JP2016009645A - バスバー、連鎖バスバー、および、配線モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電素子群の電極面において空いた領域を広く設けることができるバスバーおよび配線モジュールを提供する。
【解決手段】蓄電素子を複数個並べてなる蓄電素子群の隣り合う前記蓄電素子間を電気的に接続するバスバーであって、隣り合う前記蓄電素子の電極端子間に架け渡される矩形板状の本体部と、前記本体部の一側縁部から延出されて電線と接続される電線接続部と、を備え、前記電線接続部は、前記本体部と同一平面内において、前記本体部の一側縁部から当該一側縁部の延び方向に対して傾斜して延出されている。
【選択図】図３

Description

本明細書に開示される技術は、バスバー、連鎖バスバー、および、配線モジュールに関する。

電気自動車やハイブリッドカー等においては、電池を複数個並べて接続した電池集合体を備える電源装置が搭載される。

このような電源装置は、隣り合う電池の電極間を電気的に接続するバスバーを有しており、このバスバーに延出形成された電線接続部に電池の電圧を検知する電線が接続され、電池ＥＣＵに導かれるようになっている。このようなバスバーおよび電線は、樹脂製のプレートに保持され、バスバーモジュールとして電池集合体に一括に取り付けられる。

特開２０１１−４０３３２号公報

ところで、バスバーに接続される電圧検知用の電線がバスバー（電極）の接続方向に対して直交する方向に延出された後、バスバーの接続方向に沿う方向に導出される場合には、電線接続部を配したり、電線接続部に接続された電線を屈曲させて電線配索部内に向けて配索する広いスペースが必要となり、バスバーモジュールの小型化の障害となり易いという問題がある。

本明細書に開示される技術は、蓄電素子を複数個並べてなる蓄電素子群の隣り合う前記蓄電素子間を電気的に接続するバスバーであって、隣り合う前記蓄電素子の電極端子間に架け渡される矩形板状の本体部と、前記本体部の一側縁部から延出されて電線と接続される電線接続部と、を備え、前記電線接続部は、前記本体部と同一平面内において、前記本体部の一側縁部から当該一側縁部の延び方向に対して傾斜して延出されていることを特徴とする。

上記構成によれば、電線接続部は、本体部と同一平面内において、本体部の一側縁部の延び方向に対して傾斜して延出されているから、電線接続部が本体部の一側縁部の延び方向に対して直交する方向に延出される構成と比較して、電線を配索する領域を本体部の近くに設定することができる。もって、蓄電素子群の電極面において空いた領域（バスバーや電線が配されていない領域）を広く設けることができる。

バスバーの電線接続部は、基端側に設けられて電線の芯線と溶接される芯線接続部と、先端側に設けられて前記電線の絶縁被覆をかしめる圧着部とを備える構成としてもよい。

また、芯線と溶接される接続領域が、芯線接続部から本体部に張り出して設定される構成としてもよい。このような構成によれば、接続領域が本体部に張り出す分、芯線接続部をより短く設定することができるから、電線接続部全体が短くなり、バスバーが軽量化できる。

また、電線接続部の先端の縁部が直線状をなす構成とし、その縁部の延長線が本体部と交わらないように設定してもよい。このような構成によれば、電線接続部の先端の縁部を帯状のキャリアに連結した連鎖バスバーとして製造が可能となり、バスバーの生産性が向上する。

また、本明細書に開示される技術は、上記の複数のバスバーの電線接続部の先端の縁部が帯状のキャリアに連結された連鎖バスバーである。

さらに、本明細書に開示される技術は、上記バスバーを備えた配線モジュールである。

本明細書に開示された技術によれば、蓄電素子群の電極面において空いた領域を広く設けることができる。

一実施形態のバスバーを備える配線モジュールの斜視図 同じく配線モジュールの平面図 バスバーの斜視図 バスバーの平面図 連鎖バスバーの一部拡大平面図

本実施形態の配線モジュール１０、バスバー３０、および連鎖バスバー４０について、図１ないし図５によって説明する。以下の説明においては、図２における左右方向をＸ方向とし、上下方向をＹ方向とする。

（配線モジュール１０）
図１および図２に示す配線モジュール１０は、電気自動車又はハイブリッド自動車等の車両に搭載されて、車両を駆動するための電源として使用される電池モジュール（図示せず）の一部を構成するものであり、正極および負極の電極端子を備えた単電池（蓄電素子の一例）を隣り合う電極端子が異なる極性となるように複数個並べてなる図示しない単電池群（蓄電素子群の一例）に取り付けられて、隣り合う単電池同士を電気的に接続するものである。

配線モジュール１０は、隣り合う単電池の電極端子を接続する複数のバスバー３０と、バスバー３０に電気的に接続され、単電池の電圧を検知する電圧検知用の検知電線５０と、バスバー３０を収容するバスバー収容部１２および検知電線５０を収容する電線収容溝２０を有する樹脂プロテクタ１１と、を備える。

（検知電線５０）
電圧検知用の検知電線５０は、複数の金属細線を撚り合わせてなる芯線５１と、芯線５１の外周を被覆する合成樹脂製の絶縁被覆５２と、を備える。芯線５１は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等、必要に応じて任意の金属から構成される。検知電線５０の端末においては、絶縁被覆５２が剥離されることにより、芯線５１が露出している。芯線５１は単芯線でもよい。

なお、図１および図２において、検知電線５０は、図を簡略化するために省略している。

（バスバー３０）
バスバー３０は、例えばアルミニウム製またはアルミニウム合金製の板材を所定の形状に打ち抜き加工することにより形成されている。バスバー３０の表面には、スズ、ニッケル等の金属がメッキされていてもよい。

バスバー３０は、図３および図４に示すように、長方形の板状の本体部３１を有しており、本体部３１には、電極端子と接続するための円形をなす一対の貫通孔３２が、その板面を貫通して形成されている。

本体部３１の一対の長手方向の側縁部のうち一方側の側縁部３１Ａ（一側縁部の一例）の中央部からは、検知電線５０接続するための電線接続部３３が、側縁部３１Ａの延び方向（Ｘ方向）に対して本体部３１と同一平面内において斜め方向に延出されている。ここで言う斜め方向とは、本体部３１の側縁部３１Ａの延び方向（Ｘ方向）に対して、０°＜α＜９０°の範囲を指す（αは側縁部３１Ａと電線接続部３３の延び方向との間の角度とする）。

電線接続部３３は、基端側が、検知電線５０の芯線５１に接続される略台形で平板状の芯線接続部３３Ａとされており、先端側は、電線接続部３３の幅方向の両側に張り出して検知電線５０の絶縁被覆５２に覆われた部分の周囲に圧着される、矩形状の圧着部３３Ｂとされている。圧着部３３Ｂのうち、電線接続部３３における先端に配された直線状の縁部３３Ｂ１は、その延長線Ｌが本体部３１とは交わらないように設定されている（図４参照）。

本実施形態において、検知電線５０の芯線５１は、例えば超音波溶接やレーザー溶接により、バスバー３０に電気的に接続されるようになっている。なお、芯線５１とバスバー３０との接続領域Ｈは、芯線接続部３３Ａ内に限らず、例えば図４に示すように、芯線接続部３３Ａから本体部３１側へ張り出した領域を含むこともできる（図４中の破線で囲まれた領域Ｈ）。

本実施形態のバスバー３０は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の板材を打ち抜くことで形成される複数のバスバー３０をキャリア４１に連結した連鎖バスバー４０から製造することができる。連鎖バスバー４０は、図５に示すように、図示横方向に沿って延びる帯状をなすキャリア４１に対し、複数のバスバー３０を、キャリア４１の長手方向（延び方向）に沿ってほぼ等間隔に並んだ状態で連結した構成とされている。

各バスバー３０は、その電線接続部３３（圧着部３３Ｂ）の先端の縁部３３Ｂ１がキャリア４１の長手方向（延び方向）に沿う状態で並べられるとともに、縁部３３Ｂ１の中央部に設けられた連結片４２により、キャリア４１の縁部に連結されている。

このキャリア４１には、連鎖バスバー４０を送り出すために加工機に設けられた送り爪（図示せず）が係合可能な送り孔４３，４４が開口して形成されている。この送り孔４３，４４は、加工機によって送り爪の形状が異なることから、その送り爪の形状に合わせて円形の送り孔４３と方形の送り孔４４の２種類が設けられている。

バスバー３０は、分離工程によりキャリア４１から分離される。

（樹脂プロテクタ１１）
樹脂プロテクタ１１は、バスバー３０を収容するバスバー収容部１２および検知電線５０を収容する電線収容溝２０を備えており、全体として細長く薄い直方体状をなしている。

樹脂プロテクタ１１には、図１および図２に示すように、一面側（図１の上方）に開口すると共にバスバー３０を収容保持する、仕切壁１３に囲まれた複数のバスバー収容部１２が、その長手方向（Ｘ方向）に沿って両端部に並んで設けられており、２列のバスバー収容部列１２Ａ，１２Ｂを構成している。

各バスバー収容部１２の仕切壁１３のうち樹脂プロテクタ１１の外側に配される外側壁１４は、平板状をなしており、その長手方向（Ｘ方向）の中央部には、バスバー３０を抜け止めする抜け止め突部１７が、バスバー収容部１２内に向けて突出して設けられている。

一方、仕切壁１３のうち外側壁１４と対向して配される内側壁１５には、バスバー３０を係止する一対の板状の弾性係止片１８が、バスバー収容部１２の底部に向けて斜めに延びるように設けられている。また、一対の弾性係止片１８の間には、バスバー３０の電線接続部３３が導出される導出口１９が、内側壁１５を切り欠いて形成されている。

この内側に配される内側壁１５は、外側壁１４と比較して板厚が厚く設定されており、その一部は、上面から下方に向けて窪んで、後述するカバー２５のロック片２７受け入れてロックするロック片受け部１６とされている。

２列に並んだバスバー収容部列１２Ａ，１２Ｂの間には、これらの各バスバー収容部列１２Ａ，１２Ｂと隣り合って、検知電線５０を収容するための一対の電線収容溝２０が設けられている。換言すると、一対の電線収容溝２０は、２列に並んだ複数のバスバー収容部１２の内側に、複数のバスバー収容部１２の並び方向（Ｘ軸方向）に沿って、設けられている。これら一対の電線収容溝２０は、上述した内側壁１５の導出口１９により、各バスバー収容部１２と連なっている。

互いに隔てて配された一対の電線収容溝２０の間には、連結部２４が設けられている。連結部２４は、一対の電線収容溝２０の溝壁２１の互いに対向する外面同士を連結している。連結部２４は、電線収容溝２０の延び方向（Ｘ方向）において断続的に３箇所設けられている。

また樹脂プロテクタ１１には、複数のバスバー収容部１２の開口全体を各バスバー収容部列１２Ａ，１２Ｂ毎に上方から一括に覆う、長方形の板状をなす一対のカバー２５が設けられている。一対のカバー２５は、バスバー収容部１２の外側壁１４の上端に設けられた複数のヒンジ２６を介して樹脂プロテクタ１１に一体的に設けられており、ヒンジ２６を中心として回動可能とされている。

また、カバー２５のうち、バスバー収容部１２を覆った状態において上述したロック片受け部１６に対応する位置には、ロック片受け部１６とロックするロック片２７が板面から突出して設けられている。カバー２５は、ロック片２７とロック片受け部１６とが弾性的にロックすることにより、バスバー収容部１２を覆った状態で保持されるようになっている。

次に、本実施形態のバスバー３０の製造方法、検知電線５０との接続方法、樹脂プロテクタ１１への収容方法について説明する。

本実施形態のバスバー３０は、上述したように、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の板材を打ち抜くことで形成される連鎖バスバー４０から、個々のバスバー３０を切り離すことで、製造することができる。

バスバー３０に検知電線５０を接続するには、検知電線５０の端末の絶縁被覆５２を剥離除去して芯線５１を露出させ、この露出された芯線５１をバスバー３０の芯線接続部３３Ａに載置し、超音波溶接あるいはレーザー溶接等により溶接して接合する。

例えば超音波溶接を行う場合には、アンビル上に芯線接続部３３Ａと芯線５１とを重ね合わせ、ホーンを押し付けることにより、両者を接合する。この時、ホーンを押し付ける領域は、芯線接続部３３Ａに限らず、本体部３１側に張り出すようにしてもよい（図４の接続領域Ｈ）。このように接続領域Ｈが、芯線接続部３３Ａから本体部３１の芯線接続部３３Ａの基端付近の領域へ及んだとしても、バスバー３０と電極端子との接続の際に邪魔にならない領域であれば、機能上問題は生じない。

芯線５１をバスバー３０に接続したら、次に、検知電線５０の絶縁被覆５２の周囲にバスバー３０の圧着部３３Ｂを圧着する。これにより、バスバー３０および検知電線５０の接続が完了する。

次に、検知電線５０が接続されたバスバー３０を、樹脂プロテクタ１１のバスバー収容部１２に上方側から近づけ、バスバー収容部１２内に押し込んで収容する。バスバー３０はその上面が抜け止め突部１７および弾性係止片１８により抜け止めされ、バスバー収容部１２内に保持される。

また、検知電線５０は、導出口１９から電線収容溝２０内に引き出し、電線収容溝２０内に配策する（図１および図２参照）。

なお、図２において上下２列に並べられた複数のバスバー３０の、下側の列の両端部には、単電池の電極端子と外部機器（図示せず）とを接続する外部接続バスバー３５が配される。外部接続バスバー３５には、その一対の短辺のうちの一方側に沿って、電線接続部３６が延出されている。この電線接続部３６は先端側に向けて上方に拡径しつつ開口した筒状をなしており、その内側に検知電線５０の芯線５１が接続されている。

また、検知電線５０のうち、バスバー３０または外部接続バスバー３５と接続された端部の反対側の端部は、後述するコネクタ部Ｃに接続される。

このようにして、バスバー３０および検知電線５０が樹脂プロテクタ１１内に保持された配線モジュール１０が完成する。

（作用および効果）
次に、作用および効果について説明する。

上記構成によれば、電線接続部３３は、本体部３１と同一平面内において、本体部３１の側縁部３１Ａの延び方向に対して傾斜して延出されているから、電線接続部３３が本体部３１の側縁部３１Ａの延び方向に対して直交する方向に延出される構成と比較して、検知電線５０を配索する領域を本体部３１の近くに設定することができる。もって、蓄電素子群の電極面において空いた領域（バスバー３０や検知電線５０が配されていない領域）を広く設けることができるとともに、配線モジュール１０を小型化することができる。

また、芯線５１と溶接される接続領域Ｈが芯線接続部３３Ａから本体部３１内に張り出して設定されているから、芯線接続部３３Ａをより短く設定することができて電線接続部３３全体が短くなり、もって、バスバー３０を軽量化することができる。

また、電線接続部３３の先端の縁部３３Ｂ１は直線状をなしており、その縁部３３Ｂ１の延長線Ｌが本体部３１と交わらないように設定されているから、この縁部３３Ｂ１を帯状のキャリア４１に連結した連鎖バスバー４０として製造することが可能となり、バスバー３０の生産性が向上する。

＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。

（１）上記実施形態では、電線接続部３３に圧着部３３Ｂを設ける構成としたが、圧着部３３Ｂは必ずしも設けなくてもよい。

（２）本体部３１から電線接続部３３を延出する角度は、上記実施形態に限るものではなく、０°に近い角度としたり、９０°に近い角度としてもよい。

（３）本体部３１から電線接続部３３を延出する位置は、上記実施形態に限らず、本体部３１の側縁部３１Ａのうちどちらか一方の端部側に寄った位置から延出する構成としてもよい。

（４）上記実施形態では、接続領域Ｈを、芯線接続部３３Ａから本体部３１内に張り出すように設定したが、芯線接続部３３Ａの領域内だけで接続領域Ｈを設定してもよい。

（５）また、バスバー３０の製造方法は、連鎖バスバー４０を切り離すことにより製造する方法に限るものではない。

（６）また、バスバー３０および検知電線５０を収容する配線モジュール１０の構成は上記実施形態に限るものではない。

１０…配線モジュール
１１…樹脂プロテクタ
１２…バスバー収容部
２０…電線収容溝
３０…バスバー
３１…本体部
３１Ａ…側縁部（一側縁部）
３３…電線接続部
３３Ａ…芯線接続部
３３Ｂ…圧着部
３３１Ｂ１…縁部
４０…連鎖バスバー
４１…キャリア
５０…検知電線
５１…芯線
５２…絶縁被覆
Ｃ…コネクタ部
Ｈ…接続領域
Ｌ…延長線

Claims (6)

1. 蓄電素子を複数個並べてなる蓄電素子群の隣り合う前記蓄電素子間を電気的に接続するバスバーであって、
   隣り合う前記蓄電素子の電極端子間に架け渡される矩形板状の本体部と、
   前記本体部の一側縁部から延出されて電線と接続される電線接続部と、を備え、
   前記電線接続部は、前記本体部と同一平面内において、前記本体部の一側縁部から当該一側縁部の延び方向に対して傾斜して延出されているバスバー。
2. 前記電線接続部は、基端側に設けられて電線の芯線と溶接される芯線接続部と、先端側に設けられて前記電線の絶縁被覆をかしめる圧着部と、を備える請求項１に記載のバスバー。
3. 前記芯線と溶接される接続領域が前記芯線接続部から前記本体部に張り出して設定されている請求項２に記載のバスバー。
4. 前記電線接続部の先端の縁部は直線状をなし、前記縁部の延長線が前記本体部と交わらないように設定されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のバスバー。
5. 複数の請求項４に記載のバスバーの前記電線接続部の先端の前記縁部が帯状のキャリアに連結された連鎖バスバー。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のバスバーを備える配線モジュール。

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