JP2018060748A

JP2018060748A - 車両用電池パック

Info

Publication number: JP2018060748A
Application number: JP2016199191A
Authority: JP
Inventors: 晃秋田; Akira Akita
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2036-10-07
Also published as: JP6903891B2

Abstract

【課題】車両用電池パックに衝撃荷重が加わった場合に該車両用電池パック内の電池モジュールが破損する可能性を低減する。【解決手段】車両用電池パック４は、第１電池モジュール４２と、前記第１電池モジュールの電極部に接続されたバスバー４３と、前記第１電池モジュールと第１の水平方向に隣り合う第２電池モジュール４４又は別の部品とを備えている。前記バスバーは、前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュール又は前記部品との間に配置され、前記バスバーの長手方向は、前記第１の水平方向と直交する第２の水平方向に略平行であり、前記バスバーには、前記第１電池モジュール又は前記第２電池モジュール若しくは前記部品に向かって突出した凸条部４３ａが形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は車両用電池パックに関する。

特許文献１には、バスバーを備えた車両用電源装置が記載されている。

特開２０１０−７３４０３号公報

車両用電池パックに衝撃荷重が加わった場合、その衝撃荷重により該車両用電池パック内の電池モジュールが破損するおそれがある。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、車両用電池パックに衝撃荷重が加わった場合に該車両用電池パック内の電池モジュールが破損する可能性を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両用電池パックは、第１電池モジュールと、前記第１電池モジュールの電極部に接続されたバスバーと、前記第１電池モジュールと第１の水平方向に隣り合う第２電池モジュール又は別の部品とを備えている。前記バスバーは、前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュール又は前記部品との間に配置され、前記バスバーの長手方向は、前記第１の水平方向と直交する第２の水平方向に略平行であり、前記バスバーには、前記第１電池モジュール又は前記第２電池モジュール若しくは前記部品に向かって突出した凸条部が形成されている。

本発明によれば、車両用電池パックに衝撃荷重が加わった場合に該車両用電池パック内の電池モジュールが破損する可能性を低減することができる。

車両用電池パックを備えた車両の斜視図である。車両用電池パックの平面図である。バスバーが接続された電池モジュールの斜視図である。（ａ）バスバーの斜視図である。（ｂ）バスバーの平面図である。（ｃ）バスバーの正面図である。（ｄ）バスバーの側面図である。衝撃荷重によるバスバーの変形過程を示す説明図である。衝撃荷重によるバスバーの変形過程を示す説明図である。衝撃荷重によるバスバーの変形過程を示す説明図である。バスバーの他の形態を示す説明図である。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。また、図において、矢印Ｆは車両前後方向の前方を示し、矢印Ｂは車両前後方向の後方を示し、矢印Ｌは車幅方向の左方向を示し、矢印Ｒは車幅方向の右方向を示す。

図１に示すように、電動車両１は、車両前方に設けられた駆動用電動機２と、高電圧配線３を通して駆動用電動機２に電力を供給する車両用電池パック４とを備えている。車両用電池パック４は、電動車両１の後方下部に配置されている。

図２に示すように、車両用電池パック４は、第１電池モジュール４２及び第２電池モジュール４４と、両電池モジュールを制御するコントローラ４６とを備えている。両電池モジュール４２及び４４並びにコントローラ４６はいずれも細長の角柱状又は円柱状であるとともに、長手方向が車幅方向と略平行になるように配置されている。第１電池モジュール４２の前方に第２電池モジュール４４が配置され、第２電池モジュール４４の前方にコントローラ４６が配置されている。

第１電池モジュール４２には、帯板状の第１バスバー４３が接続されている。第１バスバー４３は、第１電池モジュール４２と第２電池モジュール４４との間に配置されている。図３及び図４に示すように、第１バスバー４３は、その長手方向が車幅方向と略平行になるように、かつ幅方向が車両上下方向と略平行になるように配置されている。

第１バスバー４３には、第１凸条部４３ａ及び第２凸条部４３ｂがバスバー長手方向に間隔を置いて形成されている。第１凸条部４３ａは、第２凸条部４３ｂよりも車幅方向左側、かつ第１バスバー４３の車幅方向左側端部から間隔を置いて配置されている。第２凸条部４３ｂは、第１バスバー４３の車幅方向右側端部から間隔を置いて配置されている。

第１凸条部４３ａは、第２電池モジュール４４に向かって突出しているとともに、第１電池モジュール４２側から見て凹んでいる。また、第１凸条部４３ａは、バスバー長手方向及びバスバー幅方向に広がりを有し、車両上方視で円弧状である。すなわち、第１凸条部４３ａにおいては、バスバー長手方向両縁部４３ａ_１及び４３ａ_２の各々から頂部４３ａ_３にかけて車両上方視で傾斜が形成されている。

第２凸条部４３ｂも第１凸条部４３ａと同様の形状である。

第１バスバー４３の車幅方向右側端部には、車両上下方向上側から第１電池モジュール４２側に向かって延び、第１電池モジュール４２の電極部４２ａに電気的に接続される接続部４３ｃが形成されている。また、第１バスバー４３の車幅方向左側端部は、車両用電池パック４内に設けられているジャンクションボックス（不図示）に電気的に接続される。このジャンクションボックスと駆動用電動機２とインバータ（不図示）とが高電圧配線３を介して接続される。

第１バスバー４３において、第１凸条部４３ａよりも車幅方向左側の平坦な部分を第１基部４３ｄと呼び、第１凸条部４３ａと第２凸条部４３ｂとの間の平坦な部分を第２基部４３ｅと呼び、第２凸条部４３ｂよりも車幅方向右側の平坦な部分を第３基部４３ｆと呼ぶ。

第２電池モジュール４４には、第２バスバー４５が接続されている。この第２バスバー４５は、第１バスバー４３と同様の形状である。

図５（ａ）に、第１電池モジュール４２と第１バスバー４３と第２電池モジュール４４とを示す。第１バスバー４３は、接続部４３ｃを除いて、第１電池モジュール４２に物理的に接触していない。また、第１バスバー４３は、第２電池モジュール４４に物理的に接触していない。

図５（ｂ）に、車両後方から車両用電池パック４に衝撃荷重Ｓが加わった状態を示す。この衝撃荷重により、第１電池モジュール４２と第２電池モジュール４４との、車両前後方向の間隔Ｄ１が狭まる。そして、第１基部４３ｄと第２基部４３ｅと第３基部４３ｆとが、第１電池モジュール４２に接触する。さらに、第１凸条部４３ａの頂部４３ａ_３と第２凸条部４３ｂの頂部とが第２電池モジュール４４に接触する。

さらに間隔Ｄ１が狭まると、図６（ａ）に示すように、第１凸条部４３ａ及び第２凸条部４３ｂが押し潰されて変形する。この変形は、比較的弱い衝撃荷重の場合は弾性変形であり、比較的強い衝撃荷重の場合は塑性変形である。このような両凸条部の変形により衝撃荷重が吸収される。

さらに強い衝撃荷重の場合は、図６（ｂ）に示すように、第１凸条部４３ａの両縁部４３ａ_１及び４３ａ_２のバスバー長手方向の間隔Ｄ２が広がり、第１凸条部４３ａから第１基部４３ｄ及び第２基部４３ｅに衝撃荷重が伝わる。この衝撃荷重の伝わりを矢印Ｙ１により示す。また、第２凸条部４３ｂの両縁部のバスバー長手方向の間隔Ｄ３も広がり、第２凸条部４３ｂから第２基部４３ｅ及び第３基部４３ｆに衝撃荷重が伝わる。この衝撃荷重の伝わりを矢印Ｙ２により示す。

このような衝撃荷重の伝わりにより、図７（ａ）に示すように、第２基部４３ｅの長手方向中央部が第２電池モジュール４４に向かって突出するように弾性変形又は塑性変形する。そして、図７（ｂ）に示すように、第１凸条部４３ａと第２凸条部４３ｂとを連結する連結凸条部４３ｇが形成される。この連結凸条部４３ｇは、第１凸条部４３ａ及び第２凸条部４３ｂと同様、第２電池モジュール４４に向かって突出した形状である。さらに、第１基部４３ｄ及び第３基部４３ｆも第２電池モジュール４４に向かって突出するように弾性変形又は塑性変形する。このように、第１バスバー４３はバスバー長手方向に沿って波打ち状に変形する。

以上のように、比較的弱い衝撃荷重は両凸条部の弾性変形により吸収され、比較的強い衝撃荷重は両凸条部の塑性変形により吸収される。さらに強い衝撃荷重を受けた場合は、両凸条部を連結する連結凸条部が新たに形成され、バスバーが長手方向に沿って波打ち状に変形することで、衝撃荷重が吸収される。このようにバスバーが変形して衝撃荷重が吸収されることにより、第１電池モジュール４２と第２電池モジュール４４とが衝突する可能性と、その衝突に起因する両電池モジュール破損の可能性とを低減することができる。

先に述べたように、凸条部のバスバー長手方向両縁部の各々から該凸条部の頂部にかけて車両上方視で傾斜が形成されている。そのため、衝撃荷重により両縁部のバスバー長手方向の間隔が広がりやすい。その結果、上記のような波打ち状の変形が生じやすい。

衝撃荷重を受けて第１バスバー４３がバスバー長手方向に沿って波打ち状に塑性変形した後、車両用電池パック４に新たな衝撃荷重が加わった場合、塑性変形した第１バスバー４３は、その新たな衝撃荷重を吸収する板ばねとして機能する。そのため、その新たな衝撃荷重からも両電池モジュールを保護することができる。

バスバーはこれまでに述べたように変形することから、破断の可能性は低い。そのため、通電中の破断面同士の接触による火花（アーク放電）の発生を抑えることができる。

上記実施形態におけるバスバーの利用により、電池モジュールの電極部とジャンクションボックスとをケーブルにより接続する場合におけるケーブルの配線経路及び配線作業のためのスペースが不要となる。そして、バスバーが接続された電池モジュールと、該バスバーを挟んで隣り合う別の電池モジュールとの間のスペースを有効活用することができる。さらに、電池パック内における電池モジュール及びコントローラのレイアウトの自由度が向上する。

第１バスバーは、車両前後方向に隣り合う第１電池モジュールと第２電池モジュールとの間に配置されるため、バスバーが第１電池モジュール上方に配置される場合に比べて、第１電池モジュール上方のスペースを確保することができる。

加えて、ケーブルを固定するための固定ブラケット（クリップ又はクリップを止めるためのブラケット）も上記実施形態では不要である。すなわち、部品点数を削減することができる。

また、上記実施形態におけるバスバーは、従来のバスバー製造方法（プレス加工もしくはベンド加工）により容易に製造することができる。

第１電池モジュールと第２電池モジュールとの間に配置された第１バスバーの効果について述べたが、第２電池モジュールとコントローラとの間に配置された第２バスバーについても同様の効果が得られる。

凸条部は、車両上方視で円弧状に限られない。例えば、図８（ａ）に示す凸条部４３ｈを形成することもできる。具体的には、車両上方視で、両縁部４３ｈ_１及び４３ｈ_２と頂部４３ｈ_３とにより三角形が形成されるように、両縁部の各々から頂部にかけて直線状傾斜部４３ｈ_４及び４３ｈ_５を設け、かつ頂部を屈曲形状とすることができる。

図８（ｂ）に示す凸条部４３ｉを形成することもできる。具体的には、車両上方視で、両縁部４３ｉ_１及び４３ｉ_２と、バスバー長手方向及び幅方向に沿って広がりを持つ頂部４３ｉ_３のバスバー長手方向両端部とにより台形が形成されるように、両縁部の各々から頂部にかけて直線状傾斜部４３ｉ_４及び４３ｉ_５を設けることができる。車両上方視で、直線状傾斜部の各々と、当該直線状傾斜部に連結する基部とのなす角は鈍角である。この頂部のバスバー長手方向の長さＤ１１は、両縁部のバスバー長手方向の間隔Ｄ１２よりも短い。

図８（ｃ）に示す凸条部４３ｊを形成することもできる。具体的には、車両上方視で、両縁部４３ｊ_１及び４３ｊ_２と、バスバー長手方向及び幅方向に沿って広がりを持つ頂部４３ｊ_３のバスバー長手方向両端部とにより台形が形成されるように、両縁部の各々から頂部にかけて直線状傾斜部４３ｊ_４及び４３ｊ_５を設けることができる。車両上方視で、直線状傾斜部の各々と、当該直線状傾斜部に連結する基部とのなす角は鋭角である。この頂部のバスバー長手方向の長さＤ２１は、両縁部のバスバー長手方向の間隔Ｄ２２よりも長い。

図８（ｄ）に示す凸条部４３ｋを形成することもできる。具体的には、車両上方視で、両縁部４３ｋ_１及び４３ｋ_２の各々から頂部４３ｋ_３にかけて車両前方に延びる延出部４３ｋ_４及び４３ｋ_５を設け、頂部をバスバー長手方向及び幅方向に沿って広がりを持った形状としてもよい。車両上方視で、延出部の各々と、当該延出部に連結する基部とのなす角は直角である。この頂部のバスバー長手方向の間隔Ｄ３１は、両縁部のバスバー長手方向の間隔Ｄ３２と等しい。つまり、頂部の長手方向両端部と両縁部とにより車両上方視で長方形又は正方形が形成される。

第１電池モジュール及び第２電池モジュールを車両前後方向に限らず、水平方向に隣り合うように配置することができる。この水平方向を第１の水平方向と呼ぶことができる。そして、第１電池モジュールに接続されるバスバーを、その長手方向が前記第１の水平方向と直交する第２の水平方向と略平行になるように配置することができる。第１の水平方向が車幅方向であり、第２の水平方向が車両前後方向である場合は、車両横方向からの衝撃荷重がバスバー変形により吸収される。

バスバーは帯板状に限らず、棒状などの細長状とすることができる。また、バスバーに設ける凸条部は、１つ又は３つ以上とすることもできる。

また、バスバーが接続された電池モジュールと該バスバーを挟んで隣り合う部品は、別の電池モジュール又はコントローラに限られず、車両用電池パック内の他の部品でもよい。その場合、バスバーが接続された電池モジュールと、該電池モジュールと隣り合う他の部品との両方の破損可能性を低減することができる。

バスバーが接続された電池モジュールと隣り合う別の部品側から見て凹んでおり、該電池モジュールに向かって突出した凸条部を該バスバーに形成することもできる。バスバーに複数の凸条部を形成する場合には、全ての凸条部を、電池モジュール及び前記部品の一方に向かって突出し、かつ他方側から見て凹んだ形状となるように形成することができる。

また、バスバー長手方向に間隔を置いて配置された２つの凸条部を連結する連結凸条部を、バスバー製造過程で形成することも可能である。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

１電動車両

２駆動用電動機

３高電圧配線

４車両用電池パック
４２第１電池モジュール
４２ａ電極部
４３第１バスバー
４３ａ第１凸条部
４３ａ_１縁部
４３ａ_２縁部
４３ａ_３頂部
４３ｂ第２凸条部
４３ｃ接続部
４３ｄ第１基部
４３ｅ第２基部
４３ｆ第３基部
４３ｇ連結凸条部

４４第２電池モジュール
４５第２バスバー
４６コントローラ

Ｓ衝撃荷重

Claims

第１電池モジュールと、前記第１電池モジュールの電極部に接続されたバスバーと、前記第１電池モジュールと第１の水平方向に隣り合う第２電池モジュール又は別の部品とを備え、
前記バスバーは、前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュール又は前記部品との間に配置され、
前記バスバーの長手方向は、前記第１の水平方向と直交する第２の水平方向に略平行であり、
前記バスバーには、前記第１電池モジュール又は前記第２電池モジュール若しくは前記部品に向かって突出した凸条部が形成されている、車両用電池パック。
前記バスバーの長手方向に間隔を置いて複数の前記凸条部が形成され、
前記凸条部のバスバー長手方向両縁部の各々から該凸条部の頂部にかけて車両上方視で傾斜が形成されている、請求項１に記載の車両用電池パック。
隣り合う２つの前記凸条部を連結する連結凸条部が形成されている、請求項２に記載の車両用電池パック。
前記連結凸条部が衝撃荷重を受けた状態で形成されるものである、請求項３に記載の車両用電池パック。
前記凸条部及び前記連結凸条部が車両上方視で円弧状である、請求項３又は４に記載の車両用電池パック。