JP2021125430A - バッテリパック - Google Patents

Abstract

【課題】バスバーを適切に配置することができ、固定部品の数を削減可能なバッテリパックを提供する。
【解決手段】電動車両用のバッテリパック１は、複数のバッテリモジュール１１Ａ〜１１Ｈと、複数のバッテリモジュール１１Ａ〜１１Ｈを収容するケース１２と、を備える。ケース１２には、板形状を有する第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２と、第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２保持するクリップ６０と、が収容される。クリップ６０は、上方に開口した断面Ｕ字形状のバスバー保持部６７を有する。第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２は、バスバー保持部６７に、板厚方向が同じ方向を向くように上下に並んで配置される。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動車両などに搭載されるバッテリパックに関する。

電動車両には、複数のバッテリモジュールをケース内に収容したバッテリパックが搭載される（例えば、特許文献１）。

特開２０１７−１２３３３９号公報

電動車両用バッテリパックの複数のバッテリは、バスバーで相互に接続されるとともにメインスイッチやジャンクションボードに接続されるが、バスバーを適切に配置しないと、バッテリパックが大型化して車室の容積を圧迫する。

また、電動車両用バッテリパックでは、狭小空間でバスバーを固定するためにクリップなどの固定部品を用いており、製造コスト及び組付作業の点で固定部品は少ない方が好ましい。

本発明は、バスバーを適切に配置することができ、固定部品の数を削減可能なバッテリパックを提供する。

本発明は、
複数のバッテリモジュールと、
前記複数のバッテリモジュールを収容するケースと、を備える、電動車両用のバッテリパックであって、
前記ケースには、
板形状を有する一対のバスバーと、
前記一対のバスバーを保持するクリップと、が収容され、
前記クリップは、上方に開口した断面Ｕ字形状のバスバー保持部を有し、
前記一対のバスバーは、前記バスバー保持部に、板厚方向が同じ方向を向くように上下に並んで配置される。

本発明によれば、一対のバスバーを１つ固定部品で固定することができ、固定部品の数を減らしながら一対のバスバーを限られたスペース内に適切に配置することができる。

本発明の一実施形態のバッテリパックの斜視図である。 電気回路を説明する、図１のバッテリパックの平面図である。 図２のＡ部分を詳細に記載した拡大斜視図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 下バスバーが収容されたクリップに上バスバーを組み付ける直前の状態を上方から見た斜視図である。 下バスバーが収容されたクリップに上バスバーを組み付ける直前の状態を下方から見た他の斜視図である。

以下、本発明の一実施形態の電動車両用のバッテリパックについて添付図面に基づいて説明する。図面には、バッテリパックの前方をＦｒ、後方をＲｒ、左側をＬ、右側をＲ、上方をＵ、下方をＤ、として示す。なお、このバッテリパックの前後左右上下は、バッテリパックが搭載される車両の前後左右上下とは無関係である。

（バッテリパック）
図１及び図２に示すように、本実施形態のバッテリパック１は、複数（本実施形態では８つ）のバッテリモジュール１１Ａ〜１１Ｈと、複数のバッテリモジュール１１Ａ〜１１Ｈを収容するケース１２と、を備え、電気自動車、ハイブリッド車両、燃料電池車等の電動車両に搭載される。各バッテリモジュール１１Ａ〜１１Ｈは、左右方向に複数のセルを積層することで構成される。なお、以降の説明では、これら８つのバッテリモジュール１１Ａ〜１１Ｈをまとめてバッテリ１１と呼ぶことがある。

ケース１２には、左右２列、且つ各列に前後に４つのバッテリモジュールが配置される。ここで、以降の説明では、８つのバッテリモジュールを左列の前方から後方に向かって順にバッテリモジュール１１Ａ、バッテリモジュール１１Ｂ、バッテリモジュール１１Ｃ、バッテリモジュール１１Ｄと称し、右列の前方から後方に向かって順にバッテリモジュール１１Ｅ、バッテリモジュール１１Ｆ、バッテリモジュール１１Ｇ、バッテリモジュール１１Ｈと称する。

ケース１２には、ケース前面１２Ｆに設けられ、バッテリ１１の電力を不図示の第１モータに供給するとともに第１モータからの電力をバッテリ１１に供給する第１コネクタ部１４と、ケース後面１２Ｒに設けられ、バッテリ１１の電力を不図示の第２モータに供給するとともに第２モータからの電力をバッテリ１１に供給する第２コネクタ部１６と、が設けられている。

各バッテリモジュール１１Ａ〜１１Ｈは、バスバー２０によって直列に接続される。具体的に説明すると、バッテリ１１の電流は、図２の一点鎖線で示すように、バッテリモジュール１１Ｆ、バッテリモジュール１１Ｅ、バッテリモジュール１１Ａ、バッテリモジュール１１Ｂ、バッテリモジュール１１Ｃ、バッテリモジュール１１Ｄ、バッテリモジュール１１Ｈ、バッテリモジュール１１Ｇの順に流れる。

バッテリモジュール１１Ｆの外部端子１８は、第１負極バスバー２１、ジャンクションボード１７、及び第３負極バスバー２３を介して第１コネクタ部１４に接続されるとともに、第１負極バスバー２１、ジャンクションボード１７、及び第２負極バスバー２２を介して第２コネクタ部１６に接続される。バッテリモジュール１１Ｇの外部端子１９は、第３正極バスバー３３、ジャンクションボード１７、及び第２正極バスバー３２を介して第１コネクタ部１４に接続されるとともに、第３正極バスバー３３、ジャンクションボード１７、及び第１正極バスバー３１を介して第２コネクタ部１６に接続される。

したがって、図２の二点鎖線で示すように、第１コネクタ部１４及び第２コネクタ部１６から供給される電流は、外部端子１８を通ってバッテリモジュール１１Ｆからバッテリ１１に供給され、バッテリ１１の電力は、外部端子１９を通ってバッテリモジュール１１Ｇから第１コネクタ部１４及び第２コネクタ部１６に供給される。

また、図１に戻って、ケース１２には、左列のバッテリモジュール１１Ａ〜１１Ｄと右列のバッテリモジュール１１Ｅ〜１１Ｈとの間の空間に、４つの電圧検出センサＣＶＳ１〜４が設けられる。左前に位置する電圧検出センサＣＶＳ１はバッテリモジュール１１Ａ、１１Ｂの各セルの電圧を検出し、右前に位置する電圧検出センサＣＶＳ２はバッテリモジュール１１Ｅ、１１Ｆの各セルの電圧を検出する。電圧検出センサＣＶＳ１、ＣＶＳ２は、バッテリモジュール１１Ａ、１１Ｂとバッテリモジュール１１Ｅ、１１Ｆとの間に前後方向に沿って縦置きされ、不図示のブラケットを介してケース１２に固定される。なお、本実施形態で、縦置きとは、直方体の一番広い面が上下方向及び前後方向に沿うように置かれることを意味する。

左後に位置する電圧検出センサＣＶＳ３はバッテリモジュール１１Ｃ、１１Ｄの各セルの電圧を検出し、右後に位置する電圧検出センサＣＶＳ４はバッテリモジュール１１Ｇ、１１Ｈの各セルの電圧を検出する。電圧検出センサＣＶＳ３、ＣＶＳ４は、バッテリモジュール１１Ｃ、１１Ｄとバッテリモジュール１１Ｇ、１１Ｈとの間に前後方向に沿って縦置きされ、ブラケット４０（図３参照）を介してケース１２に固定される。これらのバッテリモジュール１１Ａ〜１１Ｈ及び電圧検出センサＣＶＳ１〜４が収容されたケース１２は、不図示のケースカバーにより封止される。

以下、左右方向に隣り合うように配置されたバッテリモジュール１１Ｄとバッテリモジュール１１Ｈとの間を通る第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２と、その保持構造について図３〜図６を参照しながら詳細に説明する。以下、バッテリモジュール１１Ｄを第１バッテリモジュール１１Ｄと称し、バッテリモジュール１１Ｈを第２バッテリモジュール１１Ｈと称する。

図３及び図４に示すように、第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２は、その一部が、左右方向においてバッテリモジュール１１Ｄとバッテリモジュール１１Ｈとの間、より詳細には第１バッテリモジュール１１Ｄと電圧検出センサＣＶＳ３との間を前後方向に沿って配索されている。第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２は、それぞれ板形状を有し、ともに板厚方向が左右方向と一致するように配置されている。なお、板厚方向とは、板状のバスバーの３辺のうち最も長さの短い辺の向く方向を意味する。言い換えると、第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２は、最も広い面積を有する主面が第１バッテリモジュール１１Ｄ及び第２バッテリモジュール１１Ｈと向かい合うように縦置きで配置されている。

第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２は、第２負極バスバー２２が第１正極バスバー３１の上方に位置するように上下に並んで配置される。このように、第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２が、板厚方向が同じ方向を向くように上下に並んで配置されるので、第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２を第１バッテリモジュール１１Ｄと第２バッテリモジュール１１Ｈとの間の限られたスペース内に適切に配置することができる。

第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２は、図４に示すように、それぞれ板状の導電部５１と、導電部５１の外周に設けられた絶縁性のカバー部５２と、を備える。カバー部５２は、下方が開口した断面Ｕ字形状を有し、下方に開口した開口部から導電部５１を差し込むことで組付けられる。図６中、符号５３は、カバー部５２に一体に形成され、導電部５１が開口部から抜けるのを防止する抜け止め部である。

図３に示すように、第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２は、電圧検出センサＣＶＳ３を固定するブラケット４０に取り付けられたクリップ６０に保持されている。クリップ６０は、図４〜図６に示すように、互いに対向する左壁部６１Ｌ及び右壁部６１Ｒと、左壁部６１Ｌの下端部と右壁部６１Ｒの下端部とを連結する下連結部６２と、左壁部６１Ｌから上方に連続して延びて右壁部６１Ｒと離接可能な弾性片６３と、右壁部６１Ｒから上方に連続して延びてブラケット４０に固定されるリベット６４が設けられた固定部６５と、を備える。左壁部６１Ｌ及び右壁部６１Ｒは、左右方向（板厚方向）に対向して、下連結部６２とともに、前後方向から見て上方に開口した断面Ｕ字形状のバスバー保持部６７を構成する。

バスバー保持部６７の下部には、第１正極バスバー３１が配置される。バスバー保持部６７の上部には、第２負極バスバー２２が配置される。第２負極バスバー２２のカバー部５２には、それぞれクリップ６０と係合する第１係合部７１と第２係合部７２とが一体に形成されている。

より詳しく説明すると、第２負極バスバー２２のカバー部５２は、クリップ６０の左壁部６１Ｌの前上端部及び後上端部に凹設された第１被係合部６８Ｌを左方から覆う左カバー外壁部５４と、第１被係合部６８Ｌを右方から覆い、左カバー外壁部５４との間で第１被係合部６８Ｌを挟み込む左カバー内壁部５５と、左カバー外壁部５４の上端部と左カバー内壁部５５とを連結する第１上連結部５６と、クリップ６０の右壁部６１Ｒの前上端部及び後上端部に凹設された第２被係合部６８Ｒを右方から覆い、左カバー外壁部５４との間で第１被係合部６８Ｌ及び第２被係合部６８Ｒを挟み込む右カバー外壁部５７と、左カバー内壁部５５の上端部及び右カバー外壁部５７の上端部を連結する第２上連結部５８と、を備える。

第１係合部７１は、左カバー外壁部５４、右カバー外壁部５７、及びこれらを連結する第１上連結部５６及び第２上連結部５８とで構成され、下方に開口した断面Ｕ字形状を有する。第１係合部７１は、クリップ６０の左壁部６１Ｌの上端部に位置する第１被係合部６８Ｌ、及びクリップ６０の右壁部６１Ｒの上端部に位置する第２被係合部６８Ｒを左右方向から挟み込む。これにより、上方に開口した断面Ｕ字形状のバスバー保持部６７がＶ字状に開くことを抑制できる。また、絶縁性のカバー部５２に第１係合部７１を一体形成することで、部品点数が増加するのを防止できる。

第２係合部７２は、左カバー外壁部５４、左カバー内壁部５５、及びこれらを連結する第１上連結部５６とで構成され、下方に開口した断面Ｕ字形状を有する。第２係合部７２は、クリップ６０の左壁部６１Ｌの第１被係合部６８Ｌを左右方向から挟み込む。これにより、第２負極バスバー２２とクリップ６０とをより確実に係合させることができる。また、絶縁性のカバー部５２に第２係合部７２を一体形成することで、部品点数が増加するのを防止できる。

なお、図５及び図６中の、符号５９は、第１正極バスバー３１のカバー部５２に設けられた突起部であり、クリップ６０の左壁部６１Ｌ及び右壁部６１Ｒに係合することでクリップ６０に対する第１正極バスバー３１の前後方向の移動が規制される。なお、第２負極バスバー２２は、第１係合部７１及び第２係合部７２により、クリップ６０に対する第２負極バスバー２２の前後方向の移動が規制される。

このように構成されたクリップ６０によれば、１つのクリップ６０で第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２を保持することができるので、クリップ６０の数を減らすことができる。なお、本実施形態では、１つのクリップ６０でバッテリ１１と第２コネクタ部１６とを電気的に接続する第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２を保持する場合を例示したが、これに限らず、バッテリモジュール同士を接続するバスバー２０を上下に並べて配置し、このバスバー２０を一対としてクリップ６０で保持するようにしてもよい。また、クリップ６０は一つ以上設けてもよい。

本実施形態のようなバッテリ１１と第２コネクタ部１６とを電気的に接続する第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２は、ケース１２内で比較的長い距離に渡って配索されるため、特にこのような第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２をクリップ６０で固定することで、第１正極バスバー３１及び第２負極バスバー２２を限られたスペース内に適切に配置することができ、バッテリパック１を小型化することができる。

また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１） 複数のバッテリモジュール（バッテリモジュール１１Ａ〜１１Ｈ）と、
前記複数のバッテリモジュールを収容するケース（ケース１２）と、を備える、電動車両用のバッテリパック（バッテリパック１）であって、
前記ケースには、
板形状を有する一対のバスバー（第１正極バスバー３１、第２負極バスバー２２）と、
前記一対のバスバーを保持するクリップ（クリップ６０）と、が収容され、
前記クリップは、上方に開口した断面Ｕ字形状のバスバー保持部（バスバー保持部６７）を有し、
前記一対のバスバーは、前記バスバー保持部に、板厚方向が同じ方向を向くように上下に並んで配置される、バッテリパック。

（１）によれば、一対のバスバーは、板厚方向が同じ方向を向くように上下に並んで配置されるので、一対のバスバーを限られたスペース内に適切に配置することができる。また、１つのクリップで一対のバスバーを保持することができるので、クリップの数を減らすことができる。

（２） （１）に記載のバッテリパックであって、
前記バスバー保持部は、
前記板厚方向において対向する第１壁部（左壁部６１Ｌ）及び第２壁部（右壁部６１Ｒ）と、
前記第１壁部の下端部と前記第２壁部の下端部とを連結する連結部（下連結部６２）と、を備え、
前記一対のバスバーのうち上方に位置する上バスバー（第２負極バスバー２２）は、前記第１壁部の上端部（第１被係合部６８Ｌ）及び前記第２壁部の上端部（第２被係合部６８Ｒ）を前記板厚方向から挟み込む下方に開口した断面Ｕ字形状の第１係合部（第１係合部７１）を有する、バッテリパック。

（２）によれば、上バスバーは、クリップの第１壁部の上端部及び第２壁部の上端部を板厚方向から挟み込む下方に開口した断面Ｕ字形状の第１係合部を有するので、上方に開口した断面Ｕ字形状のバスバー保持部がＶ字状に開くことを抑制できる。

（３） （２）に記載のバッテリパックであって、
前記上バスバーは、
導電部（導電部５１）と
前記導電部の周囲を囲む絶縁性のカバー部（カバー部５２）と、を備え、
前記第１係合部は、前記カバー部に設けられている、バッテリパック。

（３）によれば、絶縁性のカバー部に第１係合部を一体形成することで、部品点数が増加するのを防止できる。

（４） （２）又は（３）に記載のバッテリパックであって、
前記上バスバーは、前記第１壁部の上端部を前記板厚方向から挟み込む下方に開口した断面Ｕ字形状の第２係合部（第２係合部７２）を有する、バッテリパック。

（４）によれば、上バスバーは、第１壁部の上端部を板厚方向から挟み込む下方に開口した断面Ｕ字形状の第２係合部を有するので、上バスバーとクリップをより確実に係合させることができる。

（５） （１）〜（４）のいずれかに記載のバッテリパックであって、
前記複数のバッテリモジュールは、
第１方向に複数のセルを積層することで構成される第１バッテリモジュール（第１バッテリモジュール１１Ｄ）と、
前記第１方向に複数のセルを積層することで構成され、前記第１バッテリモジュールと前記第１方向で隣り合うように配置される第２バッテリモジュール（第２バッテリモジュール１１Ｈ）と、を含み、
前記一対のバスバーは、前記第１方向において前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの間に、前記板厚方向が前記第１方向と一致するように配置されている、バッテリパック。

（５）によれば、第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間に、クリップに保持された一対のバスバーを縦置きすることで、第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間の狭小空間に一対のバスバーを配置することができる。

（６） （５）に記載のバッテリパックであって、
前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの間には、少なくとも一つの電圧検出センサ（電圧検出センサＣＶＳ３）が設けられ、
前記一対のバスバーは、前記第１バッテリモジュールと前記電圧検出センサとの間に配置されている、バッテリパック。

（６）によれば、第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間に電圧検出センサを配置した場合でも、クリップに保持された一対のバスバーを縦置きすることで、第１バッテリモジュールと電圧検出センサとの間の狭小空間に一対のバスバーを配置することができる。

（７） （６）に記載のバッテリパックであって、
前記電圧検出センサは、ブラケット（ブラケット４０）を介して前記ケースに固定され、
前記クリップは、前記ブラケットに固定されている、バッテリパック。

（７）によれば、電圧検出センサをケースに固定するブラケットを利用して、クリップを固定することができる。

（８） （１）〜（７）のいずれかに記載のバッテリパックであって、
前記ケースは、前記複数のバッテリモジュールと電気的に接続されるコネクタ部（第２コネクタ部１６）を備え、
前記一対のバスバーは、前記複数のバッテリモジュールと前記コネクタ部とを電気的に接続する正極バスバー（第１正極バスバー３１）及び負極バスバー（第２負極バスバー２２）である、バッテリパック。

（８）によれば、複数のバッテリモジュールとコネクタ部と電気的に接続するバスバーは、ケース内で比較的長い距離に渡って配索される場合があるが、この一対のバスバーを限られたスペース内に適切に配置することができるので、バッテリパックを小型化することができる。

１ バッテリパック
１１Ａ〜１１Ｈ バッテリモジュール
１１Ｄ 第１バッテリモジュール
１１Ｈ 第２バッテリモジュール
１２ ケース
１６ 第２コネクタ部（コネクタ部）
２２ 第２負極バスバー
３１ 第１正極バスバー
４０ ブラケット
５１ 導電部
５２ カバー部
６０ クリップ
６１Ｌ 左壁部（第１壁部）
６１Ｒ 右壁部（第２壁部）
６２ 下連結部（連結部）
６８Ｌ 第１被係合部（第１壁部の上端部）
６８Ｒ 第２被係合部（第２壁部の上端部）
７１ 第１係合部
７２ 第２係合部
６７ バスバー保持部
ＣＶＳ３ 電圧検出センサ

Claims (8)

1. 複数のバッテリモジュールと、
   前記複数のバッテリモジュールを収容するケースと、を備える、電動車両用のバッテリパックであって、
   前記ケースには、
   板形状を有する一対のバスバーと、
   前記一対のバスバーを保持するクリップと、が収容され、
   前記クリップは、上方に開口した断面Ｕ字形状のバスバー保持部を有し、
   前記一対のバスバーは、前記バスバー保持部に、板厚方向が同じ方向を向くように上下に並んで配置される、バッテリパック。
2. 請求項１に記載のバッテリパックであって、
   前記バスバー保持部は、
   前記板厚方向において対向する第１壁部及び第２壁部と、
   前記第１壁部の下端部と前記第２壁部の下端部とを連結する連結部と、を備え、
   前記一対のバスバーのうち上方に位置する上バスバーは、前記第１壁部の上端部及び前記第２壁部の上端部を前記板厚方向から挟み込む下方に開口した断面Ｕ字形状の第１係合部を有する、バッテリパック。
3. 請求項２に記載のバッテリパックであって、
   前記上バスバーは、
   導電部と
   前記導電部の周囲を囲む絶縁性のカバー部と、を備え、
   前記第１係合部は、前記カバー部に設けられている、バッテリパック。
4. 請求項２又は３に記載のバッテリパックであって、
   前記上バスバーは、前記第１壁部の上端部を前記板厚方向から挟み込む下方に開口した断面Ｕ字形状の第２係合部を有する、バッテリパック。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のバッテリパックであって、
   前記複数のバッテリモジュールは、
   第１方向に複数のセルを積層することで構成される第１バッテリモジュールと、
   前記第１方向に複数のセルを積層することで構成され、前記第１バッテリモジュールと前記第１方向で隣り合うように配置される第２バッテリモジュールと、を含み、
   前記一対のバスバーは、前記第１方向において前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの間に、前記板厚方向が前記第１方向と一致するように配置されている、バッテリパック。
6. 請求項５に記載のバッテリパックであって、
   前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの間には、少なくとも一つの電圧検出センサが設けられ、
   前記一対のバスバーは、前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールのいずれか一方のバッテリモジュールと、前記電圧検出センサとの間に配置されている、バッテリパック。
7. 請求項６に記載のバッテリパックであって、
   前記電圧検出センサは、ブラケットを介して前記ケースに固定され、
   前記クリップは、前記ブラケットに固定されている、バッテリパック。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のバッテリパックであって、
   前記ケースは、前記複数のバッテリモジュールと電気的に接続されるコネクタ部を備え、
   前記一対のバスバーは、前記複数のバッテリモジュールと前記コネクタ部とを電気的に接続する正極バスバー及び負極バスバーである、バッテリパック。
   

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