JP2014220128A - バスバモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電圧検出線の摩耗を防ぐとともに、パワーケーブルの接続端子を組み付ける際に、電圧検出線を噛み込むことなく、組み付け作業の効率を高めること。
【解決手段】直列接続される複数の電池３の隣接する電池間の正極７と負極９との間をそれぞれ接続する複数の導体１３を前記電池の配列に合わせて保持する樹脂製のプレート１７と、このプレートと一体形成され、導体１３とそれぞれ接続される複数の電圧検出線を収容して電池の配列方向に配索する電線配索路２１と、複数の電池からなる電池集合体の総正極及び総負極とそれぞれ接続されるパワーケーブルの接続端子を収容する端子収容部５７とを備え、端子収容部５７は、接続端子を電圧検出線の配索方向と交差する方向に収容するとともに、電圧検出線との間に電線配索路の底板３７が設けられること。
【選択図】図２

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集合体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。この電池集合体には、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、総正極と総負極にそれぞれ接続される第２バスバをそれぞれ樹脂製のプレートに保持して構成されるバスバモジュールが取り付けられている。

図８に特許文献１のバスバモジュールを示す。このバスバモジュール１０１は、隣り合う電池の正極と負極を接続する複数の第１バスバ１０３と電池集合体の総正極と総負極にそれぞれ接続される２つの第２バスバ１０５とをそれぞれ樹脂性のプレート１０７に保持して構成される。バスバモジュール１０１には、第１バスバ１０３及び第２バスバ１０５とそれぞれ接続される電圧検出線１０９を収容する電線配索路１１１が設けられ、第２バスバ１０５には、パワーケーブル１１３が接続される。

第１バスバ１０３は、筒状に立ち上がる第１囲い壁１１５の内側に嵌め込まれて保持され、第２バスバ１０５は、第１囲い壁１１５と隣り合う第２囲い壁１１７の内側に嵌め込まれて保持される。第１囲い壁１１５と第２囲い壁１１７は、ヒンジ１１９を介して互いに連なって形成される。パワーケーブル１１３は、電線配索路１１１に沿って配索され、露出された導体に接続される接続端子１２１が、第２バスバ１０５と接続される。

ところで、特許文献１では、パワーケーブル１１３が、電線配索路１１１に対して囲い壁１１５，１１７と反対側に配索されており、パワーケーブル１１３の接続端子１２１は、電線配索路１１１と交差するように設けられる。このような場合、例えば、接続端子１２１が電圧検出線１０９と接触する状態で、接続端子１２１に外部から振動が伝播すると、電圧検出線１０９の被覆が接続端子１２１と擦れて摩耗し、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、特許文献１では、図９に示すように、プレート１０７と一体形成されたカバー部材１２３を、矢印の方向に折り返して電線配索路１１１を跨ぐように被せ、ロックした状態で、このカバー部材１２３の裏面、つまり、電線配索路１１１と対向する面の裏面に接続端子１２１を収容する端子収容部１２５（図８）を設ける構造となっている。これによれば、端子収容部１２５に接続端子１２１を収容することにより、接続端子１２１と電圧検出線１０９との接触を避けることができるため、電圧検出線１０９の摩耗を防ぐことができる。

特開２０１３−４５０１号公報

しかしながら、このように構成されるバスバモジュール１０１は、折り返したカバー部材１２３をプレート１０７に固定するため、例えば、図９に示すように、カバー部材１２３から立設するロックピン１２７をプレート１０７の溝に挿入して係止（ロック）する構造が必要になる。このため、パワーケーブル１１３の組付け時の作業負担が増すばかりでなく、カバー部材１２３をロックする際に、電線配索路１１１に配索される電圧検出線１０９を噛み込むおそれがある。

本発明は、電圧検出線の摩耗を防ぐとともに、パワーケーブルの接続端子を組み付ける際に、電圧検出線を噛み込むことなく、組み付け作業の効率を高め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導体を前記電池の配列に合わせて保持する樹脂製のプレートと、前記プレートと一体形成され、前記導体とそれぞれ接続される複数の電圧検出線を収容して前記電池の配列方向に配索する電線配索路と、前記複数の電池からなる電池集合体の総正極及び総負極とそれぞれ接続されるパワーケーブルの接続端子を収容する端子収容部とを備えるバスバモジュールであって、前記端子収容部は、前記接続端子を前記電圧検出線の配索方向と交差する方向に収容するとともに、前記電圧検出線との間に前記電線配索路の底板が設けられることを特徴とする。

これによれば、接続端子と電圧検出線との間に底板が設けられているから、接続端子と電圧検出線との接触を防ぎ、電圧検出線の摩耗を防ぐことができる。また、端子収容部は、電線配索路の底板の裏側に設けられ、接続端子を端子収容部に挿入するだけの簡単な作業で接続端子をセットすることができるから、パワーケーブルを組み付ける作業の効率を高めることができ、かつ、電圧検出線の噛み込みを防ぐことができる。

この場合において、前記プレートは、前記端子収容部の外側に設けられ、前記接続端子を前記端子収容部に案内する案内面を有してなるものとする。

これによれば、接続端子を端子収容部に挿入する際に、接続端子を案内面に沿って挿入（例えばスライドさせて挿入）することができるから、接続端子の組み付け作業を効率よく行うことができる。

また、前記案内面には、該案内面と対向する方向に折り返し可能に形成されるカバー部材が一体形成されてなるものとする。

これによれば、端子収容部から露出され、案内面に支持される接続端子をカバー部材で覆うことができるため、接続端子を保護することができる。

更に、前記プレートは、前記端子収容部の前記接続端子が挿入される挿入口の周縁から突設され、前記挿入口に挿入される前記接続端子に乗り上げて弾性変形する弾性係止片が設けられ、前記弾性係止片は、前記接続端子が前記端子収容部に対して正規の位置まで挿入されると、該弾性係止片の係止突起が前記接続端子と係合されて弾性復帰するものとする。

これによれば、端子収容部に収容された接続端子が端子収容部から離脱するのを防ぐことができるため、その後の作業効率を高めることができる。

本発明によれば、電圧検出線の摩耗を防ぐことができる。また、パワーケーブルの接続端子を組み付ける際に、電圧検出線を噛み込むことなく、組み付け作業の効率を高めることができる。

本発明が適用されるバスバモジュールのプレートの上面図である。 図１のプレートにパワーケーブルを組み付ける様子を示す図である。 図１の要部側面図である。 本発明が適用されるバスバモジュールが組み付けられる電池集合体の斜視図である。 本発明が適用されるバスバモジュールの要部を拡大して示す上面図である。 図５のＡ−Ａ矢視断面図である。 図５を裏側からみた下面図である。 従来のバスバモジュールの斜視図である。 図８の一部を拡大した拡大図である。

以下、本発明を適用してなるバスバモジュールの一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態にかかるバスバモジュールは、例えば自動車等の移動体に搭載される電源装置において、電池集合体に組付けられて使用される。この電源装置は、電動モータの駆動力によって走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとの双方の駆動力で走行するハイブリッド車などに搭載され、電動モータに電力を供給するものである。

本実施形態のバスバモジュールが取り付けられる電池集合体１は、複数の電池３を直列に接続して構成される。図４に示すように、複数の電池３は、それぞれ直方体状に形成される電池本体５から正極７及び負極９が突出して構成される。この正極７と負極９は、電池本体５の１つの面（以下、電極面１０という。）に互いに離れて配置され、それぞれ電極面１０から略垂直に円柱状に突出して設けられる。

電池集合体１は、隣り合う電池３の正極７と負極９が交互に配列される。この電池集合体１は、例えば、直列に接続された偶数個の電池３の両端に位置する電池３のうち、一方の電池３の正極が総正極、他方の電池３の負極が総負極となる。なお、本実施形態では、正極７及び負極９が電池本体５の１つの電極面１０に設けられる例を説明するが、これに限られるものではなく、例えば、電池本体５の互いに反対側に位置する２つの面をそれぞれ電極面とし、一方の電極面に正極７、他方の電極面に負極９を設けるようにしてもよい。

図１、２に示すように、バスバモジュール１１は、電池集合体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（請求項１の導体）と、電池集合体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プレート１７と、全ての第１バスバ１３及び第２バスバ１５と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２０を配索する電線配索路２１と、第２バスバ１５と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突起３１により係止され、第２バスバ１５は、プレート１７の両端にそれぞれ設けられる第２囲い壁３３の内側に嵌め込まれて突起３５により係止される。第１囲い壁２９には、第１バスバ１５の一端側と重なり合うように電圧検出用端子１９が保持され、第２囲い壁３３には、第２バスバ１５と重なり合うように電圧検出用端子１９が保持されている。連結部２７と第１囲い壁２９及び第２囲い壁３３は、いずれもプレート１７の一部をなしてプレート１７と一体的に形成されている。

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つの孔が設けられる。第１バスバ１３の一方の孔と第２バスバ１５の孔には、導電体、例えば銅製の板状部材である電圧検出用端子１９の孔がそれぞれ同軸に重ね合わせて配置される。電圧検出用端子１９には、図示しない圧着部が設けられ、絶縁被覆を剥いで芯線を露出させた電圧検出線２０が圧着部に圧着されている。この電圧検出線２０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。

プレート１７は、各第１囲い壁２９の内側にそれぞれ電池集合体１の電池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３３の内側にそれぞれ電池集合体１の総正極又は総負極が挿入される１つの孔が設けられている。このプレート１７は、全体として、電池集合体１の電極面１０と対応する大きさに形成されている。

バスバモジュール１１の電線配索路２１は、プレート１７の長手方向（図１の左右方向）に沿って伸びている。この電線配索路２１は、矩形状の底板３７と、この底板３７の両側縁から立ち上がる一対の側壁３９から形成され、断面がＵ字状又はコの字状をなしている。底板３７及び側壁３９は、電線配索路２１の長手方向に沿って複数の底板３７及び側壁３９が、互いに連結部４０等を介して接続されて形成される。電線配索路２１には、電圧検出線２０が収納されて配索される。

パワーケーブル２５は、各第２バスバ１５と接続される２本のパワーケーブルのうち、少なくとも一方の第２バスバ１５と接続されるパワーケーブル２５が、プレート１７に支持されて、プレート１７の長手方向に配索される。パワーケーブル２５は、電線配索路２１に対して第１囲い壁２９や第２囲い壁３３が設けられる方向と反対側に配索されている。

パワーケーブル２５は、電線配索路２１の側壁３９から突出する２つの突起部４１ａ，４１ｂに支持されている。これらの突起部４１ａ，４１ｂは、図２に示すように、突出方向の先端部から立ち上がるフック４３と、このフック４３が係合される係止溝４５と、フック４３と係止溝４５との間に形成されるヒンジ部４７を有しており、パワーケーブル２５を周方向から包囲するようにヒンジ部４７を折り曲げて、フック４３を係止溝４５と係合させることにより、パワーケーブル２５を保持するようになっている。

パワーケーブル２５は、図２に示すように、平板状の接続端子４９（ＬＡ端子：丸型板端子）を介して第２バスバ１５と接続される。この接続端子４９は、一端部と他端部との間をＬ字状に折り曲げて形成され、一端部には、パワーケーブル２５の露出された導体が圧着される圧着部５１が形成され、他端部には、総正極又は総負極が挿入される貫通孔５３が形成される。接続端子４９は、その一部が、電線配索路２１の側壁３９から突出する端子支持部５５によって支持されている。

ところで、このようにして構成されるバスバモジュール１１において、パワーケーブル２５を電線配索路２１の反対側に位置する第２バスバ１５と接続するためには、パワーケーブル２５と接続される接続端子４９を電線配索路２１と交差するように設ける必要がある。この場合、例えば、電線配索路２１に収容された電圧検出線２０と接続端子４９が接触する状態で、接続端子４９や電圧検出線２０に外部から振動が伝播すると、電圧検出線２０の被覆が接続端子４９と擦れて摩耗し、導体が露出するおそれがある。

この点、本実施形態では、図３に示すように、電線配索路２１の底板３７よりも下側、つまり、底面３７に対して、電圧検出線２０の配索面と反対側に、接続端子４９の一部が収容される端子収容部５７を設けている。この端子収容部５７は、底板３７の裏面に沿って、電線配索路２１の長手方向と交差（略直交）する方向に延在して形成され、断面矩形状に形成された接続端子４９を収容可能になっている。接続端子４９は、端子収容部５７に対して、正規の位置まで挿入されると、その先端部が端子収容部５７を通過して、第２囲い壁３３に収容された電圧検出用端子１９の上に重なり、貫通孔５３が電圧検出用端子１９の孔と略一致するようになっている。

図５は、接続端子４９が組み付けられたバスバモジュールの一部を拡大した図であり、図６は、図５のＡ−Ａ矢視断面図、図７は、図５を裏側からみた下面図である。本実施形態の端子収容部５７は、図７に示すように、底板３７と対向する領域を開口させて形成される。すなわち、接続端子４９は、端子収容部５７に対して、正規の位置まで挿入された状態で、端子収容部５７の挿入方向（図７の矢印方向）の前後にそれぞれ形成される支持部５９と、第１案内部６１によって支持される。支持部５９は、接続端子４９の幅方向に亘って形成され、接続端子４９の先端側と当接可能になっている。第１案内部６１は、接続端子４９の幅方向の略半分と当接可能に形成され、接続端子４９を端子収容部５７に挿入するための案内面をなしている。更に、端子収容部５７に収容される接続端子４９は、その幅方向において、第２支持部６３、第３支持部６５の間に挟まれることにより、幅方向の動きが規制されるようになっている。

プレート１７には、接続端子４９を端子収容部５７に案内するための案内面が設けられている。この案内面は、端子支持部５５と一体形成され、図５に示すように、第１案内部６１とともに、第２案内部６７及び第３案内部６９を有して構成される。第１案内部６１は、接続端子４９が摺動する摺動面となっている。第２案内部６７は、接続端子４９に対して、第１案内部６１と反対側に配置され、接続端子４９と対向して配置される。第２案内部６７は、プレート１７を平面視すると、第１案内部６１と位置をずらして設けられる。第３案内部６９は、第２案内部６７を略垂直に支持するとともに、第１案内部６１と略直交に配置され、接続端子４９の幅方向の両側面のうち、一方の側面と対向している。このように、接続端子４９は、これらの３つの案内部によって少なくとも３方向から挿入位置が規制され、端子収容部５７まで案内されるようになっている。なお、案内面は、第２案内部６７と第３案内部６９を省略することもできる。

端子支持部５７には、第１案内部６１とヒンジ部７１を介して平板状のカバー部材７３が連なって形成される。このカバー部材７３の端部には、フック７５が突出して形成される。

第２案内部６７は、図５、６に示すように、端子収容部５７の接続端子４９が挿入される挿入口の周縁から突設され、接続端子４９の挿入方向と反対の方向（図５、６の下方）に伸びている。第２案内部６７は、少なくとも、その突出方向の先端側が、弾性変形可能な弾性係止片７７となっている。弾性係止片７７には、その突出方向の先端部に、端子収容部５７の挿入口に挿入される接続端子４９と当接する係止突起７９が設けられ、この係止突起７９には、接続端子４９を案内する傾斜面８１が形成されている。弾性係止片７７は、各案内面に沿って接続端子４９が移動する際に、係止突起７９が接続端子４９に乗り上げて弾性変形し、接続端子４９が端子収容部５７に対して正規の位置まで挿入されたときに、係止突起７９が、接続端子４９の挿入方向の後端８３と係合されて弾性復帰するようになっている。なお、図６の矢印は、弾性係止片７７の弾性変形する方向を示している。

次に、このようにして構成されるバスバモジュール１１の組み立て方法を説明する。ここで、プレート１７の第１囲い壁２９には、第１バスバ１３と電圧検出用端子１９が保持され、第２囲い壁３３には、第２バスバ１５と電圧検出用端子１９が保持されているものとする。

まず、各電圧検出用端子１９に接続された複数の電圧検出線２０を電線配索路２１に収容して配索し、電線配索路２１の引出部（図２の左側）からプレート１７の外側に引き出しておく。

次に、パワーケーブル２５が接続された接続端子４９を、図２に示すように、貫通孔５３を挿入側に向けて、第１案内部６１にセットする。続いて、接続端子４９を図２の矢印の方向にスライドさせて、第１案内部６１と第２案内部６７及び第３案内部６９の間に差し込む。このとき、弾性係止片７７は、係止突起７９の傾斜面８１に沿って接続端子４９が押し込まれることにより、弾性変形して係止突起７９が接続端子４９に乗り上げる。

更に、接続端子４９を正規の挿入位置まで押し込むと、接続端子４９の先端部は、電圧検出線２０の底板３７の下、つまり、端子収容部５７を通り抜けて、第２囲い壁３３に収容され、第２囲い壁３３に保持された電圧検出用端子１９の孔と貫通孔５３が重なるように配置される（図５）。

一方、接続端子４９が正規の挿入位置まで挿入されると、接続端子４９は、端子収容部５７から露出された後端８３に係止突起７９が係合されて、弾性係止片７７が弾性復帰する（図６）。これにより、接続端子４９は、係止突起７９により係止されるため、接続端子４９が、端子収容部５７から離脱する方向に移動するのを防ぐことができ、接続端子４９をプレート１７に自動的に保持（ロック）することができる。

次に、プレート１７に保持された接続端子４９に接続されるパワーケーブル２５を突起部４１ａ，４１ｂにそれぞれ載置し、プレート１７の長手方向に配索する。そして、カバー部材７３をヒンジ部７１で折り返し、その折り返し面を、第１案内部６１や第２案内部６７と対向するように配置させ、フック７５を電線配索路２１の側壁３９に設けられた係合溝８５に差し込む。これにより、接続端子４９を各案内部とカバー部材７３によって包囲することができるため、接続端子４９を保護することができる。

また、各突起部４１に載置されたパワーケーブル２５を包み込むように、各突起部４１のヒンジ部４７を折り返し、フック４３を係止溝４５と係合させる。これにより、パワーケーブル２５を配索方向に沿って保持することができる。

次に、このようにして組み立てられたバスバモジュール１１を電池集合体１に組み付ける。バスバモジュール１１を電池集合体１の電極面１０に沿って近づけ、第１囲い壁２９に保持された第１バスバ１３と電圧検出用端子１９の孔に、それぞれ電池３の正極７、負極８を挿入する。また、第２囲い壁３３に保持された第２バスバ１５と電圧検出用端子１９及び接続端子４９の孔に、それぞれ電池３の総正極又は総負極を挿入する。その後、第１囲い壁２９の正極７及び負極８、第２囲い壁３３の総正極又は総負極にそれぞれナットを螺合させることにより、電池集合体１にバスバモジュール１１が固定される。なお、接続端子４９は、第２バスバ１５がなくても、総正極又は総負極とナットなどを介して接続することができるため、第２バスバ１５を省くことも可能である。

以上述べたように、本実施形態のバスバモジュール１１は、端子収容部５７と電線配索路２１に配索された電圧検出線２０とを底板３７で隔てているため、端子収容部５７に収容された接続端子４９と電圧検出線２０との接触を防ぐことができる。このため、電圧検出線２０や接続端子４９が振動しても、電圧検出線２０の被覆の摩耗を確実に防ぐことができる。

また、本実施形態では、接続端子４９を端子支持部５５の案内面に沿ってスライドさせるだけの簡単な作業により、接続端子４９を端子収容部５７に収容し、かつ、正規の位置にセットすることができるから、パワーケーブル２５を組み付ける作業の効率を高めることができる。更に、本実施形態では、端子収容部５７に加えて、係止突起７９を有する弾性係止片７７を備えているため、前述した特許文献１のように、接続端子を収容する端子収容部を電線配索路に跨がせるために、カバー部材を折り返し、ロックするなどの作業が不要になる。このため、本実施形態によれば、接続端子を組み付ける作業の工数削減が可能になり、しかも、ロック時の電圧検出線２０の噛み込みを防ぐことができる。

加えて、本実施形態では、接続端子４９を案内面で支持しながら、端子収容部５７に挿入することができるから、端子収容部５７内で接続端子４９を支持するために、端子収容部５７を貫通孔として形成する必要がなく、本実施形態のように開放された溝状の空間として形成することができる。これにより、バスバモジュール１１の厚みを小さく設定することができ、設計自由度を高めることができる。

更に、本実施形態によれば、もともとプレート１７に設けられている電線配索路２１の裏側に、端子収容部５７を設けたため、スペースを有効利用することができる。また、接続端子４９の一部を電線配索路２１で覆うことができるため、接続端子４９の露出面積を少なくすることができる。これにより、接続端子４９の露出部分を保護するカバー部材６７を小さく設定できるから、バスバモジュールの構造の簡単化とコンパクト化を実現することができる。

また、本実施形態では、第２案内部６７の先端側を弾性係止片７７とする例を説明したが、弾性係止片７７は、本実施形態の構成に限定されず、要は、端子収容部５７の挿入口の周縁から延出され、接続端子４９を案内する経路に沿って、接続端子４９の挿入方向と反対側に伸びていればよく、例えば、第３案内部６９と連ねて形成していてもよいし、第２案内部６７に代えて、端子収容部５７の挿入口の周縁から、弾性係止片７７を直接、突設させて形成するようにしてもよい。

１ 電池集合体
３ 電池
７ 正極
９ 負極
１１ バスバモジュール
１３ 第１導体（第１バスバ）
１５ 第２導体（第２バスバ）
１７ プレート
１９ 電圧検出用端子
２１ 電線配索路
２５ パワーケーブル
３７ 底板
４９ 接続端子
５７ 端子収容部
６１ 第１案内部
７３ カバー部材
７７ 弾性係止片
７９ 係止突起

Claims (4)

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導体を前記電池の配列に合わせて保持する樹脂製のプレートと、
   前記プレートと一体形成され、前記導体とそれぞれ接続される複数の電圧検出線を収容して前記電池の配列方向に配索する電線配索路と、
   前記複数の電池からなる電池集合体の総正極及び総負極とそれぞれ接続されるパワーケーブルの接続端子を収容する端子収容部とを備えるバスバモジュールであって、
   前記端子収容部は、前記接続端子を前記電圧検出線の配索方向と交差する方向に収容するとともに、前記電圧検出線との間に前記電線配索路の底板が設けられることを特徴とするバスバモジュール。
2. 前記プレートは、前記端子収容部の外側に設けられ、前記接続端子を前記端子収容部に案内する案内面を有してなることを特徴とする請求項１に記載のバスバモジュール。
3. 前記案内面には、該案内面と対向する方向に折り返し可能に形成されるカバー部材が一体形成されてなることを特徴とする請求項２に記載のバスバモジュール。
4. 前記プレートは、前記端子収容部の前記接続端子が挿入される挿入口の周縁から突設され、前記挿入口に挿入される前記接続端子に乗り上げて弾性変形する弾性係止片が設けられ、
   前記弾性係止片は、前記接続端子が前記端子収容部に対して正規の位置まで挿入されると、該弾性係止片の係止突起が前記接続端子と係合されて弾性復帰することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバスバモジュール。

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