JP2018018661A - 冷却機能付き導電部材 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化や配電スペースの増大を避けつつ、大電流に対応できる冷却機能付き導電部材を提供する。
【解決手段】冷却機能付き導電部材１は、導電性のパイプＰにより構成された部材であって、内部に冷媒を流通可能な冷媒流通部１６と、電極端子３１Ａ、３１Ｂと接続可能な一対の端子部１２とを備えるバスバー１０と、冷媒流通部１６に接続されて冷媒流通部１６の内部への冷媒の供給路、および、冷媒流通部１６からの冷媒の排出路を構成するジョイント部材２１と送液チューブ２４とを備える。一対の端子部１２のそれぞれが、パイプＰの一部により構成され、対向するパイプＰの内面同士が密着するように扁平に潰れた平板形状を有しており、冷媒流通部１６が、パイプＰにおいて一対の端子部１２の間の部分により構成されている。
【選択図】図１

Description

本明細書によって開示される技術は、冷却機能付き導電部材に関する。

電気自動車やハイブリッド車に搭載されるバッテリは、通常のガソリンエンジン車に比べて高出力であるため、バッテリに接続される配電機器や配電材には、比較的大きな電流が流れる。近年、更なる燃費向上の観点から、バッテリが高出力化する傾向にあり、電源回路にはさらに大きな電流に対応することが求められている（特許文献１参照）。

特開２０１３−１６１６３５号公報

流れる電流が大きくなると、配電材として用いられる導電部材の発熱量が大きくなる。発熱量を減らすためには、導電部材の断面積を大きくするという対応策が考えられる。しかし、このような対応策では、配電機器の大型化、配電スペースの増大を招いてしまう。

本明細書によって開示される冷却機能付き導電部材は、導電性のパイプにより構成された部材であって、内部に冷媒を流通可能な冷媒流通部と、外部端子と接続可能な一対の端子部とを備える導電部材と、前記冷媒流通部に接続されて前記冷媒流通部の内部への冷媒の供給路を構成する供給部と、前記冷媒流通部に接続されて前記冷媒流通部からの冷媒の排出路を構成する排出部とを備え、前記一対の端子部のそれぞれが、前記パイプの一部により構成され、対向する前記パイプの内面同士が密着するように扁平に潰れた平板形状を有しており、前記冷媒流通部が、前記パイプにおいて前記一対の端子部間の部分により構成されている。

上記の構成によれば、冷媒流通部内に冷媒を流通させることにより、導電部材の放熱を促進することができる。このような構成によれば、温度上昇を抑制するために導電部材の断面積を増大させる必要がない。このため、大型化や配電スペースの増大を避けつつ大電流に対応することができる。

上記の冷却機能付き導電部材が、複数の前記導電部材と、前記複数の導電部材のうち一の導電部材と他の導電部材とを接続して前記一の導電部材と前記他の導電部材との間での前記冷媒の送液路を構成する連結部とを備えていてもよい。
このような構成によれば、複数の導電部材を同時に、効率的に冷却することができる。

本明細書によって開示される冷却機能付き導電部材によれば、大型化や配電スペースの増大を避けつつ、大電流に対応できる。

実施形態の冷却機能付き導電部材の斜視図 パイプの斜視図 プレス加工及び孔開け加工が施されたパイプの斜視図 バスバーの斜視図 バスバーにジョイント部材が取り付けられたのち、送液チューブが取り付けられる前の様子を示す斜視図 変形例の冷却機能付き導電部材の斜視図 第２バスバーの斜視図

実施形態を、図１〜図５を参照しつつ説明する。本実施形態の冷却機能付き導電部材１は、電気自動車またはハイブリッド自動車等のバッテリを構成する電池に接続される部材である。電池は、詳細には図示しないが、複数の単電池により構成された組電池である。

冷却機能付き導電部材１は、図１に示すように、バスバー１０と、このバスバー１０に取り付けられる２つのジョイント部材２１と、これらのジョイント部材２１を介してバスバー１０と接続される２本の送液チューブ２４と、バスバー１０に外装される外装材２５とを備えている。

バスバー１０は、銅、銅合金、アルミニウム等の金属からなるパイプＰにより構成された部材であって、図４に示すように、両端がそれぞれ接続部１１となっており、一対の接続部１１に挟まれた部分が、冷媒の流路を構成する円筒状の冷媒流通部１６となっている。

各接続部１１の端部（冷媒流通部１６とは反対側の端部）は、対向するパイプの内面同士が密着するように扁平に潰れた平板形状を有する端子部１２となっており、端子部１２と冷媒流通部１６との間の部分は、冷媒流通部１６から端子部１２に向かって徐々に潰れるように変形する変形部１３となっている。端子部１２においては、パイプＰの対向する内面同士が密着して閉じた（開口していない）状態となっている。各接続部１１は、中央部分に、一面から他面まで貫通する挿通孔１４を有している。接続部１１の端面（冷媒流通部１６と反対側の端面）と、挿通孔１４の内周面とは、それぞれ、コーキング材１５によって覆われており、対向する内面同士の隙間から冷媒が外部に漏れ出さないようになっている。

冷媒流通部１６は、外周面から内周面まで貫通する一対の貫通孔（流入口１７および吐出口１８）を有している。流入口１７は、冷媒流通部１６の一方の端部付近に、吐出口１８は他方の端部付近に、それぞれ配置されている。

冷媒流通部１６には、図５に示すように、２つのジョイント部材２１を介して２本の送液チューブ２４が取り付けられている。

２つのジョイント部材２１のそれぞれは、ゴムなどの弾性部材により構成され、２つの管路を繋ぐための一般的な部材であって、図５に示すように、流入口１７または吐出口１８に嵌め付けられるパッキン部２２と、このパッキン部２２から連なる筒状のジョイント筒部２３とを備えている。２つのジョイント部材２１のうち一方のジョイント部材２１は、パッキン部２２が流入口１７に嵌め付けられ、ジョイント筒部２３が一方の送液チューブ２４に接続されている。このジョイント部材２１と送液チューブ２４とが、冷媒流通部１６の内部への冷媒の供給路となる供給部を構成しており、送液チューブ２４には、冷媒を送液する送液装置（送液ポンプなど；図示せず）が接続される。また、他方のジョイント部材２１は、パッキン部２２が吐出口１８に嵌め付けられ、ジョイント筒部２３が他方の送液チューブ２４に接続されている。このジョイント部材２１と送液チューブ２４とが、冷媒流通部１６からの冷媒の排出路となる排出部を構成している。送液チューブ２４としては、樹脂などにより形成された一般的なものを使用できる。

外装材２５は、図１に示すように、バスバー１０のうち流入口１７と吐出口１８との間の部分を覆う絶縁性の部材であって、例えば、熱収縮チューブを用いることができる。

上記のような冷却機能付き導電部材１の製造方法の一例を以下に示す。

まず、図２に示すような金属製のパイプＰの両端を、プレスにより潰し、接続部１１を形成する。次に、図３に示すように、プレス後のパイプＰに孔開け加工を施し、挿通孔１４、流入口１７および吐出口１８を形成する。次いで、図４に示すように、接続部１１の端面と、挿通孔１４の内周面とをコーキング材１５によりシールする。最後に、冷媒流通部１６に外装材２５を外装するとともに、ジョイント部材２１および送液チューブ２４を取り付けて、冷却機能付き導電部材１が完成する。

この冷却機能付き導電部材１を組電池に取り付ける際には、図１に示すように、一の単電池３０Ａの電極端子３１Ａに一方の端子部１２を重ね、ボルトＢを挿通孔１４に挿通して電極端子３１Ａに締め付け固定する。同様に、他の単電池３０Ｂにおいて一の単電池３０Ａの電極端子３１Ａとは異なる極性を有する電極端子３１Ｂに他方の端子部１２を重ね、ボルトＢを挿通孔１４に挿通して電極端子３１Ｂに締め付け固定する。同様にして、他の単電池にも順次、冷却機能付き導電部材１を取り付けることによって、複数の単電池を直列に接続することができる。

電池の使用中には、バスバー１０に大電流が流れるため、バスバー１０が発熱するが、冷媒流通部１６内に冷媒を流通させることにより、放熱を促進することができる。このような構成によれば、温度上昇を抑制するために導電部材の断面積を増大させる必要がない。このため、大型化や配電スペースの増大を避けつつ大電流に対応することができる。

以上のように本実施形態によれば、冷却機能付き導電部材１は、バスバー１０と、ジョイント部材２１と送液チューブ２４とを備える。バスバー１０は、導電性のパイプＰにより構成された部材であって、内部に冷媒を流通可能な冷媒流通部１６と、電極端子３１Ａ、３１Ｂと接続可能な一対の端子部１２とを備える。ジョイント部材２１と送液チューブ２４とは、冷媒流通部１６に接続されて、冷媒流通部１６の内部への冷媒の供給路、および、冷媒流通部１６からの冷媒の排出路を構成する。一対の端子部１２のそれぞれが、パイプＰの一部により構成され、対向するパイプＰの内面同士が密着するように扁平に潰れた平板形状を有しており、冷媒流通部１６が、パイプＰにおいて一対の端子部１２の間の部分により構成されている。

上記の構成によれば、冷媒流通部１６内に冷媒を流通させることにより、バスバー１０の放熱を促進することができる。このような構成によれば、温度上昇を抑制するためにバスバーの断面積を増大させる必要がない。このため、大型化や配電スペースの増大を避けつつ大電流に対応することができる。

＜変形例＞
図６に示すように、冷却機能付き導電部材４０は、並列され、連結された複数のバスバー４１、５１を備えていてもよい。本変形例では、２本のバスバー４１、５１が並列された例について説明する。なお、本変形例において、実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

２本のバスバー４１、５１のうち一方のバスバー（第１バスバー４１）は、上記実施形態のバスバー１０と同様の構成を備えている。他方のバスバー（第２バスバー５１）は、図７に示すように、流入口５２Ａ、５２Ｂおよび吐出口５３Ａ、５３Ｂを２つずつ備えている点を除き、第１バスバー４１と同様の構成を有している。一方の流入口（第１流入口５２Ａ）および吐出口（第１吐出口５３Ａ）が、冷媒流通部１６の一方の端部付近に、互いに対向する位置に配され、他方の流入口（第２流入口５２Ｂ）および吐出口（第２吐出口５３Ｂ）が、冷媒流通部１６の他方の端部付近に、互いに対向する位置に配されている。

流入口５２Ａ、５２Ｂおよび吐出口５３Ａ、５３Ｂには、それぞれ、上記実施形態と同様に、ジョイント部材２１が嵌め付けられている。

第１流入口５２Ａおよび第２吐出口５３Ｂに嵌め付けられたジョイント部材２１には、それぞれ、上記実施形態と同様に、送液チューブ２４が接続され、第１流入口５２Ａに接続された送液チューブ２４には、送液装置が接続される。

第１バスバー４１の流入口１７に嵌め付けられたジョイント部材２１と、第２バスバー５１の第１吐出口５３Ａに嵌め付けられたジョイント部材２１との間、および、第１バスバー４１の吐出口１８に嵌め付けられたジョイント部材２１と、第２バスバー５１の第２流入口５２Ｂに嵌め付けられたジョイント部材２１との間が、それぞれ、連結チューブ５４によって接続されている。これにより、第１バスバー４１と第２バスバー５１とが並列に連結されている。これらの連結チューブ５４とジョイント部材２１とが、第１バスバー４１と第２バスバー５１との間での冷媒の送液路となる連結部を構成している。連結チューブ５４としては、送液チューブ２４と同様に、樹脂などにより形成された一般的なものを使用できる。このようにして、２つのバスバー４１、５１が並列に接続され、バスバー４１、５１の内部に冷媒を流通させることができる。

この冷却機能付き導電部材４０を組電池に取り付ける際には、図６に示すように、第１の単電池６１の一方の電極端子６２Ａに、第１バスバー４１の一方の端子部１２を重ね、ボルトＢを挿通孔１４に挿通して電極端子６２Ａに締め付け固定する。また、他方の電極端子６２Ｂに、第２バスバー５１の一方の端子部１２を重ね、ボルトＢを挿通孔１４に挿通して電極端子６２Ｂに締め付け固定する。そして、同様に、第２の単電池（図示せず）において第１の単電池６１の一方の電極端子６２Ａとは極性が異なる電極端子に、第１バスバー４１の他方の端子部１２を重ね、ボルトによって固定する。さらに、第３の単電池（図示せず）において第１の単電池の他方の電極端子６２Ｂとは極性が異なる電極端子に、第２バスバー５１の他方の端子部１２を重ね、ボルトによって固定する。このようにして、複数の単電池が直列に接続される。

本変形例においても、実施形態と同様に、冷媒流通部１６内に冷媒を流通させることにより、バスバー４１、５１からの放熱を促進することができ、実施形態と同様の作用効果が奏される。加えて、複数のバスバー４１、５１を同時に、効率的に冷却することができる。

なお、本変形例のように複数のバスバー４１、５１を接続して使用する場合、隣り合うバスバー４１、５１間の絶縁のため、絶縁性の冷媒を使用することを要する。また、隣り合うバスバー４１、５１同士を接続する連結チューブ５４およびジョイント部材２１のうち少なくとも一方が絶縁性であることを要する。

＜他の実施形態＞
本明細書によって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、冷却機能付き導電部材１を、組電池を構成する単電池同士の接続のために用いる例を示したが、冷却機能付き導電部材の用途は上記実施形態に限らず、例えば、バッテリと、バッテリからの電力を複数の機器に分配するためのジャンクションボックスとの接続、ジャンクションボックスと機器との接続、ジャンクションボックス内に設けられるリレーとサービスプラグとの接続、バッテリとDC/DCコンバータとの接続、バッテリとインバータとの接続、インバータとモータとの接続、モータと機器との接続などを挙げることができる。

（２）上記実施形態では、接続部１１の端面（冷媒流通部１６と反対側の端面）と、挿通孔１４の内周面とが、それぞれ、コーキング材１５によって覆われていたが、冷媒がバスバーの外部に漏れ出さないようにするための構成は、上記実施形態に限らず、例えば、接続部の端面と、端子挿通孔の内周面とにレーザ溶接を施す方法、金属パイプにおいて接続部となる部分の内側にゴム等の接着剤を塗布しておいてからプレスする方法、接続部をはんだ液に浸漬する方法等を採用することができる。

（３）上記変形例では、２本のバスバー４１、５１を並列に接続する例を示したが、３本のバスバーを並列して接続してもよい。３本のバスバーが並列された構成は、特に、三相交流用の配線に好適に使用できる。さらに、４本以上のバスバーを並列して接続しても構わない。また、複数のバスバーを直列に接続しても構わない。

１、４０…冷却機能付き導電部材
１０…バスバー（導電部材）
１２…端子部
１６…冷媒流通部
２１…ジョイント部材（供給部、排出部、連結部）
２４…送液チューブ（供給部、排出部）
４１…第１バスバー（一の導電部材）
５１…第２バスバー（他の導電部材）
５４…連結チューブ（連結部）
Ｐ…パイプ

Claims (2)

1. 導電性のパイプにより構成された部材であって、内部に冷媒を流通可能な冷媒流通部と、外部端子と接続可能な一対の端子部とを備える導電部材と、
   前記冷媒流通部に接続されて前記冷媒流通部の内部への冷媒の供給路を構成する供給部と、
   前記冷媒流通部に接続されて前記冷媒流通部からの冷媒の排出路を構成する排出部とを備え、
   前記一対の端子部のそれぞれが、前記パイプの一部により構成され、対向する前記パイプの内面同士が密着するように扁平に潰れた平板形状を有しており、
   前記冷媒流通部が、前記パイプにおいて前記一対の端子部間の部分により構成されている、冷却機能付き導電部材。
2. 複数の前記導電部材と、
   前記複数の導電部材のうち一の導電部材と他の導電部材とを接続して前記一の導電部材と前記他の導電部材との間での前記冷媒の送液路を構成する連結部とを備える、請求項１に記載の冷却機能付き導電部材。

Images