JP2019033002A - バスバモジュール及び電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】小型化及び軽量化を可能にし、バスバの温度上昇を抑制でき、特定の単電池の劣化を抑制することができるバスバモジュール及び電池パックを提供する。【解決手段】バスバモジュール１００は、同一複数ずつの正極の端子１７と負極の端子１９とが交互に配列されるように複数の単電池１３を並設した組電池１５に取り付けられ、同一複数ずつの正極の端子１７と負極の端子１９が一括して配置されるバスバ収容室３７を有した絶縁樹脂製のケース２３と、同一複数ずつの正極の端子１７と負極の端子１９の数に応じた複数の端子貫通穴を有してバスバ収容室３７に収容され、同一複数ずつの正極の端子１７と負極の端子１９を一括して導通させ、且つ同一複数ずつの正極の端子１７と負極の端子１９との境４５の幅が他の部分の幅より広く形成された導電性金属製のバスバ２１と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、バスバモジュール及び電池パックに関する。

板形状に形成された複数の単電池の板面を近接させて一列にそろえ、並べて設けた（並設した）組電池に取り付けられるバスバモジュールが知られている。図６に示すように、この種のバスバモジュール５０１は、ケース５０３のバスバ収容部５０４に各単電池間を接続するバスバ５０５が収容され、単電池の電圧を検出する電圧検出端子５０７が組み合わせられて電極ボルトにナットでバスバ５０５が共締めされることで、組電池に取付けられる。

特開２００３−２９７３３４号公報 特開２０１３−１９６９０７号公報

しかしながら、図７に示すように、バスバ５０５は、導電性金属製の素板をプレス加工することにより製作されるため、厚みｔ、幅ｗ共に一定の形状となる。バスバ５０５は、抵抗による発熱を抑えるために断面積を増やす場合、発熱が部分的であっても、厚みｔまたは幅ｗのいずれかを均一厚または均一幅となるように増やす必要があった。それに伴い、バスバモジュール全体の大型化や重量増加、コスト増加等の問題があった。この問題は、複数の二次電池（単電池）を並列接続する組電池（例えば特許文献１、２参照）に取り付けられる長尺のバスバモジュールで特に顕著となった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化及び軽量化を可能にし、バスバの温度上昇を抑制でき、特定の単電池の劣化を抑制することができるバスバモジュール及び電池パックを提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 同一複数ずつの正極の端子と負極の端子とが交互に配列されるように複数の単電池を並設した組電池に取り付けられ、前記同一複数ずつの正極の端子と負極の端子が一括して配置されるバスバ収容室を有した絶縁樹脂製のケースと、前記同一複数ずつの正極の端子と負極の端子の数に応じた複数の端子貫通穴を有して前記バスバ収容室に収容され、前記同一複数ずつの正極の端子と負極の端子を一括して導通させ、且つ前記同一複数ずつの正極の端子と負極の端子との境の幅が他の部分の幅より広く形成された導電性金属製のバスバと、を備えることを特徴とするバスバモジュール。

上記（１）の構成のバスバモジュールによれば、多くの電流が流れるバスバの部位を予め特定し、その部位の幅を変更することにより導体断面積を増加させている。その結果、バスバは、導体断面積が増加して、通電時の温度上昇が抑制される。バスバは、温度上昇が高い部位に合わせて幅を広げることにより、不必要な部位を含むバスバ全体の幅・厚みを変更する必要がなくなる。即ち、バスバは、必要な部位のみ導体断面積を増加させることが可能となる。特に、並列回路にて高い温度上昇が見られる長尺のバスバは、長手方向の中央部（正極の端子と負極の端子との境）のみの幅を広げることにより、不必要なバスバ全体の幅・厚みを変動させる必要がなく、使用材料及びコストの抑制効果が大となる。
また、バスバの厚み増加や重ね等が無い為、バスバモジュールの低背化や小型化、軽量化に寄与できる。

（２） 上記（１）に記載のバスバモジュールであって、前記バスバは、前記複数の単電池を並設する方向に沿う少なくとも一方の側縁が前記境で幅方向外側へ突出する弧状に形成されることを特徴とするバスバモジュール。

上記（２）の構成のバスバモジュールによれば、正極の端子と負極の端子との境の側縁を角張って突出させたバスバ形状に比べ、外形状全体において角部が少なくなり、バスバ組付け時におけるバスバ同士や他部品との接触による傷付が抑制される。

（３） 上記（１）又は（２）に記載のバスバモジュールと、前記組電池と、を備えることを特徴とする電池パック。

上記（３）の構成の電池パックによれば、特定の単電池のジュール熱の上昇が抑制され、並列接続された各単電池間、特に、並列回路にて高い温度上昇が見られる同一複数ずつの正極の端子と負極の端子との境（即ち、バスバ長手方向の中央部）での温度バラツキが抑制される。

本発明に係るバスバモジュールによれば、小型化及び軽量化を可能にし、バスバの温度上昇を抑制できる。
本発明に係る電池パックによれば、特定の単電池の劣化を抑制することができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の一実施形態に係るバスバモジュールを取り付けた電池パックの要部斜視図である。 バスバによる単電池の並列接続例を表す分解概略平面図である。 図１に示したバスバモジュールの拡大斜視図である。 正極の端子と負極の端子とを一括して接続するバスバが取り付けられたバスバ収容室の要部斜視図である。 図４に示したバスバの拡大斜視図である。 従来のバスバモジュールの要部斜視図である。 図６に示したバスバの拡大図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るバスバモジュール１００を取り付けた電池パック１１の要部斜視図である。
本実施形態に係るバスバモジュール１００は、複数の単電池１３を並設した組電池１５に取り付けられる。バスバモジュール１００と組電池１５とは、電池パック１１を構成している。

本実施形態において、単電池１３は、板形状に形成され、矩形平面となる上端面の長手方向の両端に、正極の端子１７と、負極の端子１９とが立設される。本実施形態において、これら正極の端子１７及び負極の端子１９は、ボルトの形態で形成されるが、これに限定されない。単電池１３は、それぞれの板面を対面させるようにして一体化されて組電池１５を構成する。

図２はバスバ２１による単電池１３の並列接続例を表す分解概略平面図である。
組電池１５は、平行な一対の直線の一方の直線Ｌ１上に、同一複数ずつの負極の端子１９と正極の端子１７とが交互に配列されている。本実施形態では、同一複数ずつが、３つずつである例を説明する。従って、３つの負極の端子１９と３つの正極の端子１７とが交互に配列される。また、平行な一対の他方の直線Ｌ２上には、一方の直線Ｌ１上と位相を変えて、３つの正極の端子１７と３つの負極の端子１９とが交互に配列される。なお、単電池１３の並列数は、３つに限定されない。

図３は図１に示したバスバモジュール１００の拡大斜視図である。
バスバモジュール１００は、本体としての絶縁樹脂製のケース２３を有する。ケース２３には、単電池１３の並び方向に長尺の底板部２５が形成される。底板部２５の長手方向の一方の側縁には、底板部２５の長手方向に沿って側壁部２７が起立して形成される。底板部２５には、側壁部２７と平行な隔壁部２９が起立して形成される。この隔壁部２９は、後述するバスバ収容室の壁ともなる。側壁部２７と隔壁部２９との間は、底板部２５の延在方向に沿う電線配索溝３１となる。

側壁部２７の上端には、薄肉ヒンジ（図示略）を介して蓋（図示略）が揺動自在に形成される。蓋は、揺動端に形成されるロック爪（図示略）が、隔壁部２９に形成した係止部（図示略）に係止されることにより、電線配索溝３１の上面開口を覆うことができる。

底板部２５の側壁部２７と反対側の側縁には、単電池１３の並び方向に長尺の収容室側壁部３３が形成される。即ち、側壁部２７と、隔壁部２９と、収容室側壁部３３とは、平行となる。この内、隔壁部２９と収容室側壁部３３との延在方向の両端同士は、それぞれ終壁部３５により接続される。この隔壁部２９、収容室側壁部３３及び一対の終壁部３５に囲まれた矩形箱の部分が、バスバ収容室３７となる。

ケース２３は、バスバ収容室３７及び電線配索溝３１が一つのユニット部となる。ケース２３は、これら複数個のユニット部が長尺方向に一体に連結される。ユニット部同士は、相互の変位を吸収する例えばヒンジ構造により連結される。

ケース２３は、組電池１５に取り付けられることで、６つの端子３９（ここで、単に「端子３９」とは、正極の端子１７と負極の端子１９の総称とする。）が配置される。本実施形態では、３つの負極の端子１９と、３つの正極の端子１７とが連続する部分である。１つのバスバ収容室３７の底板部２５には、この端子３９が貫通する６つの底面開口（図示略）が穿設されている。

図４は正極の端子１７と負極の端子１９とを一括して接続するバスバ２１が取り付けられたバスバ収容室３７の要部斜視図である。
それぞれのバスバ収容室３７は、平面視で略同形状に形成される。それぞれのバスバ収容室３７には、バスバ２１が収容される。バスバ２１は、端子３９の並び方向に長い長尺で形成される。バスバ２１は、例えば導電性の良好な銅、黄銅材などをプレス加工することにより形成される。

このバスバ２１は、バスバ収容室３７に収容された状態で、ケース２３の底面開口を貫通した端子３９に一致する６つの端子貫通穴４１（図５参照）が穿設されている。即ち、６つの端子３９は、ケース２３の底面開口とバスバ２１の端子貫通穴４１とを貫通して、図１に示すように、バスバ２１の上面から突出する。バスバ２１から突出した端子３９には、ナット４３が螺合される。バスバ２１は、ナット４３により端子３９に螺着される。
従って、バスバ収容室３７には、同一複数（３つ）ずつの正極の端子１７と負極の端子１９とがバスバ２１により一括に導通接続されて配置されることになる。

図５は図４に示したバスバ２１の拡大斜視図である。
ところで、バスバ２１は、図５に示すように、同一複数ずつの正極の端子１７と負極の端子１９との境４５の幅が他の部分の幅より広く形成される。バスバ２１は、各単電池間、特に、並列回路にて高い温度上昇が見られる同一複数ずつの正極の端子１７と負極の端子１９との境４５（即ち、バスバ長手方向の中央部）が、幅広に形成されている。

本実施形態において、バスバ２１は、複数の単電池１３を並設する方向に沿う両側の側縁４７が、境４５で幅方向外側へ突出する弧状に形成される。本明細書において、この幅方向外側へ突出する弧状の側縁４７は、弧状幅広部４９とも称す。なお、バスバ２１の中央部を幅広にする外形状は、境４５を幅方向外側へ突出する弧状幅広部４９に限定されない。

このバスバ２１は、上記したプレス加工により製作する他、例えばすえ込み鍛造により製作することもできる。すえ込み鍛造により製作するバスバ２１は、矩形状（図５の二点鎖線外形状５１）の金属板から図５に示した弧状幅広部４９を形成することができる。この場合、すえ込み鍛造前の金属板は、バスバ２１の幅狭部５３の幅Ｗ１の金属板を用いることができる。即ち、幅Ｗ１の金属板をすえ込み鍛造することにより、金属板の中央部における両側に、弧状幅広部４９を図５の矢印ａ方向に塑性変形させて同時に形成できる。

すえ込み鍛造では、すえ込み溝を有する金型（図示略）に、金属板を押し込む。このすえ込み溝は、拡幅部を有した溝形状で形成される。押し込まれた金属板は、溝終端から反力を受け、厚み方向がすえ込み溝に拘束されていることから、潰されることにより幅方向に広がる。押し込みは、幅方向の広がりが、すえ込み溝の拡幅部の内面に到達するまで行われる。その結果、金属板は、同一の板厚のままで、幅方向のみがすえ込み溝の拡幅部に倣った弧状幅広部４９（この場合、膨出幅広部とも言える。）となって成形される。

この場合のバスバ２１は、等幅基部（金属板の原形形状である図５の二点鎖線外形状５１）と、この等幅基部の両側の側縁４７から張り出した弧状幅広部４９と、から構成される。なお、すえ込み鍛造による場合も、バスバ２１の中央部を幅広にする外形状は、境４５を幅方向外側へ突出する弧状幅広部４９に限定されない。
この様なすえ込み鍛造によるバスバ２１によれば、プレス加工で廃棄されていた膨出幅広部以外の部分で切り取られていた廃材を生じなくできる。

ケース２３の隔壁部２９には、隔壁部２９の上端から底板部２５に向かって端子導出部５５が切り欠かれている。この端子導出部５５は、一対の端子３９の間毎に設けられる。従って、６つの端子３９が配置されるバスバ収容室３７では、５つの端子導出部５５が設けられている。

バスバ収容室３７には、バスバ２１に重ねられて電圧検出端子（図示略）が取り付けられる。電圧検出端子は、導電性を有する金属の素板をプレス加工することにより形成される。電圧検出端子に接続された電圧検出線は、端子導出部５５から電線配索溝３１に導出されて配索される。

次に、上記した構成の作用を説明する。
本実施形態に係るバスバモジュール１００では、多くの電流が流れるバスバ２１の部位を予め特定し、その部位の幅を変更することにより導体断面積を増加させている。その結果、バスバ２１は、通電時の温度上昇が抑制される。バスバ２１は、温度上昇が高い部位Ｈ（図５参照）に合わせて幅を広げることにより、不必要な部位を含むバスバ全体の幅・厚みを変更する必要がなくなる。即ち、バスバ２１は、必要な部位のみ導体断面積を増加させることが可能となる。特に、並列回路にて高い温度上昇が見られる長尺のバスバ２１は、長手方向の中央部のみの幅を広げることにより、不必要なバスバ全体の幅・厚みを変動させる必要がなく、使用材料及びコストの抑制効果が大となる。
また、バスバ２１の厚み増加や重ね等が無い為、バスバモジュール１００の低背化や小型化、軽量化に寄与できる。

このバスバモジュール１００では、バスバ２１における正極の端子１７と負極の端子１９との境４５の側縁４７を角張って突出させたバスバ形状（図５の二点鎖線外形状５７）に比べ、外形状全体において角部が少なくなり、バスバ組付け時におけるバスバ同士や他部品との接触による傷付が抑制される。

また、本実施形態に係る電池パック１１では、特定の単電池１３のジュール熱の上昇が抑制される。並列接続された各単電池１３間、特に、並列回路にて高い温度上昇が見られる同一複数ずつの正極の端子１７と負極の端子１９との境４５（即ち、バスバ長手方向の中央部）での温度バラツキを効果的に抑制できる。

従って、本実施形態に係るバスバモジュール１００によれば、小型化及び軽量化を可能にし、バスバ２１の温度上昇を抑制できる。
また、本実施形態に係る電池パック１１によれば、特定の単電池１３の劣化を抑制することができる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

例えば上記の実施形態では、複数の単電池１３を並設する方向に沿う両側の側縁４７が境４５で幅方向外側へ突出する弧状に形成される場合を説明したが、本発明に係るバスバモジュールのバスバは、片側の側縁４７のみが境４５で幅方向外側へ突出する弧状に形成されてもよい。

ここで、上述した本発明に係るバスバモジュール及び電池パックの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［３］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 同一複数ずつの正極の端子（１７）と負極の端子（１９）とが交互に配列されるように複数の単電池（１３）を並設した組電池（１５）に取り付けられ、前記同一複数ずつの正極の端子（１７）と負極の端子（１９）が一括して配置されるバスバ収容室（３７）を有した絶縁樹脂製のケース（２３）と、
前記同一複数ずつの正極の端子（１７）と負極の端子（１９）の数に応じた複数の端子貫通穴（４１）を有して前記バスバ収容室（３７）に収容され、前記同一複数ずつの正極の端子（１７）と負極の端子（１９）を一括して導通させ且つ前記同一複数ずつの正極の端子（１７）と負極の端子（１９）との境（４５）の幅が他の部分の幅より広く形成される導電性金属製のバスバ（２１）と、
を備えることを特徴とするバスバモジュール（１００）。
［２］ 上記［１］に記載のバスバモジュールであって、
前記バスバ（２１）は、前記複数の単電池（１３）を並設する方向に沿う少なくとも一方の側縁（４７）が前記境（４５）で幅方向外側へ突出する弧状に形成されることを特徴とするバスバモジュール（１００）。
［３］ 上記［１］又は［２］に記載のバスバモジュール（１００）と、
前記組電池（１５）と、
を備えることを特徴とする電池パック（１１）。

１１…電池パック
１３…単電池
１５…組電池
１７…正極の端子
１９…負極の端子
２１…バスバ
２３…ケース
３７…バスバ収容室
４１…端子貫通穴
４５…境
４７…側縁
１００…バスバモジュール

Claims (3)

1. 同一複数ずつの正極の端子と負極の端子とが交互に配列されるように複数の単電池を並設した組電池に取り付けられ、前記同一複数ずつの正極の端子と負極の端子が一括して配置されるバスバ収容室を有した絶縁樹脂製のケースと、
   前記同一複数ずつの正極の端子と負極の端子の数に応じた複数の端子貫通穴を有して前記バスバ収容室に収容され、前記同一複数ずつの正極の端子と負極の端子を一括して導通させ且つ前記同一複数ずつの正極の端子と負極の端子との境の幅が他の部分の幅より広く形成される導電性金属製のバスバと、
   を備えることを特徴とするバスバモジュール。
2. 請求項１に記載のバスバモジュールであって、
   前記バスバは、前記複数の単電池を並設する方向に沿う少なくとも一方の側縁が前記境で幅方向外側へ突出する弧状に形成されることを特徴とするバスバモジュール。
3. 請求項１又は２に記載のバスバモジュールと、
   前記組電池と、
   を備えることを特徴とする電池パック。

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