JP2015220025A - 電池接続用のバスバー - Google Patents

Abstract

【課題】電動車両の駆動用バッテリーの内部に水が満たされてからバッテリーモジュールに残存した電気の放電を終了するまでの時間を短くできるバッテリーモジュール接続用のバスバーを提供する。【解決手段】電動車両に設置される駆動用バッテリーを構成する複数のバッテリーモジュールを接続するバッテリーモジュール接続用のバスバー２６であって、複数のバッテリーモジュールを導通させる導電性材料で形成されたバスバー本体２６１と、バスバー本体２６１のまわりを覆い、水に溶解する水溶性の樹脂で形成された樹脂層２６２１を有する絶縁被膜２６２と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、電池接続用のバスバーに関するもので、より具体的には、電動車両に搭載される駆動用バッテリーの内部において隣り合う電池同士を接続する電池接続用のバスバーに関する。

電動車両に搭載される駆動用バッテリーの内部において隣り合う電池同士を接続する電池接続用のバスバーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
バスバーは、隣り合う電池同士を導通させるバスバー本体と、バスバー本体のまわりを覆う電気絶縁性を確保する絶縁被膜と、により構成される。絶縁被膜は、ポリアミド樹脂材料或いはエポキシ樹脂材料を用いて形成されるので、有効な電気絶縁性が確保される（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１４−２２１５７号公報 特開２０１２−１６９２１５号公報

ところで、電動車両が事故や災害に遭い駆動用バッテリーの内部に水が侵入してしまった場合には、駆動用バッテリーを構成する電池から可燃ガスが発生したり、内部短絡による異常発熱や火災が発生する虞れがある。したがって、電動車両が水没した場合等、駆動用バッテリーの内部に水が浸入してしまった場合には、駆動用バッテリーの内部に水があふれるまで注水し、駆動用バッテリーを構成する電池の内部に残存する電気を放電することが好ましい。
しかしながら、駆動用バッテリーの内部に水が満たされてから電池に残存する電気の放電を終了するまでに長時間（例えば、７２時間以上）を要するので、その間、換気の良い屋外に電動車両を保管する必要がある。また、駆動用バッテリーの内部で水が電気分解され、水素が発生するので、電動車両の車室内に水素が充満する可能性があり、窓又はドアを開放しておく必要がある。
そこで、本発明は、上記実情に鑑みて、電動車両に設置される駆動用バッテリーの内部に水が満たされてから電池に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短くできる電池接続用のバスバーを提供することを目的とする。

本発明は、電動車両に設置される駆動用バッテリーを構成する複数の電池を接続する電池接続用のバスバーであって、前記複数の電池を導通させる導電性材料で形成されたバスバー本体と、前記バスバー本体のまわりを覆い、水に溶解する水溶性の樹脂で形成された樹脂層を有する絶縁被膜と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、絶縁被膜がバスバー本体を電気的に絶縁する一方、駆動用バッテリーの内部に水が満たされた場合に樹脂層が水に溶解する。これにより、バスバー本体全体が水に接し、電池に残存した電気の放電が促進されるので、電池に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短縮できる。

本発明の一態様では、前記絶縁被膜は、さらに、前記樹脂層を覆い、水に溶解しない不溶性の絶縁樹脂層を有する。
このようにすれば、絶縁樹脂層がバスバー本体を確実に絶縁する一方、駆動用バッテリーの内部に水が満たされた場合に樹脂層が水に溶解し、バスバーと不溶性の絶縁樹脂層との間に水が浸入する。これにより、電池に残存した電気の放電が促進され、電池に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短縮できる。

本発明の一態様では、前記絶縁樹脂層に前記樹脂層に達するスリットが設けられる。
このようにすれば、絶縁樹脂層がバスバー本体を確実に絶縁する一方、駆動用バッテリーの内部に水が満たされた場合に水がスリットを通り樹脂層に到達する。これにより、水溶性の樹脂層の溶解が促進され、バスバー本体と絶縁樹脂層との間に水が浸入する時間を短縮できる。この結果、電池に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短縮できる。

本発明の一態様では、前記樹脂層は、前記絶縁樹脂層からはみ出している。
このようにすれば、駆動用バッテリーの内部に水が満たされた場合に絶縁樹脂層からはみ出した樹脂層から水に溶解する。これにより、水溶性の樹脂層の溶解が促進され、バスバー本体と絶縁樹脂層との間に水が侵入する時間を短縮できる。この結果、電池に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短縮できる。

本発明の一態様では、前記樹脂層は、ポリビニルアルコール樹脂で形成される。
このようにすれば、駆動用バッテリーの内部に温水が満たされた場合に樹脂層が温水に簡単に溶解される。これにより、電池に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短縮できる。

以上説明したように、本発明によれば、駆動用バッテリーの内部に水が満たされた場合に、バスバー本体全体が水に接し、電池に残存した電気の放電が促進されるので、電池に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短縮できる。

駆動用バッテリーを設置した電動車両を示す概念図である。 図１に示した駆動用バッテリーを示す概念図である。 図２に示した駆動用バッテリーの内部構造を示す概念図である。 図３に示したバッテリーモジュールとバスバーを示す概念図である。 図４に示したバスバーのＶ−Ｖ線断面図である。 図５に示したバスバーの変形例を示す断面図である。 図６に示したバスバーの変形例を示す側面図である。 図７に示したバスバーのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 図７に示したバスバーの変形例を示す側面図である。 図６に示したバスバーの変形例を示す図である。 図１０に示したバスバーの変形例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る電池接続用のバスバーに好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、駆動用バッテリーを設置した電動車両を示す概念図である。
図１に示すように、電動車両１は、駆動用バッテリー２と、車載充電器３と、インバータ４と、モータ（パワーユニット）５とを備えている。
駆動用バッテリー２は、モータ（パワーユニット）５に電力を供給するためのもので、電動車両に設けられたフロアパネル（図示せず）の下方域に設置される。駆動用バッテリー２は、急速充電口に設けられた急速充電コネクタ１１に電気的に接続される。これにより、急速充電コネクタ１１に急速充電機（図示せず）が接続され、急速充電機から駆動用バッテリー２に電力が供給された場合に、電力が駆動用バッテリー２に充電される。
車載充電器３は、普通電源による充電を可能とするもので、駆動用バッテリー２に電気的に接続されるとともに、普通充電口に設けられた普通充電コネクタ１２に電気的に接続される。これにより、普通充電コネクタ１２に普通電源（図示せず）が接続され、普通電源から車載充電器３に電力が供給された場合に、車載充電器３から駆動用バッテリー２に電力が供給され、電力が駆動用バッテリー２に充電される。
インバータ４は、駆動用バッテリー２とモータ（パワーユニット）５とを制御するもので、具体的には、駆動用バッテリー２に充電された電力（直流電力）を三相交流電流に変換するとともに、アクセル操作に応じて電流と電圧を調整しモータ５を制御する。また、インバータ４は、減速時にモータ５で発電された交流電流を直流電流に変換して駆動用バッテリー２に電力を充電する。

図２は、図１に示した駆動用バッテリーを示す概念図であり、図３は、図２に示した駆動用バッテリーの内部構造を示す概念図である。また、図４は、バッテリーモジュールとバスバーとを示す概念図であり、図５は、図４に示したバスバーのＶ−Ｖ線断面図である。
図２に示すように、駆動用バッテリー２は、トレイ２１と、カバー２２とを備えて構成される。トレイ２１とカバー２２とは水平面で接合され、一つの箱体を構成する。
図３に示すように、トレイ２１は、バッテリー２３を収容するためのもので、上面が開口した浅い箱状に形成されている。トレイ２１の底壁２１１は車両前後方向に細長い矩形形状に形成され、そのまわりに外周壁２１２が形成されている。外周壁２１２は、底壁２１１から開口に向けて漸次拡開され、車両前後方向に沿って設けられる側壁２１２ａは傾斜面を成す。また、外周壁２１２の車両前側となる領域（前壁２１２ｂ）と車両後側となる領域（後壁（図示せず））にはそれぞれコネクタ（図示せず）が取り付けられる。

また、図２に示すように、カバー２２は、トレイ２１と略同じ大きさの箱状に形成されている。カバー２２は、トレイ２１よりもやや深く、下面が開口しており、その上面（上壁２２１）は、トレイ２１の底壁２１１と同様、車両前後方向に細長い矩形状に形成されている。また、カバー２２の高さ方向は、電動車両１に設けられる居室空間、より具体的には、フロアパネル（図示せず）に合わせて形成される。本実施の形態では、運転席及び助手席（前席）と後部座席の下方域となる領域が高くなるように形成され、後部座席の前方となる領域が低くなるように形成される。
また、カバー２２は、上壁２２１のまわりに外周壁２２２が形成されている。外周壁２２２は、上壁２２１から開口に向けて漸次拡開され、車両前後方向に沿って設けられる側壁２２２ａの壁面、前側に設けられる前壁２２２ｂの壁面及び後側に設けられる後壁（図示せず）の壁面は傾斜面を成す。
また、上壁２２１の前方側には、サービスプラグリッド開口２２３が設けられている。サービスプラグリッド開口２２３は、駆動用バッテリー２の高電圧を遮断するサービスプラグ（図示せず）を引き抜くための開口であり、通常はサービスリッド（蓋体）（図示せず）で塞がれている。
また、サービスプラグリッド開口２２３の車両前後方向前側となる前壁２２２ｂには、駆動用バッテリー冷却口２２５が設けられている。駆動用バッテリー冷却口２２５は、駆動用バッテリー２の内部の温度が上昇した場合に車室内の冷却された空気を取り込むための開口である。
また、上壁２２１の後方側には、駆動用バッテリー排気口２２６が設けられている。駆動用バッテリー排気口２２６は、駆動用バッテリー冷却口２２５から取り込まれた空気を排出するための開口である。

図３に示すように、バッテリー２３は、複数のバッテリーモジュール２４，２５をバスバー２６で直列接続したものである。図３に示す例では、大型のバッテリーモジュール２４と小型のバッテリーモジュール２５とが組み合わせて構成される。より具体的には、１０個の大型のバッテリーモジュール２４と４個の小型のバッテリーモジュール２５とが組み合わせて構成される。
大型のバッテリーモジュール２４は、同一の電気容量のバッテリーセル２７を直列接続することにより構成される。具体的には、同一の電気容量のリチウムイオンバッテリーセルを８個直列接続することにより構成される。
小型のバッテリーモジュール２５は、大型のバッテリーモジュール２４を構成するバッテリーセル２７と同一の電気容量のバッテリーセル２７を直列に接続することにより構成される。具体的には、大型のバッテリーモジュール２４を構成するバッテリーセル２７と同一のバッテリーセル２７を４個直列に接続することにより構成される。

上述したように、バスバー２６は、複数のバッテリーモジュール２４，２５を直列に接続するもので、具体的には、図４に示すように、隣り合うバッテリーモジュール同士を直列に接続する。図５に示すように、バスバー２６は、バスバー本体２６１と絶縁被膜２６２とを有する。
バスバー本体２６１は、隣り合うバッテリーモジュール同士を導通させるもので、導電性に優れた導電材料、例えば、銅等の金属材料が用いられる。また、図４に示すように、本発明の実施の形態に係るバスバー本体２６１は、板状体を折り曲げることにより形成され、一端部と他端部とにそれぞれ接続部２６１ａ，２６１ｂが形成される。接続部２６１ａ，２６１ｂは、バッテリーモジュール２４，２５に設けられた電極（図示せず）に接続される部分で、それぞれ、電極に接続するための穴２６１ａ１，２６１ｂ１が設けられている。そして、一方の接続部２６１ａがバッテリーモジュール２４，２５に設けられた正極（電極）に接続され、他方の接続部２６１ｂが当該バッテリーモジュール２４，２５と隣り合うバッテリーモジュール２４，２５に設けられた負極（電極）に接続される。
絶縁被膜２６２は、バスバー２６の電気絶縁性を確保するためのもので、図４及び図５に示すように、バスバー本体２６１において一端部と他端部との間に設けられた絶縁部２６１ｃのまわりを覆う。絶縁被膜２６２は、電気絶縁性に優れ、かつ、水に溶解する水溶性の樹脂で形成され、絶縁部２６１ｃのまわりに水溶性の樹脂層２６２１を構成する。したがって、駆動用バッテリーに水が満たされた場合に絶縁被膜２６２（水溶性の樹脂層２６２１）は当該水に溶解する。
上述した水溶性の樹脂層２６２１を構成する水溶性の樹脂は、任意のものが採用可能であり、例えば、温水に簡単に溶解されるポリビニルアルコール樹脂が採用可能である。尚、ポリビニルアルコール樹脂には、日本合成化学工業株式会社からゴーセノール（登録商標）エコマティ（登録商標）の名称で販売され、電気化学工業株式会社からデンカポバール（登録商標）の名称で販売されているものがある。

上述した電動車両１が水没した場合には、駆動用バッテリー２への浸水の可能性がある。このため、電動車両１を引き上げた後に車室内の水を抜き、絶縁保護具を着用の上、サービスプラグ（図示せず）を取り外す。同様に、電動車両１が事故や災害に遭い駆動用バッテリー２の内部に水が浸入してしまった場合にも、絶縁保護具を着用の上、サービスプラグを取り外す。その後、サービスプラグリッド開口２２３又は駆動用バッテリー冷却口２２５から駆動用バッテリー２の内部に水があふれるまで注水する。これにより、バッテリーモジュール２４，２５、バスバー２６が当該水に浸漬され、バスバー２６の絶縁被膜２６２（水溶性の樹脂層２６２１）が当該水に溶解する。バスバー２６の絶縁被膜２６２が溶解するとバスバー本体２６１において絶縁部２６１ｃが水に露出し、バスバー本体２６１の全体で電気を放電する。

上述したように、本発明の実施の形態に係るバスバー２６は、絶縁被膜２６２がバスバー本体２６１を電気的に絶縁する一方、駆動用バッテリー２の内部に水が満たされた場合に絶縁被膜２６２（水溶性の樹脂層２６２１）が水に溶解する。これにより、バスバー本体２６１の全体が水に接し、バッテリーモジュール２４，２５（バッテリーセル２７）に残存した電気の放電が促進されるので、バッテリーモジュール２４，２５に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短縮できる。したがって、換気の良い屋外に電動車両１を保管する時間も短縮され、窓又はドアを開放しておく時間も短縮される。

また、絶縁被膜２６２が水に溶解する水溶性の樹脂層２６２１で形成されるので、バスバー本体２６１のまわりを覆い、電気的に絶縁する一方、駆動用バッテリー２の内部に水が満たされた場合に当該水に溶解する絶縁被膜２６２を簡単に形成できる。

図６は、図５に示したバスバーの変形例を示す断面図である。
図６に示すように、バスバー２６の絶縁被膜２６２は、水溶性の樹脂層２６２１と、水溶性の樹脂層２６２１のまわりを覆う絶縁樹脂層２６２２で形成してもよい。水溶性の樹脂層２６２１は、水に溶解する水溶性の樹脂で形成され、駆動用バッテリー２の内部に水が満たされた場合に溶解する。一方、絶縁樹脂層２６２２は、電気絶縁性に優れ、かつ、水に溶解しない不溶性の樹脂で形成され、駆動用バッテリー２の内部に水が満たされた場合も水に溶解することはない。

このようにすれば、絶縁樹脂層２６２２がバスバー本体２６１を確実に絶縁する一方、駆動用バッテリー２の内部に水が満たされた場合に水溶性の樹脂層２６２１が水に溶解し、バスバー本体２６１と水に溶解しない絶縁樹脂層２６２２との間に水が浸入する。これにより、バッテリーモジュール２４，２５（バッテリーセル２７）に残存した電気の放電が促進され、バッテリーモジュール２４，２５に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短縮できる。

尚、図６に示す例では、水溶性の樹脂層２６２１の厚みと水溶性の樹脂層２６２１のまわりを覆う絶縁樹脂層２６２２の厚みとを同一の厚みで表したがこれに限られるものではない。すなわち、水溶性の樹脂層２６２１の厚みを厚くし、バスバー本体２６１と絶縁樹脂層２６２２との間に水が浸入しやすくしても良いし、絶縁樹脂層２６２２の厚みを厚くし、絶縁性を高めてもよい。

図７は、図６に示したバスバーの変形例を示す側面図であり、図８は、図７に示したバスバーのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
図７及び図８に示すように、不溶性の絶縁樹脂層２６２２に水溶性の樹脂層２６２１に達するスリット２６２３を設けてもよい。スリット２６２３は、駆動用バッテリー２の内部に水が満たされた場合に水が水溶性の樹脂層２６２１に到達しやすくするためのもので、図７及び図８に示す例では、バスバー２６が延在する方向と交差する方向に所定の間隔で設けてある。これにより、駆動用バッテリー２の内部に水が満たされた場合に、スリット２６２３を通り当該水が水溶性の樹脂層２６２１に到達する。これにより、水溶性の樹脂層２６２１の溶解が促進される。

図９は、図７に示したバスバーの変形例を示す側面図である。
図９に示すように、不溶性の絶縁樹脂層２６２２は、電気絶縁性を確保できれば、スリット２６２３に限られるものではなく、不溶性の絶縁樹脂層２６２２に水溶性の樹脂層２６２１に達する穴２６２４を所定の間隔で設けてもよい。

このようにすれば、絶縁樹脂層２６２２がバスバー本体２６１を確実に絶縁する一方、駆動用バッテリー２の内部に水が満たされた場合に水がスリット２６２３を通り水溶性の樹脂層２６２１に到達する。これにより、水溶性の樹脂層２６２１の溶解が促進され、バスバー本体２６１と絶縁樹脂層２６２２との間に水が浸入する時間を短縮する。この結果、バッテリーモジュール２４，２５（バッテリーセル２７）に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短縮できる。

図１０は、図６に示したバスバーの変形例を示す図である。
図１０に示すように、図６に示したバスバー２６と同様、バスバー２６の絶縁被膜２６２は、水溶性の樹脂層２６２１と、水溶性の樹脂層２６２１まわりを覆う絶縁樹脂層２６２２で形成される。水溶性の樹脂層２６２１は、図６に示した水溶性の樹脂層２６２１と同様、バスバー本体２６１において一端部と他端部との間に設けられた絶縁部２６１ｃのまわりを覆う。一方、絶縁樹脂層２６２２は、図１０に示すように、絶縁部２６１ｃの両端部に水溶性の樹脂層２６２１が表面に露出する態様で、水溶性の樹脂層２６２１のまわりを覆う。

このようにすれば、絶縁樹脂層２６２２がバスバー本体２６１の絶縁部２６１ｃの中央部は、樹脂層２６２１と絶縁樹脂層２６２２で覆われる一方、絶縁部２６１ｃの両端部は樹脂層２６２１で覆われる。これにより、バスバー本体２６１の絶縁部２６１ｃの中央部を確実に絶縁する一方、駆動用バッテリー２の内部に水が満たされた場合に水が絶縁部２６１ｃの両端部から樹脂層２６２１を溶解する。この結果、バッテリーモジュール２４，２５（バッテリーセル２７）に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短縮できる。

図１１は、図１０に示したバスバーの変形例を示す図である。
図１１に示すように、バスバー本体２６１のまわりを覆う水溶性の樹脂層２６２１は、図１０に示した樹脂層２６２１と同様、バスバー本体２６１において一端部と他端部との間に設けられた絶縁部２６１ｃのまわりを覆うとともに、絶縁樹脂層２６２２の外側にはみ出すように設けられる。そして、絶縁樹脂層２６２２からはみ出した水溶性の樹脂は、バスバー本体２６１の一方の接続部２６１ａと他方の接続部２６１ｂにおいて短冊２６２１ａ，２６２１ｂを構成する。このようにすれば、駆動用バッテリー２の内部に水が満たされた場合に、短冊２６２１ａ，２６２１ｂを構成する部分（水溶性の樹脂）がきっかけとなり、水溶性の樹脂層２６２１の溶解を早めることができる。この結果、バッテリーモジュール２４，２５（バッテリーセル２７）に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短縮できる。

また、図７及び図８に示したバスバーにおいて、水溶性の樹脂は、スリット２６２３から絶縁樹脂層２６２２の外側にはみ出すように設けられてもよい。そして、絶縁樹脂層２６２２からはみ出した水溶性の樹脂は、当該スリット２６２３において短冊を構成する。このようにすれば、駆動用バッテリー２の内部に水が満たされた場合に、短冊を構成する部分（水溶性の樹脂）がきっかけとなり、水溶性の樹脂層２６２１の溶解を早めることができる。この結果、バッテリーモジュール２４，２５（バッテリーセル２７）に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短縮できる。

同様に、図２に示したバスバーにおいて、水溶性の樹脂は、穴２６２４から絶縁樹脂層２６２２の外側にはみ出すように設けられてもよい。そして、絶縁樹脂層２６２２からはみ出した水溶性の樹脂は、当該穴２６２４において紐を構成する。このようにすれば、駆動用バッテリー２の内部に水が満たされた場合に、紐を構成する部分（水溶性の樹脂）がきっかけとなり、水溶性の樹脂層２６２１の溶解を早めることができる。この結果、バッテリーモジュール２４，２５（バッテリーセル２７）に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短縮できる。

以上説明したように、電池に残存した電気の放電を終了するまでの時間を短縮できるので、電動車両の駆動用バッテリーの内部に設けられた隣り合う電池同士を相互に接続する電池接続用のバスバーに好適である。

１ 電動車両
１１ 急速充電コネクタ
１２ 普通充電コネクタ
２ 駆動用バッテリー
２１ トレイ
２２ カバー
２２３ サービスプラグリッド開口
２２５ 駆動用バッテリー冷却口
２３ バッテリー
２４，２５ バッテリーモジュール
２６ バスバー
２６１ バスバー本体
２６１ａ，２６１ｂ 接続部
２６１ａ１，２６１ｂ１ 穴
２６１ｃ 絶縁部
２６２ 絶縁被膜
２６２１ 樹脂層
２６２１ａ，２６２１ｂ 短冊
２６２２ 絶縁樹脂層
２６２３ スリット
２６２４ 穴
２７ バッテリーセル
３ 車載充電器
４ インバータ
５ モータ

Claims (5)

1. 電動車両に設置される駆動用バッテリーを構成する複数の電池を接続する電池接続用のバスバーであって、
   前記複数の電池を導通させる導電性材料で形成されたバスバー本体と、
   前記バスバー本体のまわりを覆い、水に溶解する水溶性の樹脂で形成された樹脂層を有する絶縁被膜と、
   を備えることを特徴とする電池接続用のバスバー。
2. 前記絶縁被膜は、さらに、前記樹脂層を覆い、水に溶解しない不溶性の絶縁樹脂層を有することを特徴とする請求項１に記載の電池接続用のバスバー。
3. 前記絶縁樹脂層に前記樹脂層に達するスリットが設けられたことを特徴とする請求項２に記載の電池接続用のバスバー。
4. 前記樹脂層は、前記絶縁樹脂層からはみ出していることを特徴とする請求項２または３に記載の電池接続用のバスバー。
5. 前記樹脂層は、ポリビニルアルコール樹脂で形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池接続用のバスバー。

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