JP2016134275A - バスバー - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストが安いバスバーを提供する。【解決手段】正極および負極の電極端子を有する複数の単電池の隣合う電極端子間を接続するバスバーであって、前記隣り合う電極端子間に架け渡される板状の本体部と、前記本体部から延設されて検知電線の端末部に接続される電線接続部と、を備え、前記本体部は、互いに平行に設けられた第１折り返し部および第２折り返し部により区切られた第１板部、第２板部、および、第３板部からなる板材を、前記第１折り返し部および第２折り返し部を折り返すとともに重ね合わせることにより３層構造とされている。【選択図】図５

Description

本明細書に開示される技術は、複数の単電池の隣合う電極端子間を接続するバスバーに関する。

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

このような電池集合体は、隣り合う単電池の電極端子間を電気的に接続する板状のバスバーを有しており、このバスバーに一体的に延出形成された電線接続部に、電池の電圧を検知する検知電線の芯線を接続し、電池ＥＣＵに導くようになっている。

ところで、バスバーの電気抵抗を小さくするためには板厚を厚くすることが好ましい。一方で、電線接続部は、電圧を検知するための比較的小さな電流しか流れないため、できるだけ板厚を薄くして、製造コストを抑えたいという要望がある。

そこで、バスバーのうち、隣り合う電極端子間に架け渡される本体部を二層構造とすることにより本体部の板厚だけを厚くし、電線接続部は単層で形成する構成が考えられる。二層構造の本体部は、例えば、所定形状の金属板を１８０度折り曲げて重ね合わせることにより、形成することができる。

国際公開第２０１１／０２１６１４号

しかしながら、上記の構成においても、電線接続部を充分に薄くすることは困難であった。

本明細書に開示される技術は上記事情に鑑みてなされたものであって、従来より製造コストを低減させることができるバスバーを提供することを目的とするものである。

本明細書に開示される技術は、正極および負極の電極端子を有する複数の単電池の隣合う電極端子間を接続するバスバーであって、前記隣り合う電極端子間に架け渡される板状の本体部と、前記本体部から延設されて検知電線の端末部に接続される電線接続部と、を備え、前記本体部は、互いに平行に設けられた第１折り返し部および第２折り返し部により区切られた第１板部、第２板部、および、第３板部からなる板材を、前記第１折り返し部および第２折り返し部を折り返すとともに重ね合わせることにより３層構造とされていることを特徴とする。

このようなバスバーによれば、本体部を３層構造とすることにより、本体部の板厚を確保しながら、電線接続部の厚さを充分に薄く形成することができる。

バスバーは、以下の構成を備えていてもよい。

電線接続部は、第３板部のうち第２折り返し部と対向する側縁部から、第３板部と同一平面内において第２折り返し部の延び方向と交差する方向に延出されている構成としてもよい。

本明細書に開示される３層構造の本体部を有するバスバーは、例えば、金属板材を所定形状に打ち抜くことで形成される連鎖バスバーから製造することができる。連鎖バスバーは、帯状をなすキャリアの長手方向（延び方向）に沿って、複数の展開形態のバスバーをほぼ等間隔に並んだ状態で連結した構成としたものである。

上述したように、電線接続部を、展開形態の本体部の第２折り返し部の延び方向と交差する方向に延出する構成とすると、すなわち、展開形態の本体部の長手方向に沿って延出する構成とすると、展開形態の隣り合うバスバー同士を長手方向の縁部が向き合うように並べた状態で、それぞれの電線接続部の先端部をキャリアの縁部に連結することができる。

第１板部、第２板部、および、第３板部は、第１折り返し部および第２折り返し部が同方向に折り返されることにより、巻回された状態で重ね合わされており、第３板部のうち第２折り返し部と対向する側縁部に、互いに重ね合わされた状態の第１板部、第２板部、および、第３板部を開き止めする係止片が延設されている構成としてもよい。

このような係止片を設けることにより、互いに重ね合わされた状態の第１板部、第２板部、および、第３板部が確実に開き止めされる。また係止片を、電線接続部と同じ側縁部に延設することにより、電線接続部と異なる側縁部に延設する構成と比較して、金属板材の無駄を省くことができる。

また、第２板部に、係止片を嵌め入れる凹部を設ける構成とすると、組み立て状態におけるバスバーの係止片の外面が本体部の外面と面一とされる。

本明細書に開示された技術によれば、製造コストが安いバスバーを提供することができる。

実施形態１のバスバーを電池集合体に取り付けた状態を示す斜視図 バスバーの平面図 バスバーの側面図 図２のＡ−Ａ断面図 バスバーの製造過程を示す連鎖バスバーの平面図 金属板の廃棄部分を示す斜視図 仮想的な二層構造のバスバーにおける金属板の廃棄部分を示す斜視図（参考図） 金属板の廃棄部分を示す平面図 仮想的な二層構造のバスバーにおける金属板の廃棄部分を示す平面図（参考図） 実施形態２のバスバーの平面図 バスバーの側面図 バスバーの製造過程を示す連鎖バスバーの平面図 他の実施形態のバスバーの側面図

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図９によって説明する。本実施形態のバスバー１０は、電気自動車やハイブリッドカー等に搭載される電池集合体４０を構成する複数の単電池４１の、隣合う電極端子４２間を接続するものである（図１参照）。以下の説明において、複数の同一部材については一の部材に符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。

本実施形態のバスバー１０は、図１および図２に示すように、単電池４１の隣り合う電極端子４２間に架け渡される長方形の板状の本体部１１を有しており、本体部１１には、電極端子４２と接続するための円形をなす一対の接続孔２３が、その板面を貫通して形成されている。

本体部１１の一対の長手方向の側縁部のうち一方側の側縁部の中央部からは、検知電線５０の端末部に接続するための電線接続部２０が、本体部１１に沿った平面内において当該側縁部の延び方向に対して直交する方向に一体的に延出形成されている。

この電線接続部２０は、基端側が、検知電線５０の芯線に加締められる一対のバレル片を備える芯線接続部２１とされており、先端側は、検知電線５０の絶縁被覆に覆われた部分の周囲に加締められる一対のバレル片を備える保持部２２とされている。

本実施形態のバスバー１０における本体部１１は、長尺の板材を、後述する第１折り返し部１２および第２折り返し部１３においてそれぞれ同方向に１８０度折り返すとともに重ね合わせることにより、三層構造とされている（図３および図４参照）。

より詳細には、本実施形態のバスバー１０は、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属板材を所定形状に打ち抜くことで形成される複数の展開形態のバスバー１０をキャリア３１に連結した、連鎖バスバー３０から製造される。

連鎖バスバー３０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３１に対し、複数のバスバー１０を、キャリア３１の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したものである。以下、図５における左右方向（キャリア３１の延び方向に沿う方向）を横方向とし、上下方向（電線接続部２０の延び方向に沿う方向）を縦方向として説明する。

各バスバー１０は、その電線接続部２０（保持部２２）の先端の縁部がキャリア３１の延び方向に沿う状態で並べられるとともに、当該縁部の中央部に設けられた連結片３４により、キャリア３１の縁部に連結されている。

キャリア３１には、連鎖バスバー３０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３２，３３が開口して形成されている。この送り孔３２，３３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３２と方形の送り孔３３の２種類が設けられている。

複数の展開形態のバスバー１０（図５の左端に示すバスバー１０）のうち本体部１１を構成する部分は、縦長の長方形状の板材からなり、この本体部１１を構成する部分が、縦方向における２箇所で横方向に沿って同方向に折り返され、重ね合わされるようになっている。なお、展開形状のバスバー１０には、上述した接続孔２３は未だ形成されていない。

以下、図５の左端に示す展開形態のバスバー１０のうち、下方側の折り返し部を第１折り返し部１２とし、上方側（電線接続部２０側）の折り返し部を第２折り返し部１３とする。第１折り返し部１２と第２折り返し部１３とは、互いに平行に設けられている。また、第１折り返し部１２より下方側の部分を第１板部１４、第１折り返し部１２および第２折り返し部１３の間の部分を第２板部１５、第２折り返し部１３より上方側（電線接続部２０側）の部分を第３板部１６とよぶこととする。

第１板部１４の縦の寸法は、第２板部１５の縦の寸法より小さい寸法に設定されている。第２板部１５および第３板部１６の縦の寸法は、同寸法、あるいは、第２板部１５の方が第３板部１６と比較して僅かに小さい寸法に設定されている。なお、第１板部１４、第２板部１５、第３板部１６の横の寸法は、全て同じ寸法とされている。

上述した電線接続部２０は、第３板部１６のうち前記第２折り返し部１３と対向する側縁部（接続部側側縁部１６Ａとする）から図５中上側に向けて延出形成されている。また、接続部側側縁部１６Ａの両端部には、図５中上側に向けて延びる一対の係止片２４が設けられている。これらの係止片２４は、第１板部１４、第２板部１５、第３板部１６が重ね合わされた状態において、これらの重ね合わされた板部１４，１５，１６（本体部１１）の外面に沿うように屈曲されることにより、開き止めを行うためのものである。なお、第３板部１６の接続部側側縁部１６Ａうち一対の係止片２４に隣接する位置には、係止片２４を屈曲し易くするための一対の第１切欠部１６Ｂが設けられている。

第１板部１４のうち、第１折り返し部１２と対向する側縁部の両端の角部は、第２切欠部１７により斜めに切り欠かれている。第１板部１４および第２板部１５のうち、第１折り返し部１２を含む辺の両端部（角部）はそれぞれＬ字形状に切り欠かれており、矩形の第３切欠部１８とされている。第３切欠部１８の切り欠き深さ（横方向の寸法）は、係止片２４の幅寸法より僅かに大きい寸法に設定されている。また、第３切欠部１８の切り欠き幅（縦方向の寸法）は、バスバー１０を構成する上述した金属板材の板厚の２倍とほぼ同等か、板厚の２倍よりやや大きい寸法とされている。さらに、第２板部１５および第３板部１６のうち、第２折り返し部１３を含む辺の両端部（角部）はそれぞれほぼ斜めに切り欠かれており、略楔形の第４切欠部１９とされている。

本実施形態のバスバー１０は、例えば、次のようにして作製することができる。まず、金属製の板状部材を所定形状に打ち抜き、複数の展開形態のバスバー１０をキャリア３１に連結した連鎖バスバー３０（図５の左端の形態）を作製する。その後、各バスバー１０の第１折り返し部１２を１８０度折り返して、第１板部１４を第２板部１５に重ね合わせる（図５の左から２番目に示す形態）。この状態において、折り返された第１折り返し部１２を含む側縁部の両端部（角部）は、第３切欠部１８により、段差状に切り欠かれた状態とされている。また、第２切欠部１７は第４切欠部１９の一部とぴったり重なるように予め設定されている。

次に、各バスバー１０の第２折り返し部１３を、第１折り返し部１２を折り返した方向と同方向に１８０度折り返して、第１板部１４を第３板部１６に重ね合わせる。また、プレス加工を行うことにより、芯線接続部２１及び保持部２２のバレル片を所定の形状に立ち上げる（図５の右から二番目に示す形態）。これにより、第１板部１４、第２板部１５、および、第３板部１６が巻回された状態で重ね合わされた本体部１１が形成される。またこの状態において、折り返された第２折り返し部１３を含む側縁部の両端部（角部）は、第４切欠部１９により、ほぼ斜めに切り欠かれた状態とされている。また、第３板部１６の一対の係止片２４は、第１折り返し部１２を含む側縁部の両端部（角部）の段差状に切り欠かれた部分（第３切欠部１８）から突出した状態とされている。

その後、プレス加工により、一対の係止片２４を本体部１１の側縁部に沿うように屈曲させるとともに、第２板部１５の外面に沿うように屈曲させて、本体部１１の開き止めを行う。さらに、本体部１１の所定の位置に打ち抜き加工を行い、一対の接続孔２３を貫通形成する（図５の右端に示す形態）。そして、各バスバー１０の連結片３４を切断することによりキャリア３１から分離させ、バスバー１０が完成する。

このような本実施形態のバスバー１０によれば、本体部１１を３層構造とすることにより、本体部１１の板厚を確保しながら、電線接続部２０の厚さを充分に薄く形成することができる。これにより、軽量化が図れ、かつ、材料コストを抑えることができる。

ところで、従来、２層構造の本体部を有するバスバーを連鎖バスバーにより製造する場合に、材料となる金属板材の廃棄量を減らしたいという要望があった。すなわち、展開形態の本体部は、縦方向（キャリアの長手方向と直交する方向）の寸法が大きいため、隣り合うバスバー間の廃棄部分の縦方向の長さが長くなり、もって、廃棄量が大きくなるという問題がある。廃棄量を減らすためには、隣り合うバスバー間のピッチを小さくすることが考えられるが、上述したように、送り孔は送り爪に合わせた所定間隔に設定されているため、バスバー間のピッチを自由に変更することができない。

しかも、キャリアと本体部との間に配された電線接続部の周辺領域や、バスバーが切り離された後に残るキャリアも最終的には廃棄されるため、廃棄量は相当な量であった。

これに対し、本実施形態のバスバー１０によれば、隣り合うバスバー１０間の廃棄部分の縦方向の長さは、２層構造のバスバーと比較して長くなるものの、板厚が薄い金属板材を使用することができるため、金属板材の全体としての廃棄量を減らすことが可能となる。

ここで、図６および図８は実施形態１のバスバー１０を製造する際の金属板材の廃棄部分を示す図であり、図７および図９は、従来の２層構造であって、実施形態１のバスバー１０と同等相当の性能を有する仮想的なバスバーを製造する際の金属板材の廃棄部分を示す図である。本実施形態のバスバー１０は、仮想的な２層構造のバスバーと比較して、金属板材の板厚が約３／４に設定されており、３層構造とすることにより本体部１１全体の板厚を厚く設定できる分、本体部１１の縦方向の寸法を若干小さく設定することができる。よって、隣り合うバスバー１０間の廃棄部分の縦方向の長さＬ１は、２層構造のバスバーの廃棄部分の縦方向の長さＬ２と比較して一応長くなるものの、３／２倍には満たない（Ｌ１＜３／２×Ｌ２））。しかも、板厚が約３／４とされているので、隣り合うバスバー１０間の廃棄部分の廃棄量は、２層構造のバスバーと同等程度とされる。

一方、平面図で比較して同等面積とされる電線接続部２０の周辺の領域および最終的に廃棄されるキャリア３１は、本実施形態のバスバー１０は板厚を薄く設定してある分、廃棄量が２層構造のバスバーの約３／４とされる。もって、金属板材全体の廃棄量としては、本実施形態のものは２層構造のものと比較して低減させることができる。

また本実施形態のバスバー１０は、電線接続部２０を、第３板部１６のうち第２折り返し部１３と対向する接続部側側縁部１６Ａから延出する構成とし、この接続部側側縁部１６Ａに一対の係止片２４を設ける構成とした。よって、電線接続部２０の周辺の廃棄する領域を利用して係止片２４を設けることとなり、さらに、金属板材の廃棄量を減らすことができる。

また、係止片２４を設けたことにより、互いに重ね合わされた状態の第１板部１４、第２板部１５、および、第３板部１６は、確実に開き止めがなされる。

さらに、従来、電線接続部が比較的厚く形成されていた構成では、細径の芯線を十分な圧着力をもって加締めることができず、バスバーと検知電線の芯線との接続は、溶接や圧接刃による接続方法を採用せざるを得なかった。しかし、溶接は製造コストがかかり、圧接刃は電気的な接続状態が不安定であるという問題があった。

これに対し、本実施形態のバスバー１０によれば、従来と比較して電線接続部２０を充分に薄く形成できることにより、細径の芯線に対して加締めによる接続方法を採用することが可能となった。加締めによる接続は、溶接と比較してコストが安く、圧接刃と比較して、電気的な接続信頼性が高い。

このように、実施形態１のバスバー１０によれば、従来のバスバーと比較して、製造コストを低減させることができる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図１０ないし図１２によって説明する。なお、以下においては実施形態１と異なる構成についてのみ説明するものとし、実施形態１と同様の構成には同一符号を付すこととし、重複する説明を省略する。

本実施形態のバスバー６０は、展開形態における本体部１１の第１折り返し部１２の両端部に設けた第３切欠部６８の大きさが、実施形態１のものとは異なる。

第３切欠部６８は、図１０に示すように、巻回され、重ね合わされた状態の第１板部１４、第２板部１５、および、第３板部１６を開き止めする係止片２４を嵌め入れられる寸法に設定されている。

より詳細には、第３切欠部６８は、図１２に示すように、第１板部１４をＬ字形状に切り欠いた第１板部側切欠部６８Ａと、第２板部１５をＬ字形状に切り欠いた第２板部側切欠部６８Ｂ（凹部の一例）とを合わせることにより全体が構成されている。そして、第３切欠部６８全体の切り欠き深さ（横方向の寸法）は係止片２４の幅寸法より僅かに大きい寸法とされるとともに、切り欠き幅（縦方向の寸法）は、第１板部側切欠部６８Ａと第２板部側切欠部６８Ｂとで異なる寸法に設定されている。

具体的には、第１板部側切欠部６８Ａの縦方向の寸法は、金属板材の板厚とほぼ同等か、板厚よりやや大きい寸法とさる一方、第２板部側切欠部６８Ｂの縦方向の寸法は、本体部１１に沿って折り曲げられた係止片２４を嵌め入れるべく、第１板部側切欠部６８Ａの縦方向の寸法よりも大きい寸法に設定されている。すなわち、第１板部側切欠部６８Ａと第２板部側切欠部６８Ｂとは、第１板部１４と第２板部１５とが重ね合わされた状態において、横方向に延びる縁部が、互いにずれて重ね合わされるように設定されている（図１０および図１２参照）。

第１板部１４、第２板部１５、および、第３板部１６が巻回された状態で重ね合わされると、第２板部側切欠部６８Ｂから第１板部１４が露出する。その後、係止片２４は、本体部１１に沿って折り曲げられ、第２板部側切欠部６８Ｂ内に嵌め入れられる。この時、係止片２４は実際には、第１板部と第３板部１６とを係止して開き止めするのであるが、係止片２４により直接的に係止されない第２板部１５は、互いに対向する一対の側縁部が、それぞれ第１板部１４および第３板部１６に連結されているため、間接的に係止片２４により係止されることとなり、もって、本体部１１の開き止めが確実になされる。

また、本実施形態のバスバー６０によれば、係止片２４は第２板部側切欠部６８Ｂ内に嵌め入れられることにより、第２板部１５と面一に配されることとなり、本体部１１をほぼ平坦な状態とすることができる（図１１参照）。

＜他の実施形態＞
本明細書に開示された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、例えば次のような実施形態も技術範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、電線接続部２０を接続部側側縁部１６Ａの延び方向に対して直交する方向に延出する構成としたが、斜めに延出する構成としてもよい。

（２）また、電線接続部２０は、展開形態における本体部１１の長辺側の側縁部（縦方向の側縁部）から延出する構成としてもよい。

（３）上記実施形態では、係止片２４を接続部側側縁部１６Ａから延出する構成としたが、展開形態における本体部１１の長辺側の側縁部（縦方向の側縁部）から延出する構成としてもよい。

（４）上記実施形態では、第１板部１４、第２板部１５、および、第３板部１６は、第１折り返し部１２および第２折り返し部１３を、この順序で同方向に折り返すことにより、巻回した状態で重ね合わせる構成としたが、図１３に示すように、第１折り返し部１２および第２折り返し部１３を反対方向に折り返すことにより、Ｚ字形状に重ね合わせる構成としてもよい。また、第１折り返し部１２および第２折り返し部１３を折り返す順序は適宜に選択できる。

（５）係止片２４は必ずしも設けなくてもよい。

（６）第１切欠部１６Ｂ、第２切欠部１７、第３切欠部１８、第４切欠部１９は、いずれも省略することができる。

（７）本体部１１の外形は長方形状に限らず、例えば楕円や多角形等任意の形状とすることができる。

（８）上記実施形態では、電線接続部２０と検知電線５０とを加締めにより接続したが、溶着や圧接刃による接続等、他の接続方法としてもよい。

（９）上記実施形態では、接続孔２３内にボルト形状の電極端子４２が挿通される構成としたが、これに限られず、電極端子の板状をなす接続部にねじ孔が形成され、接続部にバスバー１０が重ねられた状態でボルトが接続孔２３内に挿通されるとともに、ねじ孔に螺合されることにより、バスバー１０と電極端子とが電気的に接続される構成としてもよい。

（１０）上記実施形態では、第１板部１４、第２板部１５、第３板部１６を折り曲げて本体部１１を形成した後に接続孔２３を貫通形成したが、接続孔２３は連鎖バスバー３０を打ち抜き形成する際に形成しておいてもよい。

１０、６０…バスバー
１１…本体部
１２…第１折り返し部
１３…第２折り返し部
１４…第１板部
１５…第２板部
１６…第３板部
１６Ａ…接続部側側縁部（側縁部）
１８…第３切欠部
２０…電線接続部
２４…係止片
３０…連鎖バスバー
３１…キャリア
３２，３３…送り孔
４１…単電池
４２…電極端子
５０…検知電線
６８…第３切欠部
６８Ａ…第１板部側切欠部
６８Ｂ…第２板部側切欠部（凹部）

Claims (4)

1. 正極および負極の電極端子を有する複数の単電池の隣合う電極端子間を接続するバスバーであって、
   前記隣り合う電極端子間に架け渡される板状の本体部と、前記本体部から延設されて検知電線の端末部に接続される電線接続部と、を備え、
   前記本体部は、互いに平行に設けられた第１折り返し部および第２折り返し部により区切られた第１板部、第２板部、および、第３板部からなる板材を、前記第１折り返し部および第２折り返し部を折り返すとともに重ね合わせることにより３層構造とされているバスバー。
2. 前記電線接続部は、前記第３板部のうち前記第２折り返し部と対向する側縁部から、前記第３板部と同一平面内において前記第２折り返し部の延び方向と交差する方向に延出されている請求項１に記載のバスバー。
3. 前記第１板部、前記第２板部、および、前記第３板部は、前記第１折り返し部および前記第２折り返し部が同方向に折り返されることにより、巻回された状態で重ね合わされており、
   前記第３板部のうち前記第２折り返し部と対向する前記側縁部に、互いに重ね合わされた状態の前記第１板部、前記第２板部、および、前記第３板部を開き止めする係止片が延設されている、請求項２に記載のバスバー。
4. 前記第２板部に、前記係止片を嵌め入れる凹部が設けられている、請求項３に記載のバスバー。

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