JP2016004611A - バスバーモジュールおよびバッテリ監視モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】高い汎用性のあるセンサを容易に且つ確実に取り付けられる構造を備えたバスバーモジュールおよびバッテリ監視モジュールを提供すること。
【解決手段】バスバーモジュールは、測定部位に接触するセンサが取り付けられるセンサ取付け部を備え、センサ取付け部には、センサの挿入部と、挿入部を挟んで互いに対向する２つの板バネと、が設けられ、２つの板バネの各々は、支持端から挿入部の方へ延設される第１部位と、第１部位の動作端から測定部位の方へ延設される第２部位と、センサを係止する係止部とを有し、第１部位の動作端は、支持端を支点に測定部位に向かう方向と離れる方向とに弾性変形し、第２部位の動作端は、第１部位の動作端を支点に挿入部に向かう方向と離れる方向とに弾性変形する、構成を採る。
【選択図】図１１

Description

本発明は、複数のバッテリが列状に並んだバッテリ集合体の少なくとも一部に被さって複数のバッテリと電気的に接続されるバスバーモジュール、および、バスバーモジュールとバッテリ集合体とを有するバッテリ監視モジュールに関する。

電気自動車等では、複数のバッテリが列状に並んだバッテリ集合体を、走行用の電源として用いる。このようなバッテリ集合体においては、バッテリに温度センサを接触させて、バッテリの温度測定が行われている。

従来、バッテリの温度を測定するための温度センサを、モジュール部品に容易に且つ確実に取り付ける構造について提案されている（特許文献１を参照）。この構造では、温度センサにバネとして作用する係止部が形成され、バッテリに接続されるモジュール部品に貫通孔が設けられている。そして、温度センサを貫通孔に挿入することで、係止部が貫通孔に係合する。係止部は、バネとして作用し、温度センサはバッテリの頭部に押し付けられた状態で固定される。バネの作用によって、バッテリの配置が上下にばらついても、このばらつきを吸収することができる。

特開２００９−１７６６０１号公報

しかしながら、上記従来の構造では、温度センサにバネとして作用する係止部を形成しなければならない。このため、温度センサの汎用性が低下し、温度センサの部品コストが高騰するという課題がある。さらに、上記従来の構造では、モジュール部品のセンサ保持部の形状または配置に変更が生じた場合に、温度センサの係止部の設計をやり直す必要が生じるという課題がある。

本発明の目的は、高い汎用性のあるセンサを容易に且つ確実に取り付けられる構造を備えたバスバーモジュールおよびバッテリ監視モジュールを提供することである。

本発明の一態様に係るバスバーモジュールは、複数のバッテリが並んだバッテリ集合体の少なくとも一部に被さって前記複数のバッテリと電気的に接続されるバスバーモジュールであって、測定部位に接触して前記バッテリの物理量を測定するセンサが取り付けられるセンサ取付け部を備え、前記センサ取付け部には、前記センサの挿入部と、前記挿入部を挟んで互いに対向する２つの板バネと、が設けられ、前記２つの板バネの各々は、支持端から前記挿入部の方へ延設される第１部位と、前記第１部位の動作端から前記測定部位の方へ延設される第２部位と、前記センサを係止する係止部とを有し、前記第１部位の動作端は、前記支持端を支点に前記測定部位に向かう方向と離れる方向とに弾性変形し、前記第２部位の動作端は、前記第１部位の動作端を支点に前記挿入部に向かう方向と離れる方向とに弾性変形する、構成を採る。

本発明の一態様に係るバッテリ監視モジュールは、上記のバスバーモジュールと、前記バッテリ集合体とを有する構成を採る。

本発明によれば、汎用性の高いセンサを容易に確実に取り付けることができる。

本発明の実施形態のバッテリ監視モジュールを示す斜視図 実施形態のバッテリ監視モジュールを示す平面図 バスバーモジュールのセンサ取付け部を拡大して示す平面図 バスバーモジュールのセンサ取付け部を拡大して示す斜視図 センサ取付け部と温度センサとを分離した斜視図 センサ取付け部の内部を一部破断して示す斜視図 図７Ａは温度センサの側面図、図７Ｂは温度センサの正面図 図３のＡ−Ａ線断面図 センサ取付け部の横断面図 図３のＢ−Ｂ線断面図 センサ取付け部のバネの作用を説明する図

以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態のバッテリ監視モジュールを示す斜視図である。図２は、実施形態のバッテリ監視モジュールを示す平面図である。

実施形態のバッテリ監視モジュール１は、複数のバッテリ１０１が並んだバッテリ集合体１００と、バッテリ集合体１００の一部に被さるバスバーモジュール２００と、を備えている。バッテリ監視モジュール１は、電気自動車又はハイブリッド自動車などに搭載され、バッテリ集合体１００により、走行用の電力を蓄電および供給する。また、バッテリ監視モジュール１は、バスバーモジュール２００に搭載された各種センサにより、バッテリ集合体１００の様々な物理量を測定して監視する。

バスバーモジュール２００は、バッテリ集合体１００の頭部（電極がある方）に被さり、バッテリ集合体１００の電極とボルトを介して締結される。バスバーモジュール２００には、枠体２０１と、フレキシブルケーブル２０５と、回路基板２０８と、制御部（集積回路）２４０と、温度センサ２５０とを備えている。

制御部２４０は、バッテリ１０１の電圧、蓄電量、温度など、複数種類の物理量の監視を行う。

枠体２０１には、フレキシブルケーブル２０５と回路基板２０８と温度センサ２５０とが保持される。枠体２０１には、センサ取付け部２７０が形成されている。

温度センサ２５０は、バッテリ１０１の頭部に接触して、バッテリ１０１の温度を測定する。温度センサ２５０は、コネクタ２５８を介して回路基板２０８に電気的に接続され、制御部２４０に検出信号を出力する。温度センサ２５０は、例えばサーミスタが樹脂成型部品に埋め込まれて構成されている。

センサ取付け部２７０は、温度センサ２５０を固定する部位である。

センサ取付け部２７０および温度センサ２５０は、全てのバッテリ１０１に対応させて複数箇所に設けられてもよいし、全てのバッテリ１０１のうち、幾つかのみに対応させて設けられてもよい。好ましくは、複数のバッテリ１０１のうち中央より１つと端寄りの２つと合計３か所に設けられるとよい。

図３は、バスバーモジュールのセンサ取付け部を拡大して示す平面図である。図４は、バスバーモジュールのセンサ取付け部を拡大して示す斜視図である。図５は、センサ取付け部と温度センサとを分離した斜視図である。図６は、センサ取付け部の内部を一部破断して示す斜視図である。図７Ａは温度センサの側面図、図７Ｂはセンサの正面図である。図８は、図３のＡ−Ａ線断面図である。図９は、センサ取付け部の横断面図である。図１０は、図３のＢ−Ｂ線断面図である。

センサ取付け部２７０は、温度センサ２５０が挿入される挿入部２７１（図５参照）と、２つの板バネ２７２，２７３（図６参照）と、ガイド２７４，２７５（図５および図９参照）とを備えている。

挿入部２７１は、枠体２０１の上面部から底面部にかけて貫通した穴であり、温度センサ２５０を枠体２０１の上面から挿入することで温度センサ２５０の先端をバッテリ１０１の頭部に接触させることができる。

２つの板バネ２７２，２７３は、挿入部２７１を挟んで互いに対向配置されている。板バネ２７２，２７３は、一端が枠体２０１に支持され、他端が変位可能に構成されている。特に制限されないが、板バネ２７２，２７３は、樹脂により構成されている。

一方の板バネ２７２は、図６に示すように、支持端から挿入部２７１の方へ延設される第１部位２７２ａと、第１部位２７２ａの動作端から温度の測定部位の方へ延設される第２部位２７２ｂと、温度センサ２５０を係止する係止部２７２ｃとを有する。温度の測定部位とは、温度センサ２５０の先端が接触して温度が測定される部位のことである。

図８に示すように、第１部位２７２ａは、主に、支持端を支点に、動作端が上下方向（温度センサ２５０の挿入方向）に弾性変形する。第２部位２７２ｂは、主に、第１部位２７２ａの動作端を支点に、第２部位２７２ｂの動作端が挿入部２７１へ向かう方向と離れる方向とに弾性変形する。

他方の板バネ２７３は、図６に示すように、支持端から挿入部２７１の方へ延設される第１部位２７３ａと、第１部位２７３ａの動作端から温度の測定部位の方へ延設される第２部位２７３ｂと、温度センサ２５０を係止する係止部２７３ｃとを有する。

図８に示すように、第１部位２７３ａは、主に、支持端を支点に、動作端が上下方向（温度センサ２５０の挿入方向）に弾性変形する。第２部位２７３ｂは、主に、第１部位２７３ａの動作端を支点に、第２部位２７３ｂの動作端が挿入部２７１へ向かう方向と離れる方向とに弾性変形する。

ガイド２７４，２７５は（図５および図９を参照）、例えばガイド溝であり、温度センサ２５０の挿入方向に延びている。２つのガイド２７４，２７５は、挿入部２７１の互いに対向する２つの内側面で、板バネ２７２，２７３が無い方の内側面に、それぞれ形成されている。

温度センサ２５０は、図５、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、被係止部２５１，２５２と、被ガイド部２５３，２５４と、フランジ部２５５とを有している。特に制限されないが、温度センサ２５０は、先端が幅狭にされたくさび状をしている。

被係止部２５１，２５２は、板バネ２７２，２７３の係止部２７２ｃ，２７３ｃが係止される。被係止部２５１，２５２は、例えば、温度センサ２５０の一側面と、反対側の側面とにそれぞれ形成された２つの溝である。被係止部２５１，２５２の溝幅は、板バネ２７２，２７３の係止部２７２ｃ，２７３ｃが溝内で移動できるように、係止部２７２ｃ，２７３ｃの厚みより大きい。

被ガイド部２５３，２５４は、センサ取付け部２７０のガイド２７４，２７５とそれぞれ係合して、ガイド２７４，２７５に沿った方向に、温度センサ２５０を案内する。被ガイド部２５３，２５４は、例えば、温度センサ２５０の一側面と、反対側の側面に設けられた、温度センサ２５０の挿入方向に延びるレールである。被ガイド部２５３，２５４は両側に無くてもよく、片側のみに設けられていてもよい。これに対応して、ガイド２７４，２７５も片側のみに設けられていてもよい。

フランジ部２５５は、温度センサ２５０の挿入方向に対して直交する方向に張り出しており、センサ取付け部２７０の一部に当たって、温度センサ２５０が挿入部２７１に過度に差し込まれてしまうことを防ぐ。フランジ部２５５は、温度センサ２５０の一側面の端部と反対側の端部とに設けられているが、片側のみに設けられていてもよい。

［動作説明］
図１１は、センサ取付け部のバネの作用を説明する図である。

温度センサ２５０を取り付ける際には、図５に示すように、温度センサ２５０を、センサ取付け部２７０の挿入部２７１に挿入する。このとき、温度センサ２５０の被ガイド部２５３，２５４は、センサ取付け部２７０のガイド部２７４，２７５に沿わせて挿入する。

温度センサ２５０が奥まで挿入されることで、板バネ２７２，２７３が撓み、板バネ２７２，２７３の係止部２７２ｃ，２７３ｃが温度センサ２５０の被係止部２５１，２５２に進入して、温度センサ２５０が板バネ２７２，２７３に係止される。

温度センサ２５０が奥まで挿入される際、フランジ部２５５がセンサ取付け部２７０の一部に当たって、温度センサ２５０が過度に挿入されることが防止される。

図１１に示すように、温度センサ２５０が板バネ２７２，２７３に係止されたとき、板バネ２７２，２７３の第１部位２７２ａ，２７３ａの動作端は上下方向に弾性変形でき、板バネ２７２，２７３の第２部位２７２ｂ，２７３ｂの動作端は横方向に弾性変形できる。よって、温度センサ２５０の先端位置がバッテリ１０１により押し上げられても、板バネ２７２，２７３が弾性変形して、温度センサ２５０の先端がバッテリ１０１の頭部に押し付けられた状態で安定する。

このとき、板バネ２７２，２７３の第２部位２７２ｂ，２７３ｂと、温度センサ２５０の側面との間には間隙２８０，２８０が設けられる。よって、この間隙にドライバー等を差し込むことで、温度センサ２５０をセンサ取付け部２７０から容易に取り外すことができる。

以上のように、本実施形態のバスバーモジュール２００およびバッテリ監視モジュール１によれば、温度センサ２５０をバッテリ１０１に押し付ける構成が、センサ取付け部２７０に設けられる。よって、温度センサ２５０を高い汎用性を有する形態とすることができる。よって、温度センサ２５０の部品コストを低減できる。さらに、バッテリ１０１とバスバーモジュール２００の位置関係を設計変更する場合でも、共通の温度センサ２５０を用いて、バスバーモジュール２００のセンサ取付け部２７０の設計を変更して対応することができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明した。

なお、上記実施の形態では、センサとして温度センサを例示したが、測定対象に接触を必要とするセンサであれば、様々なセンサを適用してもよい。また、上記実施の形態では、温度センサがバッテリ１０１の頭部に直接に接触する構成としたが、測定対象を、バッテリ１０１に接触した熱伝導の高い部材とするなど、バッテリ１０１に間接的に接触する構成としてもよい。

本発明は、電気自動車又はハイブリッド自動車に電力を供給するバッテリ集合体のバスバーモジュール、又は、バッテリ監視モジュールに適用して有用である。

１ バッテリ監視モジュール
１００ バッテリ集合体
１０１ バッテリ
２００ バスバーモジュール
２０５ フレキシブルケーブル
２０８ 回路基板
２４０ 制御部
２５０ 温度センサ
２５１，２５２ 被係止部
２５３，２５４ 被ガイド部
２５５ フランジ部
２５８ コネクタ
２７０ センサ取付け部
２７１ 挿入部
２７２，２７３ 板バネ
２７２ａ，２７３ａ 第１部位
２７２ｂ，２７３ｂ 第２部位
２７２ｃ，２７３ｃ 係止部
２７４，２７５ ガイド

Claims (6)

1. 複数のバッテリが並んだバッテリ集合体の少なくとも一部に被さって前記複数のバッテリと電気的に接続されるバスバーモジュールであって、
   測定部位に接触して前記バッテリの物理量を測定するセンサが取り付けられるセンサ取付け部を備え、
   前記センサ取付け部には、
   前記センサの挿入部と、
   前記挿入部を挟んで互いに対向する２つの板バネと、が設けられ、
   前記２つの板バネの各々は、支持端から前記挿入部の方へ延設される第１部位と、前記第１部位の動作端から前記測定部位の方へ延設される第２部位と、前記センサを係止する係止部とを有し、
   前記第１部位の動作端は、前記支持端を支点に前記測定部位に向かう方向と離れる方向とに弾性変形し、前記第２部位の動作端は、前記第１部位の動作端を支点に前記挿入部に向かう方向と離れる方向とに弾性変形する、
   バスバーモジュール。
2. 前記センサを備え、
   前記センサは、前記挿入部への一定以上の進入を制止するフランジを有する、
   請求項１記載のバスバーモジュール。
3. 前記挿入部へ挿入されたセンサと、前記２つの板バネの前記第１部位の動作端の各々との間に間隙を有する、
   請求項１記載のバスバーモジュール。
4. 前記センサ取付け部の前記挿入部の内側面には、前記センサの挿入方向に延びるガイドが設けられ、
   前記センサの側面には、前記ガイドに沿って移動する被ガイド部が形成されている、
   請求項１記載のバスバーモジュール。
5. 前記センサは温度センサである、
   請求項１記載のバスバーモジュール。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載のバスバーモジュールと、前記バッテリ集合体とを有するバッテリ監視モジュール。

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