接続する電極のいずれか一方に挿通孔が挿通されて接続される端子と、バスバが配列される方向に沿って設けられて、これら各バスバ及び、各端子を収容する複数の収容部と、を備え、端子は、挿通孔が形成される板状の端子本体と、端子本体から、当該端子本体の面延在方向に突出して設けられた突出部と、を備え、突出部には、収容部の周壁に当接される当接部が設けられ、当接部は、突出部の一部が曲げられて形成されるから、当接部の曲げ方向の寸法が増加され、曲げ方向の寸法が増加された分だけ端子にかかる力が分散されるから、収容部の変形を防止しつつ、端子の回転を確実に抑止できる。

請求項２記載の発明によれば、当接部は、突出部の端部を折り曲げて形成されているから、突出部に曲げ加工を施すなど、簡単な方法で形成することができるとともに、収容部の変形の防止と、端子の回転の抑止を可能にできる。

請求項３記載の発明によれば、当接部は、突出部の先端が端子本体に近付くように曲げられて形成されているから、突出部に打ち出し加工を施すなど、簡単な方法で形成することができるとともに、収容部の変形の防止と、端子の回転の抑止を可能にできる。

請求項４に記載の本発明によれば、収容部には、突出部を載置する載置部と、該載置部から立設して設けられて突出部を取り囲む隔壁と、が設けられ、隔壁は、周壁の一部であるから、端子を収容部に収容する際に、従来のように、電圧検出用端子を傾斜させずとも、端子をバスバと対向するように位置付けて、その格好でバスバに近付けて重ねることで端子を収容することができるから、端子に接続された電線を引っ張ることがなくなって、組付け作業性を向上することができる。

本発明の一実施の形態にかかる電源装置を示す分解斜視図である。 図１に示された電源装置の要部を拡大して示す平面図である。 図２に示された電源装置の斜視図である。 図１に示された電源装置を構成する端子を示す斜視図である。 （Ａ）は、図３に示された端子を電源装置の収容部に組み付ける様子を示す斜視図であり、（Ｂ）は、図３に示された端子を電源装置の収容部に組み付けた状態を示す斜視図。 図４に示された端子の変形例を示す斜視図である。 従来の電源装置の平面図である。 図７に示された従来の電源装置の問題点を説明するための平面図である。

以下、本発明の一実施の形態にかかるバスバモジュール及び電源装置を図１乃至図５を参照して説明する。

本発明のバスバモジュールは、図１に示すように、電池集合体２の上面に取り付けられて電源装置１０を構成するものである。この電源装置１０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とを併用して走行するハイブリッド自動車などに搭載され、前記電動モータに電力を供給するものである。

電池集合体２は、図１に示すように、複数の電池２０と、これら複数の電池２０を互いに重ねて固定する固定部材（図示しない）と、を有している。これらの複数の電池２０は、当該電池２０の重なり方向に沿って正極２２及び負極２３が直線上に交互に並ぶように配列されている。また、図１中の矢印Ｘは、複数の電池２０の重なり方向、バスバ３の配列方向及び、バスバモジュール１の長手方向を示し、矢印Ｚは、バスバモジュール１の幅方向を示し、矢印Ｙは、各電池２０の高さ方向、即ちバスバモジュール１の高さ方向及び、上下方向を示している。

各電池２０は、箱型の筐体内に電解液が充填された電池本体２１と、この電池本体２１の上面における長手方向Ｚの両端部からそれぞれ突出した正極２２（請求項中の「電極」に相当）及び負極２３（請求項中の「電極」に相当）と、を有している。これら正極２２及び負極２３は、それぞれ、導電性の金属により円柱状に形成されており、その外周面には、ナット２Ａと螺合するネジ溝が形成されている。

バスバモジュール１は、前述した複数の電池２０を直列接続するものであり、図１に示すように、互いに隣り合う電池２０の正極２２と負極２３とを接続することで複数の電池２０を直列に接続する複数のバスバ３と、各バスバ３に電気的に接続されて各電池２０の電圧を検出する複数の端子４と、各端子４に接続される複数の電線（図示しない）と、これらの複数のバスバ３、複数の端子４及び、複数の電線などを収容するケース５と、を有している。ケース５は、電池集合体２の上面と略等しい略長方形に形成されており、電池集合体２の上面に重ねられるものである。このケース５には、各バスバ３及び、各端子４を収容する複数のバスバ収容部５０と、各バスバ収容部５０に収容された端子４に接続された電線を導出する電線導出部５４と、が設けられている。

複数のバスバ３は、それぞれ、金属板にプレス加工等が施されて得られるものであり、図１、図２にも示すように、板状の金属板に、互いに隣り合う電極の正極２２及び負極２３を挿通する一対の電極挿通孔３ａが形成された構成である。このバスバ３は、一対の電極挿通孔３ａに挿通された正極２２及び負極２３にナット２Ａが螺合されることで、これら正極２２及び負極２３に固定されるとともに電気的に接続される。

複数の端子４は、それぞれ、金属板にプレス加工等が施されて得られるものであり、図３、図４にも示すように、矩形板状の端子本体４１と、この端子本体４１の周縁の一部から該端子本体４１の面延在方向に突出して形成された突出部４２と、この突出部４２の外縁に形成されてバスバ収容部５０の隔壁５２Ａに当接する当接部４２Ａと、端子本体４１に連続して形成されて電線に接続される電線接続部４３と、を備えている。端子本体４１には、その中央に電極挿通孔４ａが形成されている。端子本体４１には、突出部４２が設けられた辺（矢印Ｚ方向の辺）と、相対する辺に電線接続部４３が設けられている。突出部４２は、図３に示すように、端子４がバスバ収容部５０に収容された状態で、矢印Ｚ方向に突出して設けられている。

突出部４２は、図４に示すように、バスバ３及び、端子４がバスバ収容部５０に収容された際に、バスバ３からも端子本体４１の矢印Ｚ方向に突出して設けられている。即ち、突出部４２は、バスバ３と重ならない位置に設けられている。当接部４２Ａは、突出部４２に曲げ加工が施されることで形成されるとともに、突出部４２の端部が端子本体４１の表面に対して略９０度曲げられて形成された端子本体４１の表面に対して垂直な面である。この当接部４２Ａは、端子本体４１の電極挿通孔４ａと突出部４２とを結ぶ線分のナット２Ａの螺合方向Ｒ側の外縁に設けられている。

電線接続部４３は、端子本体４１から面延在方向に突出して形成されているとともに長手方向が矢印Ｚ方向に沿って延びて形成された長方形板状の底板４４と、この底板４４の幅方向（矢印Ｘ方向）の両端部から立設して形成されて電線の芯線をかしめる一対のかしめ片４５と、を備えている。

このような端子４は、その電極挿通孔４ａ内に電池２０の正極２２又は負極２３のいずれか一方が挿通されるとともに各バスバ３に重ねられて、各バスバ３と電気的に接続されるとともに、そのかしめ片４５で電線の芯線をかしめて電線と電気的に接続される。

複数のバスバ収容部５０は、図１に示すように、それぞれ、各バスバ３を表面上に位置付ける長方形板状の底壁５１と、この底壁５１の周縁から立設して形成されるとともに、バスバ３を取り囲む周壁５２と、を有して箱型に形成されている。底壁５１は、バスバ３が載置される第１載置部５１Ａと、この第１載置部５１Ａに連続して設けられて端子４の突出部４２が載置される第２載置部５１Ｂ（載置部）と、を備えて構成されている。

周壁５２には、図２に示すように、突出部４２の３方向を取り囲む隔壁５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃが設けられている。隔壁５２Ａと隔壁５２Ｂとは、矢印Ｘに沿って互いに対向する位置に設けられ、隔壁５２Ｃは、隔壁５２Ａと隔壁５２Ｂとの両方に連続して設けられている。第１載置部５１Ａには、電池２０の正極２２、及び負極２３が挿通される一対の電極挿通孔（図示しない）が形成されている。さらに周壁５２には、バスバ収容部５０の底壁５１に載置されたバスバ３及び、端子４をバスバ収容部５０に嵌めて固定するためのロック部５３が設けられている。

複数の電線導出部５４は、図２に示すように、各バスバ収容部５０の第１載置部５１Ａに連続して形成されて端子４の電線接続部４３を載置する長方形板状の第３載置部５５と、第３載置部５５の矢印Ｚ方向に沿う周縁から立設されて互いに対向する一対の側壁５６と、を備えて樋状に形成されている。一対の側壁５６は、バスバ収容部５０の周壁５２に連続して設けられている。

続いて、上記構成の電源装置１０の組み立て手順を説明する。まず、バスバ３、端子４、ケース５などを別々に製造しておく。そして、予め、ケース５に配索された電線に端子４の電線接続部４３を接続しておく。各バスバ３を各バスバ収容部５０の底壁５１に重ね、各バスバ３の上面に各端子４を重ねる。この際、各端子４の突出部４２が、各バスバ収容部５０の隔壁５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃの内側に位置するように、当該端子４を各バスバ３と対向させ、その格好で端子４をバスバ３に近づけ、各バスバ３及び、端子４をロック部５３にロックさせて、各バスバ３及び、各端子４を各バスバ収容部５０に収容する。各バスバ３と各端子４とが電気接触された状態で固定される。こうして、バスバモジュール１を組み立てる。

上述した手順で組み立てられたバスバモジュール１は、電池集合体２の上面に重ねられ、ケース５の電極挿通孔、バスバ３の電極挿通孔３ａ、端子４の電極挿通孔４ａを挿通された正極２２、及び負極２３にナット２Ａが螺合されて締結される。この際、ナット２Ａが螺合されることにより、端子４に螺合方向Ｒに回転するように力がかけられるが、突出部４２には、バスバ収容部５０の隔壁５２Ａに当接される当接部４２Ａが設けられ、当接部４２Ａは、突出部４２の一部が曲げられて形成されるから、当接部４２Ａの曲げ方向（矢印Ｙ方向）の寸法が増加され、曲げ方向の寸法が増加された分だけ端子４にかかる力が分散されるから、バスバ収容部５０の変形を防止しつつ、端子４の回転を確実に抑止できる。こうして、電池２０の正極２２、及び負極２３にナット２Ａが螺合されて、電源装置１０の組み立てが完了する。

このようなバスバモジュール１において、バスバ収容部５０には、突出部４２を戴置する第２載置部５１Ｂと、該第２載置部５１Ｂから立設して設けられて突出部４２を取り囲む隔壁５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃとが設けられているから、端子４をバスバ収容部５０に収容する際に、該端子４をバスバ３と対向するように位置付け、その格好でバスバ３に近付けて重ねることで端子４を収容することができるから、端子４に接続された電線が引っ張られることがなくなって、組付け作業を向上することができる。

なお、上述した実施形態では、当接部４２Ａは、突出部４２に曲げ加工が施されることで形成されるとともに、突出部４２の端部が端子本体４１の表面に対して略９０度曲げられて形成された端子本体４１の表面に対して垂直な面を有していたが、図６に示す端子４´には、当該端子４´に打ち出し加工が施されて突出部４２の突出方向（矢印Ｚ方向）の先端が端子本体４１に近付くように山形に曲げられて形成された当接部４２Ａ´が設けられていてもよい。これによれば、当接部４２Ａ´が形成されることにより、当接部４２Ａ´は、突出部４２の一部が曲げられて形成されるから、突出部４２の曲げ方向（矢印Ｙ方向）の寸法が増加され、曲げ方向の寸法が増加された分だけ端子４´にかかる力が分散されるから、バスバ収容部５０の変形を防止しつつ、端子４´の回転を確実に抑止できる。また、本実施形態では、当接部４２Ａ´は、その端面の形状が、山形に打ち出されて（曲げられて）形成されていたが、その端面の形状が、弧状を成すように打ち出されて形成されていてもよく、その端面の形状が、波形（凹凸が交互）に打ち出されて形成されていてもよい。なお、図６において、前述した実施の形態と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

また、上述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ バスバモジュール
１０ 電源装置
２ 電池集合体
３ バスバ
４、４´ 端子
４ａ 電極挿通孔（挿通孔）
２０ 電池
２２ 正の電極（電極）
２３ 負の電極（電極）
４１ 端子本体
４２ 突出部
４２Ａ、４２Ａ´ 当接部
５０ バスバ収容部（収容部）
５１Ｂ 第２載置部（載置部）
５２ 周壁
５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ 隔壁

Claims (5)

1. 各電極が直線上に並ぶように配列された複数の電池のうち隣接する電池の電極同士を接続することでこれら複数の電池を直列に接続する複数のバスバと、
   前記電池の電極を挿通させる挿通孔が形成されているとともに、前記各バスバが接続する前記電極のいずれか一方に前記挿通孔が挿通されて接続される端子と、
   前記バスバが配列される方向に沿って設けられて、これら各バスバ及び、各端子を収容する複数の収容部と、を備えたバスバモジュールであって、
   前記端子は、前記挿通孔が形成される板状の端子本体と、
   前記端子本体から、当該端子本体の面延在方向に突出して設けられた突出部と、を備え、
   前記突出部には、前記収容部の周壁に当接される当接部が設けられ、
   前記当接部は、前記突出部の一部が曲げられて形成されることを特徴とするバスバモジュール。
2. 前記当接部は、前記突出部の端部を折り曲げて形成されていることを特徴とする請求項１記載のバスバモジュール
3. 前記当接部は、前記突出部の先端が前記端子本体に近付くように曲げられて形成されていることを特徴とする請求項１記載のバスバモジュール。
4. 前記収容部には、前記突出部を載置する載置部と、該載置部から立設して設けられて前記突出部を取り囲む隔壁と、が設けられ、
   前記隔壁は、前記周壁の一部であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項記載のバスバモジュール
5. 正極及び負極が交互に逆向きに重ね合わされた複数の電池から構成された電池集合体と、
   請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項記載のバスバモジュールと、を備えたことを特徴とする電源装置。

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