JP2017059436A - バスバープロテクタ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、放熱口から物体がバスバーへ接触するのを抑制しつつ、バスバーから放熱口までの空間絶縁距離が稼げるバスバープロテクタを提供する。【解決手段】本発明は、帯板状のバスバー１３周囲を間隙ｓを存して覆うように設けられたプロテクタ部１７ａ，１７ｂと、プロテクタ部１７ａ，１７ｂのバスバー１３の側面と対向する側壁１９に設けられ間隙ｓと連通する通気部２７と、通気部２７と連通しプロテクタ部１７ａ，１７ｂに設けられ当該プロテクタ部１７ａ，１７ｂの側壁１９から外側に張り出し、バスバー１３の側面と交差する方向に開口する放熱口３５ａ，３５ｂを形成する口体部２９ａ，２９ｂとを有するものとした。【選択図】図５

Description

本発明は、バスバーの周囲を覆うバスバープロテクタに関する。

電気自動車やハイブリッド自動車は、バッテリが搭載されている。バッテリの多くは、バッテリセルを組み合わせた複数のバッテリモジュール間を、導電性部材で構成された帯板状のバスバーにて接続して、所望のバッテリ性能を確保している。
バッテリモジュール間をつなぐバスバーは、安全性の確保のため、バスバープロテクタが組み付けられている。バスバープロテクタは、絶縁性を有する部材にてバスバーの周囲を覆いバスバーの周りに絶縁を施す部品で、絶縁協調の為、バスバーとバスバー外の物体又は作業者との接触の防止や絶縁距離を確保したりする。

ところで、バスバーは通電に伴い発熱が生じる。このためバスバープロテクタの多くは、引用文献１のようにバスバーとプロテクタとの間に間隙を形成し、さらにプロテクタの側壁に放熱口を設けて、バスバーからの熱を、バスバーの外面とプロテクタの内面との間隙を通じ、放熱口から外部へ放出させる。

特開平９−２４５７６８号公報

バスバープロテクタの放熱口は、バスバーの放熱には有効であるものの、反面、放熱口の形成により、バスバーの側面は直接、放熱口の開口を通じ、外部に直接、露出する。このため、バスバーには、放熱口を通じて、バスバープロテクタ外の物体が接触するおそれが残っている。しかも、バスバーの側面は放熱口から露出するため、放熱口の近くに配置される物体に対する空間絶縁距離が不足しやすい。

そこで、本発明の目的は、放熱口から物体がバスバーへ接触するのを抑制しつつ、バスバーから放熱口までの空間絶縁距離が稼げるバスバープロテクタを提供する。

本発明の態様は、帯板状のバスバー周囲を間隙を存して覆うように設けられたプロテクタ部と、プロテクタ部のバスバーの側面と対向する側壁に設けられ、間隙と連通する通気部と、通気部と連通してプロテクタ部に設けられ、プロテクタ部の側壁から外側に張り出し、バスバーの側面と交差する方向に開口する放熱口を形成する口体部とを有するものとした。

本発明によれば、バスバーの熱を外部に逃がす放熱口が、バスバーの側面と交差する方向（横向き）に開口されることによって、バスバーの側面が外部に露出するのを防ぐので、外部の物体が、バスバープロテクタの放熱口からバスバーの側面に触れるおそれはなくなる。しかも、放熱口は、側方に張り出す口体部により形成されるため、バスバーと放熱口間の距離（空間絶縁距離）が十分に稼ぐことができ、放熱口の近くに配置される物体に対しても、十分な空間絶縁距離、すなわちバスバーの側面から物体までの空間絶縁距離を十分に稼ぐことができる。

それ故、絶縁協調確保により十分な安全性をもたらすことができる。

本発明の一実施形態の電気自動車のバッテリパックを、同バッテリパックを構成するバッテリモジュールおよびバスバーと共に示す斜視図。 同バスバーおよび同バスバー周囲を覆うバスバープロテクタを拡大して示す斜視図。 同バスバープロテクタ（放熱構造を含む）の一部を示す斜視図。 同バスバープロテクタを分解した分解斜視図。 図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図。 図２中のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

以下、本発明を図１から図６に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は例えば電気自動車（車両）の車体部分、例えば車体１の床下に組み付けられたバッテリパック３を示している。
バッテリパック３は、例えば図１に示されるように車体前後方向に延びる角形のトレイ５と、同トレイ５の上側を水密に覆う角形のカバー７とから構成される細長のケーシング９と、同ケーシング９内に収められた、複数、例えば１０個のバッテリモジュール１１ａ〜１１ｅ（一部しか図示せず：本願のバッテリに相当）と、バッテリモジュール１１ａ〜１１ｅの制御をなす電源制御機器（図示しない）とを有している。そして、バッテリモジュール１１ａ〜１１ｅが、例えば車両前後方向に二列に並んでトレイ５に配置されている。

バッテリモジュール１１ａ〜１１ｅは、いずれも例えば箱形のバッテリセル１２を複数、例えば４個並べて束にし、各バッテリセル１２の各端子（いずれも図示しない）をそれぞれセル接続用のバスバー（図示しない）で直列に接続して構成される。そして、バッテリモジュール１１ａ〜１１ｅの各端子は、それぞれモジュール接続用のバスバー１３（本願のバスバーに相当）で直列に接続され、所定の電力が出力可能なバッテリを構成している。このうちのバッテリモジュール１１ａ，１１ｂのバスバー周辺が図２に示されている。

バスバー１３は、いずれも帯板状の導電性部材から構成される。このバッテリモジュール１１ａ〜１１ｅ間をつなぐバスバー１３には、いずれも同じ構造のバスバー１３が用いられている。図２には、その代表的なものとして、隣接配置されたバッテリモジュール１１ａ，１１ｂ間を導通するバスバー１３（大部分が破線で図示）が示されている。
同バスバー１３を説明すると、バスバー１３は、一方のバッテリモジュールである、バッテリモジュール１１ａの端子１４ａの位置（一側面の上段）に接続される座面部１５ａと、他方のバッテリモジュールである、バッテリモジュール１１ｂの端子１４ｂの位置（一側面の上段）に接続される座面部１５ｃとを有する。そして、これら座面部１５ａと座面部１５ｃ間を、バッテリモジュール１１ａの上面や側面に沿う帯板状の中継部１５ｂで連ねて構成される。つまり、バスバー１３は、邪魔とならないよう、帯板状の導電性部材を折り曲げてバッテリモジュール１１ａ（前側）の外形に沿うよう配置されながら、後側のバッテリモジュール１１ｂと接続してある。

このバスバー１３の周囲がバスバープロテクタ１７で覆われている。ここでは、バスバー１３の座面を除いた部分、すなわち中継部１５ｂの外周面全体が、長尺なバスバープロテクタ１７で覆われている。
すなわち、バスバープロテクタ１７は、図２に示されるように例えば折り曲げた部分を境に、複数、例えば二つのプロテクタ部１７ａ，１７ｂに分離され、バスバー１３の周囲を覆う。分割したプロテクタ部１７ａ，１７ｂは、いずれも長尺な角筒形を呈している。そして、これらプロテクタ部１７ａ，１７ｂに、バスバー１３から生じる熱（ジュール熱）を外部（外気）へ逃がす放熱構造が設けられている。放熱構造は、プロテクタ部１７ａ，１７ｂとも同じ構造が用いられる（向きが異なるだけ）。図３にはその放熱構造を含むプロテクタ部１７ａの一部が示され、図４には同プロテクタ部分（図３）を分解した図が示され、図５および図６には同プロテクタ部分の各部（図３中の矢視Ａ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線）の断面図が示されている。

図３〜図６を参照して、放熱構造を含みプロテクタ部１７ａの各部を説明すると、角筒形のプロテクタ部１７ａは、例えば絶縁性を有する合成樹脂材から形成される。このプロテクタ部１７ａが、間隙を存してバスバー１３の全体を囲うように設けられる。プロテクタ部１７ａの固定の仕方については後述する。
プロテクタ部１７ａのうち、バスバー１３の側面と向き合う各側壁１９には、幅方向中央を横切るように一対のスリット２３が設けられている。つまり、プロテクタ部１７ａは、スリット２３を境に、幅方向にプロテクタ片２５ａ，２５ｂとして二分割される。そして、各スリット２３が、プロテクタ部１７ａの内外を連通する通気部２７となる。

これら通気部２７には、それぞれ放熱用の口体部２９ａ，２９ｂが設けられ（対）、プロテクタ部１７ａの両側面（外面）に、バスバー１３の側面と交差する方向に開口する一対の放熱口３５ａ，３５ｂを形成している。
具体的には、図３〜図６に示されるように口体部２９ａは、スリット２３を挟んだ片側のプロテクタ片２５ａの側壁１９、例えばスリット２３の開口縁から、スリット２３の開口をガイドしながらプロテクタ片２５ａの上方（外側）へ張出した縦壁状の張出部３１ａと、同張出部３１ａからプロテクタ片２５ａの側壁沿いに他方のプロテクタ片２５ｂの側壁１９の外面、例えばスリット２３の開口縁の周辺まで並行に延ばした横壁状の延出部３２ａとを有して形成される。口体部２９ｂは、逆にスリット２３を挟んだ片側のプロテクタ片２５ｂの側壁１９、例えばスリット２３の開口縁から、スリット２３の開口をガイドしながらプロテクタ片２５ｂの下方（外側）へ張出した縦壁状の張出部３１ｂと、同張出部３１ｂからプロテクタ片２５ｂの側壁沿いにプロテクタ片２５ａの側壁の外面、例えばスリット２３の開口縁の周辺まで並行に延ばした横壁状の延出部３２ｂとを有して形成される。ここでは口体部２９ａ，２９ｂは、いずれも断面がＬ状の壁部で形成される。そして、同壁部で囲まれる空間部、すなわち張出部３１ａ，３１ｂおよび延出部３２ａ、３２ｂと、プロテクタ片２５ａ，２５ｂの側壁１９との間の空間部から、スリット２３（通気部２７）と連通する通路３３ａ，３３ｂを形成し、さらにバスバー１３の側面と交差する方向の最先位置である、延出部３２ａ，３２ｂの先端部とプロテクタ片２５ａ，２５ｂの側壁１９との間の開口から放熱口３５ａ，３５ｂを形成している。ちなみに通路３３ａ，３３ｂ、放熱口３５ａ，３５ｂは、プロテクタ部１７ａの全長の渡り形成される。

またプロテクタ片２５ａ，２５ｂ同士は、爪構造で結合される。例えば図３、図４および図６に示されるように各延出部３２ａ，３２ｂ（口体部２９ａ，２９ｂ）の先端部の内面からは、所定の間隔で複数の支柱部３７が突き出ている。支柱部３７は、いずれも放熱口３５ａ，３５ｂの開口高さに応じた長さをもつ。つまり、支柱部３７は、延出部３２ａ，３２ｂとプロテクタ片２５ａ，２５ｂの側壁間に介在される。そして、これら支柱部３７の下端部、例えば１つ置きの支柱部３７の下端部には、それぞれ係止爪３９が形成される。係止爪３９は、いずれも支柱部３７の先端から突き出る爪部で形成される。またプロテクタ片２５ａ，２５ｂの上記係止爪３９と向き合う側壁部分には、それぞれ係止孔４１が形成される。つまり、プロテクタ片２５ａ，２５ｂの側壁１９に支柱部３７が重なるにしたがい、係止爪３９と係止孔４１とが係止する。この係止により、プロテクタ片２５ａ，２５ｂ同士が結合される。

さらに係止爪３９の先端、すなわち係止孔４１から突き出た係止爪３９の先端部分には、いずれも図６に示されるようにバスバー１３の側面と突き当たる突当て部４３が形成されている。突当て部４３は、バスバー１３を両側から挟み込みものである。この突当て部４３により、係止爪３９は、プロテクタ片２５ａ，２５ｂの相互を結合するだけでなく、バスバー１３を両側から挟み込んで、結合されたプロテクタ片２５ａ，２５ｂ、つまりプロテクタ部１７ａ全体をバスバー１３に保持させる。特にプロテクタ片２５ａ，２５ｂは、安定してバスバー１３に保持されるよう、プロテクタ片２５ａ，２５ｂの、突当て部４３と反対側の内面部分には、それぞれバスバー１３の側面を支える突起部４５が設けられている。

またプロテクタ片２５ａ，２５ｂは、通気部２７や口体部２９ａ，２９ｂを含め、各部がバスバー１３の幅方向中央を中心とした点対称となる位置に配置されている。特に図３〜図６に示されるように各プロテクタ片２５ａ，２５ｂは、通気部２７を境に、バスバー１３の幅方向中央を中心とした点対称の形状で二分割されるように形成されていて、同じ形状の組み合わせだけで、プロテクタ部１７ａが形成される構造としている。

むろん、こうしたプロテクタ構造（放熱構造を含む）は、プロテクタ部１７ｂはもちろん、他のバッテリモジュール間のバスバー１３を保護するバスバープロテクタ１７にも用いられる。
つぎに、このバスバープロテクタ１７の作用を説明する。
通電によりバスバー１３から放熱される熱は、図５中の矢印ａに示されるようバスバー１３の周囲の間隙、通気部２７および通路３３ａ，３３ｂを経て、それぞれ横方向（バスバー側面と交差する方向）に開口した放熱口３５ａ，３５ｂから外部（外気）へ放出される。

このように放熱口３５ａ，３５ｂが、バスバー１３と交差する方向に開口されることによって、バスバー１３の側面は直接、外部に露出する個所はなくなる。このため、外部の物体α（図５中の二点鎖線で図示）が、放熱口３５ａ，３５ｂからバスバー１３の側面に触れるおそれはなくなる。
しかも、放熱口３５ａ，３５ｂは、プロテクタ部１７ａ側方に張り出す口体部２９ａ，２９ｂによって形成されるため、バスバー１３と放熱口３５ａ，３５ｂ間の距離が十分に稼げ、コンパクトな構造ながら図５中のように放熱口３５ａ，３５ｂから、同放熱口３５ａ，３５ｂに接近して配置される物体αに対する空間絶縁距離β、すなわち図５中に示されるようにバスバー１３の側面から物体αまでの空間絶縁距離βを十分に稼ぐことができる。

以上のように横向きの放熱口３５ａ，３５ｂの採用により、放熱口３５ａ，３５ｂからバスバー１３への接触抑制と、バスバー１３から放熱口３５ａ，３５ｂまでの空間絶縁距離との双方が改善でき、絶縁協調確保により十分な安全性をもたらすことができる。
特に口体部２９ａ，２９ｂは、プロテクタ片２５ａ（２５ｂ）の外側へ張出し、相手側のプロテクタ片２５ｂ（２５ａ）の側壁１９の外面に沿って延ばして、通気部２７と連通する通路３３ａ，３３ｂや、放熱口３５ａ，３５ｂを形成したので、簡単な構造ですむ。

しかも、口体部２９ａ，２９ｂは、プロテクタ部１７ａ（１７ｂ）の両側に対をなして配置されるので、バスバー１３からの熱が多量でも、効率よく外部（外気）に逃がすことができる。
そのうえ、プロテクタ部１７ａ（１７ｂ）は、バスバー１３を中心とした点対象の形状にしてあるので、二分割式でありながらプロテクタ部１７ａ（１７ｂ）の製作に費やすコストは安価ですむ（金型が共通ですむなど）。

加えてプロテクタ部１７ａ（１７ｂ）の係止構造（係止爪３９、係止孔４１）は、二分割したプロテクタ片２５ａ，２５ｂを結合するだけでなく、係止構造を活用して（突当て部４３）、プロテクタ部１７ａ（１７ｂ）をバスバー１３に挟み込んで保持することもできる。このため、コンパクトな構造を保ちながらプロテクタ部１７ａ（１７ｂ）をバスバー１３に組み付けることができる。特に突当て部４３の反対側のプロテクタ片２５ａ，２５ｂ内面に突起部４５を設けたことにより、安定したプロテクタ部１７ａ（１７ｂ）の保持が約束できる。

なお、上述した一実施形態における各構成および組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であることはいうまでもない。また本発明は、上述した一実施形態によって限定されることはなく、「特許請求の範囲」によってのみ限定されることはいうまでもない。例えば一実施形態では、隣接したバッテリモジュール間を導通するバスバーのプロテクタに本発明を適用したが、離れたバッテリモジュール間を導通するバスバーのプロテクタに本発明を適用しても構わない。またバッテリモジュール間に限らず、フューズやリレー等の要素部品間に適用しても構わない。

１１ａ〜１１ｅ バッテリモジュール（バッテリ）
１３ バスバー
１７ バスバープロテクタ
１７ａ，１７ｂ プロテクタ部
２３ スリット（通気部）
２５ａ，２５ｂ プロテクタ片
２９ａ，２９ｂ 口体部
３３ａ，３３ｂ 通路
３５ａ，３５ｂ 放熱口
３９ 係止爪
４１ 係止孔
４３ 突当て部
４５ 突起部
α 物体

Claims (6)

1. 帯板状のバスバー周囲を間隙を存して覆うように設けられたプロテクタ部と、
   前記プロテクタ部の前記バスバーの側面と対向する側壁に設けられ、前記間隙と連通する通気部と、
   前記通気部と連通して前記プロテクタ部に設けられ、前記プロテクタ部の側壁から外側に張り出し、前記バスバーの側面と交差する方向に開口する放熱口を形成する口体部と
   を具備したことを特徴とするバスバープロテクタ。
2. 前記口体部は、前記プロテクタ部の側壁から前記通気部をガイドしながら前記プロテクタ部の外側へ張出し、かつ前記側壁の外面に沿って延び、当該側壁との間に前記通気部と連通する通路を形成し、延びた端部と前記側壁との間に放熱口を形成するものである
   ことを特徴とする請求項１に記載のバスバープロテクタ。
3. 前記口体部は、前記バスバーを挟んだ前記プロテクタ部の両側の側壁に対をなして設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバスバープロテクタ。
4. 前記プロテクタ部は、前記通気部および前記口体部を含め各部が前記バスバーを中心とした点対称となる位置に配置され、かつ前記通気部を境に当該バスバーを中心とした点対称の形状のプロテクタ片に二分割されることを特徴とする請求項３に記載のバスバープロテクタ。
5. 前記二分割されるプロテクタ片は、それぞれ一方のプロテクタ片の前記口体部の先端部から延びる係止爪と、他方のプロテクタ片の前記係止爪と向き合う側壁に設けられ前記係止爪と係止する係止孔とを有して、前記プロテクタ片同士が結合され、
   前記係止爪の先端部分は、前記係止孔から突き出た部分が前記バスバーの側面に突き当たる突当て部を有し、当該突当て部にて前記バスバーを両側から挟み込み、前記結合したプロテクタ片同士を前記バスバーに保持させるものとしてある
   ことを特徴とする請求項４に記載のバスバープロテクタ。
6. 前記二分割されるプロテクタ片の内面には、前記バスバーを挟んだ前記突当て部と反対側の内面部分に前記バスバーを支える突起部を有することを特徴とする請求項５に記載のバスバープロテクタ。

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