JP2019036475A - バスバモジュール及び電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】バスバの座屈や締結面の欠け、接触抵抗の増加、温度上昇を抑制でき、しかも、小型化やコスト削減を可能と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】バスバモジュールは、複数の単電池１３を並設した組電池１５の３つずつの正極の端子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、バスバ収容室３７に収容され、単電池１３の並設方向に沿う延在方向の中間部で分割された一対の分割体４１からなり、３つずつの正極の端子１７と負極の端子１９の数に応じた６つの端子貫通穴を一対の分割体４１にそれぞれ有する導電性金属製のメインバスバ２１と、隣接する２つの端子３９が貫通する一対の端子貫通穴を有し、メインバスバ２１の分割部４９を跨いでメインバスバ２１と共締めされて一対の分割体４１を導通接続する中間バスバ４３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。この種のバスバモジュールは、絶縁樹脂製のケースのバスバ収容部に各単電池間を接続する導電性金属製のバスバが収容され、電極ボルトにナットでバスバが締結されることで、組電池に取付けられる。

特開２０１５−１３８６４７号公報

しかしながら、バスバモジュールは、単電池の並列数が多くなると、並列接続セル数分のピッチ公差吸収のために、バスバの延在方向両端部における端子貫通穴を大きくしなければならない。バスバモジュールは、バスバの端子貫通穴を大きくすると、ナットのフランジ部の接触面積が減るため、座屈や締結面の欠けの生じる虞がある。また、バスバの端子貫通穴を大きくしたバスバモジュールは、バスバにおける接触面積の低下に伴い、接触抵抗が増加し、温度上昇等の課題があった。更に、端子貫通穴を大きくしたバスバモジュールは、端子貫通穴の拡大に伴うバスバの延在長の増加により、大型化やコスト増加の課題もあった。このような不具合は、多数の単電池を並列接続する組電池に取り付けられる長尺のバスバを使用する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、バスバの座屈や締結面の欠け、接触抵抗の増加、温度上昇を抑制でき、しかも、小型化やコスト削減を可能と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、前記バスバ収容室に収容され、前記単電池の並設方向に沿う延在方向の中間部で分割された複数の分割体からなり、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前記分割体にそれぞれ有する導電性金属製のメインバスバと、隣接する２つの前記端子が貫通する一対の端子貫通穴を有し、前記メインバスバの分割部を跨いで前記メインバスバと共締めされて前記複数の分割体を導通接続する中間バスバと、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、同一複数ずつの正極の端子と負極の端子を一括して接続するメインバスバが、単電池の並設方向に沿う延在方向の中間部で分割された複数の分割体からなる。このメインバスバは、分割部を跨いで共締めされる中間バスバにより導通接続される。メインバスバは、複数に分割されることにより、一体物に比べ、延在方向に配列される複数の単電池の配列誤差を許容するための端子貫通穴の拡大を抑制できる。その結果、ナットとの接触面積が確保でき、バスバの座屈や締結面の欠けが生じ難くなる。また、ナットに対して規定の接触面積が確保できるので、接触抵抗の増加、温度の上昇も抑制できる。更に、メインバスバは、端子貫通穴を従来のように大きく拡大しなくてもよいので、一体物のバスバに比べ、延在長の短縮が可能となる。また、この延在長の短縮により小型化も可能となる。
また、複数の単電池の配列誤差を許容するために端子貫通穴を拡大する必要が生じた場合でも、穴径の拡大幅を必要最小限に抑えることができ、ナットとの接触面積の低下に伴う接触抵抗の増加を最小限にできる。
更に、メインバスバにおける複数の端子貫通穴のうち、複数の単電池の並び方向に沿った径がそれぞれのメインバスバ（分割体）の中心から離間するに従って若干大きくされてもよい。この場合、メインバスバは、中心から離間する端子貫通穴の径が必要最小限拡大されることによって、複数の単電池の並設方向におけるより大きな積み上げ公差を許容することができる。

（２） 上記（１）に記載のバスバモジュールであって、前記中間バスバは、前記一対の端子貫通穴の間に、前記分割部を跨いで隣接する２つの前記端子貫通穴の離間方向の変位を変形により吸収する可撓部が形成された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、中間バスバは、一対の端子貫通穴の間に可撓部が設けられることにより、分割部を跨いで隣接する分割体の間に離間方向で生じる公差を越えた大きな寸法誤差に対応が可能となる。

（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、メインバスバの接触抵抗の増加による単電池の温度上昇が抑制され、並列接続された各単電池間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及び電池パックによれば、メインバスバの座屈や締結面の欠け、接触抵抗の増加、温度上昇を抑制でき、しかも、小型化やコスト削減を可能とすることができる。

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。 メイン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。 メインバスバの複数の分割体が中間バスバにより共締めされたバスバ収容室の要部斜視図である。 メインバスバ及び中間バスバが配置されたバスバ収容室の要部斜視図である。 メインバスバ及び中間バスバの斜視図である。 メインバスバ及び中間バスバの分解斜視図である。 変形例に係るメインバスバ及び中間バスバの分解斜視図である。 他の変形例に係る中間バスバの斜視図である。 参考例に係るバスバの平面図である。 （ａ）は図１０に示した参考例に係るバスバの要部拡大図、（ｂ）は図７に示したメインバスバの要部拡大図である。

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はメインバスバ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。また、ユニット部同士は、ロック機構等を用いて着脱自在な連結構造としてもよい。

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はメインバスバ２１の一対の分割体４１が中間バスバ４３により共締めされたバスバ収容室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、メインバスバ２１が収容される。メインバスバ２１は、端子３９の並び方向に長い長尺で形成される。メインバスバ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。

図５はメインバスバ２１及び中間バスバ４３の配置されたバスバ収容室３７の要部斜視図である。
このメインバスバ２１は、単電池１３の並設方向に沿う延在方向の中間部（本実施形態においては中央部）で分割された複数（本実施形態においては２つ）の分割体４１からなる。

図６はメインバスバ２１及び中間バスバ４３の斜視図である。
メインバスバ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の数に応じた６つの端子貫通穴４５が穿設されている。６つの端子貫通穴４５は、一対の分割体４１にそれぞれ設けられる。即ち、一つの分割体４１には３つの端子貫通穴４５が設けられる。６つの端子３９は、ケース２３の底面開口とメインバスバ２１の端子貫通穴４５とを貫通して、図１に示すように、メインバスバ２１の上面から突出する。メインバスバ２１から突出した端子３９には、ナット４７が螺合される。メインバスバ２１は、ナット４７により端子３９に螺着される。

図７はメインバスバ２１及び中間バスバ４３の分解斜視図である。
ところで、メインバスバ２１には、一対の分割体４１の分割部４９を跨いで中間バスバ４３が設けられている。中間バスバ４３は、隣接する２つの端子３９（正極の端子１７と負極の端子１９）が貫通する一対の端子貫通穴４６を有している。この中間バスバ４３は、メインバスバ２１の分割部４９を跨いで、メインバスバ２１と共締めされて一対の分割体４１を導通接続する。

図８は変形例に係るメインバスバ２１Ａ及び中間バスバ４３Ａの分解斜視図である。
メインバスバ２１Ａは、複数の端子貫通穴４５，４５Ａのうち、複数の単電池１３の並び方向に沿った径がそれぞれの分割体４１Ａの中心から離間するに従って若干大きくされている。即ち、分割体４１Ａの中心より離れる端子貫通穴４５Ａが中心の端子貫通穴４５より長手方向が若干長くなる長穴とされている。
また、図８に示した中間バスバ４３Ａのように、一対の端子貫通穴４６Ａは長手方向に若干長くなる長穴で形成されてもよい。

図９は他の変形例に係る中間バスバ５１の斜視図である。
また、図９に示した中間バスバ５１のように、一対の端子貫通穴４６の間に、分割部４９を跨いで隣接する２つの端子貫通穴４５の離間方向の変位を変形により吸収する可撓部５３が形成されてもよい。この中間バスバ５１の可撓部５３は、一対の端子貫通穴４６の間を、例えばＵ字形状に折り曲げて形成することができる。Ｕ字形状の可撓部５３を備えた中間バスバ５１は、Ｕ字開口部５５を拡縮させることにより、一対の端子貫通穴４６の離間寸法を可変とすることができる。即ち、中間バスバ５１は、分割部４９を跨いで隣接する２つの端子貫通穴４５に挿通される端子３９を有したそれぞれの単電池１３の大きな位置誤差（隣接単電池相互のピッチ誤差）が吸収可能となる。

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５７が切り欠かれている。この端子導出部５７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５７が設けられている。

バスバ収容室３７には、メインバスバ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５７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。
図１０は参考例に係るバスバ５９の平面図、図１１（ａ）は図１０に示した参考例に係るバスバ５９の要部拡大図、図１１（ｂ）は図７に示した本実施形態に係るメインバスバ２１の要部拡大図である。
本実施形態に係るバスバモジュール１００では、同一複数ずつの正極の端子１７と負極の端子１９を一括して接続するメインバスバ２１が、単電池１３の並設方向に沿う延在方向の中央部で分割された一対の分割体４１からなる。

このメインバスバ２１は、一対の分割部４９を跨いで共締めされる中間バスバ４３により導通接続される。メインバスバ２１は、複数に分割されることにより、一体物に比べ、延在方向に配列される複数の単電池１３の配列誤差を許容するための端子貫通穴４５の拡大を抑制できる。

即ち、図１０に示した比較例に係る一体物のバスバ５９では、延在方向に配列される複数の単電池１３の配列公差の積み上げが大きくなる。そのため、バスバ５９では、積み上げ公差を許容するために、延在方向両端部における端子貫通穴４５の大きな拡大が必要となる場合がある。この場合、端子貫通穴４５は、バスバ５９の延在方向に長い長穴６１、長穴６３で形成される。バスバ５９は、延在方向の中央部が基準となる場合、中央部より離れる長穴６３は、中央部に近い長穴６１より長手方向が長く形成される。その結果、図１１（ａ）に示すように、バスバ５９は、延在長Ｔが、長穴６１、長穴６３を有しないメインバスバ２１よりも長くなることがある。これに加え、長穴６１、長穴６３が形成されたバスバ５９は、ナット４７のフランジ部６５（図４参照）の接触面積６７が減るため、座屈や締結面の欠けの生じる虞がある。また、端子貫通穴を大きくしたバスバモジュールは、バスバ５９におけるナット４７の接触面積６７の低下に伴い、接触抵抗が増加し、温度上昇する場合がある。

これに対し、本実施形態に係るバスバモジュール１００のメインバスバ２１では、メインバスバ２１が一対の分割体４１からなるため、公差の積み上げが半減されるので、単電池１３の配列公差を許容する範囲が小さくて済み、端子貫通穴４５の大きな拡大が不要となる。

その結果、図１１（ｂ）に示すように、メインバスバ２１の延在方向両端部におけるにおけるナット４７の接触面積６７が減るのを阻止でき、メインバスバ２１の座屈や締結面の欠けが生じ難くなる。また、メインバスバ２１は、ナット４７に対して規定の接触面積６７が確保できるので、接触抵抗の増加、温度の上昇も抑制できる。更に、メインバスバ２１は、延在方向両端部における端子貫通穴４５を従来のように大きく拡大しなくてもよいので、一体物のバスバ５９に比べ、延在長Ｔの短縮が可能となる。バスバモジュール１００は、この延在長Ｔの短縮により小型化も可能となる。また、複数の単電池１３の配列誤差を許容するために端子貫通穴４５を拡大する必要が生じた場合でも、穴径の拡大幅を必要最小限に抑えることができ、ナット４７との接触面積の低下に伴う接触抵抗の増加を最小限にできる。

また、図８に示したメインバスバ２１Ａのように、複数の端子貫通穴４５，４５Ａのうち、複数の単電池１３の並び方向に沿った径がそれぞれの分割体４１Ａの中心から離間するに従って若干大きくされてもよい。このメインバスバ２１Ａによれば、分割体４１Ａの中心から離間する端子貫通穴４５Ａの径が必要最小限拡大されることによって、複数の単電池１３の並設方向におけるより大きな積み上げ公差を許容することができる。
また、図８に示した中間バスバ４３Ａのように、一対の端子貫通穴４６Ａが長手方向に若干長くなる長穴で形成されることによって、複数の単電池１３の並設方向におけるさらに大きな積み上げ公差を許容することができる。
また、図９に示した中間バスバ５１のように、一対の端子貫通穴４６の間に可撓部５３が設けられてもよい。可撓部５３を備える中間バスバ５１は、分割部４９を跨いで隣接する分割体４１の間に離間方向で生じる公差を越えた大きな寸法誤差に対応が可能となる。

そして、本実施形態に係る電池パック１１では、メインバスバ２１の接触抵抗の増加による単電池１３の温度上昇が抑制され、並列接続された各単電池１３間の温度バラツキが抑制される。

従って、本実施形態に係るバスバモジュール１００によれば、メインバスバ２１の座屈や締結面の欠け、接触抵抗の増加、温度上昇を抑制でき、しかも、小型化やコスト削減を可能とすることができる。
また、本実施形態に係る電池パック１１によれば、温度上昇による単電池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、メインバスバ２１が中央部で一対の分割体４１に２分割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は、メインバスバが中間部で３つ以上に分割されてもよい。この場合、それぞれの分割部は、中間バスバにより導通接続されることになる。

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、
前記バスバ収容室（３７）に収容され、前記単電池（１３）の並設方向に沿う延在方向の中間部で分割された複数の分割体（４１）からなり、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（４５）を前記分割体（４１）にそれぞれ有する導電性金属製のメインバスバ（２１）と、
隣接する２つの前記端子（１７，１９）が貫通する一対の端子貫通穴（４６）を有し、前記メインバスバ（２１）の分割部（４９）を跨いで前記メインバスバ（２１）と共締めされて前記複数の分割体（４１）を導通接続する中間バスバ（４３，５１）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、
前記中間バスバ（５１）は、前記一対の端子貫通穴（４６）の間に、前記分割部（４９）を跨いで隣接する２つの前記端子貫通穴（４５）の離間方向の変位を吸収する可撓部（５３）が形成された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…メインバスバ
２３…ケース
３７…バスバ収容室
４１…分割体
４３…中間バスバ
４５…端子貫通穴
４９…分割部
５３…可撓部
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、
   前記バスバ収容室に収容され、前記単電池の並設方向に沿う延在方向の中間部で分割された複数の分割体からなり、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前記分割体にそれぞれ有する導電性金属製のメインバスバと、
   隣接する２つの前記端子が貫通する一対の端子貫通穴を有し、前記メインバスバの分割部を跨いで前記メインバスバと共締めされて前記複数の分割体を導通接続する中間バスバと、
   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、
   前記中間バスバは、前記一対の端子貫通穴の間に、前記分割部を跨いで隣接する２つの前記端子貫通穴の離間方向の変位を変形により吸収する可撓部が形成された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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