JP2015056385A - バスバーモジュールの連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】架橋部材の振動に起因する異音の発生を抑制すること。
【解決手段】複数の電池１１の正極１３と負極１４を交互に配列した電池モジュール１２に第１の電極列１５と第２の電極列１６を形成し、第１の電極列の隣り合う正極と負極を接続するバスバ１７を樹脂製の第１のケース１８に収容する第１のバスバーモジュール１９と、第２の電極列の隣り合う正極と負極を接続するバスバ１７を樹脂製の第２のケース１８に収容する第２のバスバーモジュール２０と、第１のバスバーモジュールと第２のバスバーモジュールを連結する架橋部材２５を備える。架橋部材は、第１のケースの第１の被係止部３２及び第２のケースの第２の被係止部３３とそれぞれ係止される第１の係止部２７及び第２の係止部２８と、電池モジュールを付勢する弾性部材４１を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、バスバーモジュールの連結構造に関する。

電気自動車やハイブリッドカーなどの電動モータには、複数の電池を直列に接続して構成される電池パックが搭載されている。この種の電池パックは、複数の電池の正極と負極の電極端子（以下、正極、負極と略す。）を隣り合わせて交互に配列し、隣り合う電池の正極と負極間をそれぞれバスバと称される導体で直列に接続して束ねて電池モジュールを形成し、必要に応じて筺体に収容して用いられる。そして、電池モジュールの両端の電池の正極と負極が電池パックの直流出力となる。電池モジュールには、バスバを樹脂製のケースに保持したバスバーモジュールが取り付けられる。

この種の電池モジュールを正極と負極が１つの面から突出する複数の直方体状の電池を束ねて構成する場合、この電池モジュールには、正極と負極が交互に配列された２つの電極端子の列（以下、電極列という。）が形成される。そして、この電池モジュールには、各電極列にバスバーモジュールがそれぞれ装着される。

ここで、複数の電池を直列に接続するには、一方の電極列の隣り合う電池の電極端子間をそれぞれバスバで接続した後、他方の電極列には、一方の電極列でバスバが接続された隣り合う電池と電池１個分をずらした隣り合う電池の電極端子間をバスバで接続することになる。すなわち、一方のバスバーモジュールと他方のバスバーモジュールは、バスバを装着する位置が互いに電池１個分ずれている。したがって、各電極列にバスバーモジュールを取り付ける際には、取付位置の間違いが起こらないように注意する必要がある。

この点、特許文献１には、２つのバスバーモジュールを別部材の樹脂製の架橋部材で連結して一体化する構造が開示されている。このように２つのバスバーモジュールを連結することにより、バスバーモジュールを電池モジュールに取り付ける際の設置位置の間違えを防ぐことができ、作業効率を高めることができる。また、バスバーモジュールと架橋部材を別部材で形成することにより、金型の大型化などを防ぐことができる。

特開２０１１−１８１４０２号公報（第１０頁、第１９−２２図）

ところで、特許文献１の架橋部材は、長手方向の両端部に係止部を形成し、それぞれの係止部を各バスバーモジュールに形成された被係止部に挿入することで、２つのバスバーモジュールを連結するようになっている。しかしながら、この種の連結構造は、例えば、各バスバーモジュールの取り付け位置の微調整を行うために、被係止部と係止部との間に所定の調整代（隙間）が設定されている。すなわち、架橋部材とバスバーモジュールとの間には、ガタつきが生じることがある。この場合、車両の振動に伴って架橋部材が振動することにより、バスバーモジュールや電池モジュールに固定された固定部材に架橋部材が接触して異音を発生するおそれがある。

本発明の課題は、このような問題に鑑みてなされたものであり、架橋部材の振動に起因する異音の発生を抑制することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るバスバーモジュールの連結構造は、複数の電池の正極と負極を交互に配列した電池モジュールに第１の電極列と第２の電極列を形成し、この第１の電極列の隣り合う正極と負極を接続するバスバを樹脂製の第１のケースに収容する第１のバスバーモジュールと、前記第２の電極列の隣り合う正極と負極を接続するバスバを樹脂製の第２のケースに収容する第２のバスバーモジュールと、前記第１のバスバーモジュールと前記第２のバスバーモジュールを連結する架橋部材とを備え、前記架橋部材は、前記第１のケースの第１の被係止部及び前記第２のケースの第２の被係止部とそれぞれ係止される第１の係止部及び第２の係止部と、前記電池モジュールを付勢する弾性部材を有してなることを特徴とする。

これによれば、例えば、第１の被係止部と第１の係止部との間、及び、第２の被係止部と第２の係止部との間にそれぞれガタつきが生じていても、弾性部材が電池モジュールを付勢しているから、架橋部材のガタ付きを抑制することができる。また、架橋部材と電池モジュールとの間に弾性部材を介在させることにより、弾性部材によって、架橋部材の振動を吸収することができる。したがって、架橋部材が固定部材やバスバーモジュールと接触することによる異音の発生を抑制することができる。

具体的に、弾性部材は、前記第１と第２のバスバーモジュールをそれぞれ前記第１と第２の電極列に取り付ける方向に沿って前記電池モジュールを付勢するものとする。

また、前記架橋部材は、樹脂製の部材であり、前記第１の係止部と前記第２の係止部とを架け渡すように形成された長手部材を備え、前記第１の係止部と前記第２の係止部は、前記長手部材の両端部から垂下するとともに、前記第１の被係止部と前記第２の被係止部に収容可能に形成されてなり、前記弾性部材は、前記長手部材から片持ち状に突出して形成され、前記電池モジュールを下方へ付勢可能に形成されるものとする。

これらの場合において、前記弾性部材は、例えば、前記電池モジュールを構成する電池自体を付勢するように形成されていてもよいし、前記電池モジュールの構成部材として、前記電池に固定された固定部材や、前記複数の電池を挟むように該電池の配列方向の両端部にそれぞれ設けられる一対のエンドブレート、又はこれらのエンドプレートに固定された固定部材等を付勢するように形成されていてもよい。

本発明によれば、架橋部材の振動に起因する異音の発生を抑制することができる。

本発明が適用される電池モジュールの外観斜視図である。 本発明が適用されるバスバーモジュールの全体構成を示す上面図である。 バスバーモジュールに接続される架橋部材の斜視図である。 バスバーモジュールに接続された架橋部材を拡大して示す斜視図である。

以下、本発明に係るバスバーモジュールの連結構造の一実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態の連結構造は、例えば電気自動車の電動機を駆動する直流電源となる電池パックに用いられるものであり、図１に示すように、薄型に形成された直方体状の電池１１を複数配列して束ねた電池モジュール１２に適用される。

複数の電池１１は、正極と負極を隣り合わせて交互に配置し、隣り合う電池１１の正極と負極間をそれぞれバスバと称される導体で直列接続される。電池モジュール１２の電池１１の直列数は、所望の直流電圧に応じて定まり、電池モジュール１２の両端に位置される電池１１の正極（総正極）と負極（総負極）が、電池モジュール１２の直流出力となる。なお、図１において、矢印Ｘは、電池１１の配列方向、つまり、電池モジュール１２の長手方向を示す。本実施形態では、図１の右側を電池１１の配列方向の奥側、左側を電池１１の配列方向の手前側とする。また、矢印Ｙは、各電池１１及び電池モジュール１２の幅方向を示し、矢印Ｚは、各電池１１及び電池モジュール１２の高さ方向を示す。本実施形態では、図１の上方を電池モジュール１２の上方とする。これらの矢印は、他の図面においても同様に適用されるものとする。

各電池１１の正極又は負極には、電池の側面（上面）から突出する柱状の正極端子１３又は負極端子１４が接続され、これらの電極端子の外面には、ネジが形成される。正極端子１３と負極端子１４は、各電池１１の１つの面に配置される。これにより、電池モジュール１２には、長手方向に沿って、正極端子１３と負極端子１４が交互に配列された２つの電極列、つまり、第１の電極列１５と第２の電極列１６が形成される。これらの電極列は、互いに離れて略平行に配置される。

各電極列１５，１６の隣り合う正極端子１３と負極端子１４との間を接続するバスバ１７は、図２に示すように、樹脂製のケース１８内に保持され、第１のバスバーモジュール１９及び第２のバスバーモジュール２０として形成される。第１のバスバーモジュール１９は、第１の電極列１５に対応させて電池モジュール１２に取り付けられ、第２のバスバーモジュール２０は、第２の電極列１６に対応させて、電池モジュール１２に取り付けられる。

各バスバーモジュール１９，２０は、複数のバスバ１７と、各バスバ１７とそれぞれ重ね合わせて設けられる複数の端子２１と、各バスバ１７と各端子２１を保持するケース１８と、端子２１に接続された電線を配索する電線配索路２２などを備えている。各バスバ１７には、隣り合う電池１１の正極端子１３と負極端子１４の位置に合わせて一対の穴が穿設され、端子２１には、正極端子１３又は負極端子１４の位置に合わせて１つの穴が穿設されている。これにより、バスバ１７と端子２１の穴にそれぞれ電極端子を挿入し、各電極端子のネジにナットを螺合することで、バスバ１７を各電極端子に締結するようになっている。

図３に示すように、ケース１８は、底面から角筒状に立ち上がる複数の囲い壁２３が設けられ、囲い壁２３の内側には、収容室２４が形成されている。各収容室２４には、それぞれバスバ１７と端子２１が１枚ずつ重ねて収容される。囲い壁２３は、電池モジュール１２の長手方向に沿って配列され、それぞれの囲い壁２３の近傍には、電池モジュール１２の長手方向に沿って電線配索路２２が設けられる。

第１のバスバーモジュール１９と第２のバスバーモジュール２０は、樹脂製の架橋部材２５を介して互いに連結される。すなわち、第１のバスバーモジュール１９と第２のバスバーモジュール２０は、架橋部材２５を介して一体化された状態で、電池モジュール１２に取り付けられる。架橋部材２５の両端部は、例えばバスバーモジュールの長手方向の一端部にそれぞれ接続される。架橋部材２５は、図３に示すように、長手部材２６と、長手部材２６の両端部から略直角に垂下する第１の係止部２７及び第２の係止部２８を備えている。長手部材２６は、底板から多数のリブを格子状に立ち上げて形成され、第１の係止部２７と第２の係止部２８を架け渡すように形成される。なお、長手部材２６は、直状やアーチ状など所望の形状に形成することができる。第１の係止部２７と第２の係止部２８は、枠体２９の内側に開口３０を有して形成される。

第１のバスバーモジュール１９には、囲い壁２３の電線配索路２２と反対側の外壁３１から角筒状の第１の被係止部３２が突出して設けられ、第２のバスバーモジュール２０には、囲い壁２３の電線配索路２２と反対側の外壁３１から角筒状の第２の被係止部３３が突出して設けられる。第１の被係止部３２と第２の被係止部３３には、囲い壁２３の外壁３１と対向する面の略下半分に切欠き３４が形成される。第１の被係止部３２は、架橋部材２５の第１の係止部２７の一部が上方から挿入可能に形成され、第２の被係止部３３は、架橋部材２５の第２の係止部２８の一部が上方から挿入可能に形成される。

一方、図４に示すように、電池モジュール１２は、配列された図示しない複数の電池１１を束ねるための一対のエンドプレート３５を有している。各エンドプレート３５は、絶縁材料により直方体状に形成され、複数の電池１１を挟む格好で、電池１１の配列方向の両端部にそれぞれ設けられる。各エンドプレート３５の電池１１と反対側の側面には、例えば金属製の固定プレート３６がそれぞれ取り付けられ、各固定プレート３６からそれぞれ立ち上がる一対の金属製の固定部材３７には、連結部材３８を介して一対のエンドプレート３５を互いに引っ張って固定する図示しないボルトなどが連結されている。すなわち、電池モジュール１２は、複数の電池１１と、エンドプレート３５、固定プレート３６及び固定部材３７等を有して構成される。

次に、本実施形態の特徴部である架橋部材２５の連結構造と異音防止構造について説明する。本実施形態の架橋部材２５は、図３に示すように、第１の係止部２７と第２の係止部２８において、それぞれ枠体２９の下部から平板状の舌片部３９が下方に延出し、他方の舌片部３９と対向する面（内側の面）から、係止突起４０が突出して設けられる（図３は一方のみ表示）。舌片部３９の厚みは、枠体２９の厚みよりも薄く設定されている。すなわち、第１の係止部２７が第１の被係止部３２に挿入されて係止突起４０が第１の被係止部３２の内面を押し付けたとき、及び、第２の係止部２８が第２の被係止部３３に挿入されて係止突起４０が第２の被係止部３３の内面を押し付けたときに、それぞれ、舌片部３９は、枠体２９の厚み方向（電池モジュール１２の幅方向）に弾性変形するようになっている。なお、係止突起４０は、図には表れていないが、上方に向かうに連れて舌片部３９からの突出高さが高くなるテーパ面を有している。

また、本実施形態の架橋部材２５は、一対の弾性部材４１を有している。弾性部材４１は、長手部材２６の側面から電池モジュール１２の長手方向（図２の右側）に片持ち状に下方に向かって延出して支持される。両バスバーモジュール１９，２０と接続された架橋部材２５は、両バスバーモジュール１９，２０がそれぞれ電池モジュール１２に取り付けられたとき、つまり、第１の電極列１５と第２の電極列１６に対応する位置にそれぞれ設置されたときに、弾性部材４１が弾性変形して固定部材３７を下方向に付勢するようになっている。

このように構成される架橋部材２５は、第１の係止部２７が第１の被係止部３２の設定位置まで挿入され、かつ、第２の係止部２８が第２の被係止部３３の設定位置まで挿入されたときに、それぞれ係止突起４０が切欠き３４から突出され、弾性変形していた舌片部３９が弾性復帰するようになっている。これにより、第１の係止部２７が、第１の被係止部３２と係止され、第２の係止部２８が、第２の被係止部３３と係止されることで、架橋部材２５と各バスバーモジュール１９，２０は、互いに連結（接続）状態となる。

こうして一体化されたバスバーモジュール１９，２０は、電池モジュール１２の各電極列１５，１６から突出する正極端子１３と負極端子１４の位置に合わせて、電池モジュール１２に装着され、バスバ１７と端子２１の穴を通されて突出した正極端子１３と負極端子１４のネジにナットを螺合することにより、バスバ１７が各電極端子と締結され、両バスバーモジュール１９，２０が電池モジュール１２に固定される。

一方、弾性部材４１は、両バスバーモジュール１９，２０が、それぞれ電池モジュール１２の第１の電極列１５と第２の電極列１６に取り付けられる際に、その取り付け方向に沿って、固定部材３７の上面４２を下方に付勢するようになっている。

上述したように、本実施形態によれば、第１のバスバーモジュール１９及び第２のバスバーモジュール２０とそれぞれ接続された架橋部材２５は、各バスバーモジュール１９，２０とともに電池モジュール１２に装着された状態で、弾性部材４１が、電池モジュール１２の固定部材３７を付勢する。このため、第１の係止部２７と第１の被係止部３２との間及び第２の係止部２８と第２の被係止部３３との間にそれぞれ隙間（調整代）が設定される場合でも、架橋部材２５のガタつきを抑制することができる。また、固定部材３７と架橋部材２５との間に弾性部材４１が介在しているから、弾性部材４１によって架橋部材２５の振動を吸収することができる。その結果、架橋部材２５が固定部材３７やバスバーモジュールと干渉することによる異音の発生を抑制することができる。

また、弾性部材４１は、エンドプレート３５に支持された固定部材３７を付勢するように形成されているが、固定部材３７は、もともと電池モジュール１２において所定位置に配置される部材であるため、このような既設の部材を付勢対象として採用することで、構造の複雑化を回避することができる。

以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記の実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記の実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、本発明に含まれることは勿論である。

例えば、本実施形態では、第１のバスバーモジュール１９と第２のバスバーモジュール２０を１本の架橋部材２５により連結する構造を説明したが、複数本の架橋部材２５を用いて連結することもでき、また、架橋部材２５の連結位置についても、本実施形態のように、バスバーモジュールの端部に限られるものではない。ここで、架橋部材２５の設置位置によっては、本実施形態のように、弾性部材４１が一対のエンドプレート３５に支持された固定部材３７を付勢できない場合も生じ得るが、弾性部材４１は、電池モジュール１２の構成品であれば、固定部材３７以外を付勢するように形成することもできる。すなわち、弾性部材４１は、例えば、架橋部材２５が装着される電池１１の側面（電極端子が設けられる面）を付勢するように形成することもできるし、電池１１に固定された他の固定部材としてバスバーモジュール１９，２０のケース１８等を付勢するように形成してもよい。

１１ 電池
１２ 電池モジュール
１３ 正極端子
１４ 負極端子
１５ 第１の電極列
１６ 第２の電極列
１７ バスバ
１８ ケース
１９ 第１のバスバーモジュール
２０ 第２のバスバーモジュール
２１ 端子
２２ 電線配索路
２５ 架橋部材
２６ 長手部材
２７ 第１の係止部
２８ 第２の係止部
３２ 第１の被係止部
３３ 第２の被係止部
３４ 切欠き
３５ エンドプレート
３７ 固定部材
４０ 係止突起
４１ 弾性部材

Claims (6)

1. 複数の電池の正極と負極を交互に配列した電池モジュールに第１の電極列と第２の電極列を形成し、この第１の電極列の隣り合う正極と負極を接続するバスバを樹脂製の第１のケースに収容する第１のバスバーモジュールと、前記第２の電極列の隣り合う正極と負極を接続するバスバを樹脂製の第２のケースに収容する第２のバスバーモジュールと、前記第１のバスバーモジュールと前記第２のバスバーモジュールを連結する架橋部材とを備え、
   前記架橋部材は、前記第１のケースの第１の被係止部及び前記第２のケースの第２の被係止部とそれぞれ係止される第１の係止部及び第２の係止部と、前記電池モジュールを付勢する弾性部材を有してなるバスバーモジュールの連結構造。
2. 前記弾性部材は、前記第１と第２のバスバーモジュールをそれぞれ前記第１と第２の電極列に取り付ける方向に沿って前記電池モジュールを付勢する請求項１に記載のバスバーモジュールの連結構造。
3. 前記架橋部材は、樹脂製の部材であり、前記第１の係止部と前記第２の係止部とを架け渡すように形成された長手部材を備え、前記第１の係止部と前記第２の係止部は、前記長手部材の両端部から垂下するとともに、前記第１の被係止部と前記第２の被係止部に収容可能に形成されてなり、
   前記弾性部材は、前記長手部材から片持ち状に突出して形成され、前記電池モジュールを下方へ付勢可能に形成される請求項１又は２に記載のバスバーモジュールの連結構造。
4. 前記弾性部材は、前記電池を付勢するように形成されてなる請求項１乃至３のいずれかに記載のバスバーモジュール。
5. 前記弾性部材は、前記電池に固定された固定部材を付勢するように形成されてなる請求項１乃至３のいずれかに記載のバスバーモジュール。
6. 前記弾性部材は、前記複数の電池を挟むように該電池の配列方向の両端部にそれぞれ設けられる一対のエンドブレートに固定された固定部材を付勢するように形成されてなる請求項１乃至３のいずれかに記載のバスバーモジュールの連結構造。

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