JP2023018197A - 電気接続箱及び電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減すると共に、組付け工数を低減してコストダウンを図ることができる電気接続箱及び電池パックを提供する。【解決手段】電池パック１は、バスバー１２を収容し、セルスタック４に固定される電気接続箱２を備える。バスバー１２は、電気接続箱２に収容された電子部品１１と電気的に接続して電気回路の一部を構成し、かつ可撓性を有する。バスバー１２は、さらに、電気接続箱２がセルスタック４に固定された固定状態において、セルスタック４側に向かう電池側端部４１がセルスタック４の終端電極３５Ａに直接接触するように形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、電気接続箱及び電池パックに関する。

従来、自動者等の車両に搭載され、ヒューズ、リレー等の電子部品を集約して内部に収容する電気接続箱（ジャンクションボックス、ヒューズボックス、リレーボックス等とも呼ばれる）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－９０２３４号公報

ところで、電気接続箱を電池に組み付けて固定する場合、例えば、電気接続箱に収容されたバスバーと電池の電極との間を、端子付きのワイヤハーネス（Ｗ／Ｈ）等を用いて接続しているが、部品点数が増加すると共に、組付け工数も余計にかかることから、改善の余地がある。

本発明は、部品点数を削減すると共に、組付け工数を低減してコストダウンを図ることができる電気接続箱及び電池パックを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電気接続箱は、少なくとも１つの電子部品を搭載し、電池に対して組み付けて固定されるモジュール本体と、前記モジュール本体に搭載され、前記電子部品と電気的に接続して電気回路の一部を構成し、かつ可撓性を有するバスバーと、を備え、前記バスバーは、前記モジュール本体が前記電池に固定された固定状態において、前記電池側に向かう電池側端部が前記電池の電極に直接接触するように形成される、ことを特徴とする。

本発明に係る電気接続箱及び電池パックによれば、部品点数を削減すると共に、組付け工数を低減してコストダウンを図ることができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係る電池パックの概略構成を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る電気接続箱の概略構成を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係る電気接続箱の概略構成を示す側面図である。

以下に、本発明に係る電気接続箱及び電池パックの実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記実施形態により本発明が限定されるものではない。すなわち、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれ、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

［実施形態］
本実施形態に係る電気接続箱及び電池パックを図１～図３を参照して説明する。電池パック１は、例えば、図示しない車両、特に、電気車両（ＥＶ）、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）等の、駆動源としてモータを用いる車両に搭載され、駆動源に電力を供給する電源となるものである。電池パック１は、セルスタック４と、電気接続箱２とを含んで構成される。

ここで、以下の説明において、図示のＸ方向は、電池パック１及び電気接続箱２の奥行き方向である。Ｙ方向は、電池パック１及び電気接続箱２の幅方向であり、奥行き方向と直交する方向である。Ｚ方向は、電池パック１及び電気接続箱２の上下方向であり、奥行き方向及び幅方向と直交する方向である。本実施形態における電池パック１及び電気接続箱２は、上下方向が鉛直方向と一致して、車両内空間部（不図示）に設置されている。以下の説明で用いる各方向は、特に断りのない限り、各部が相互に組み付けられ、電池パック１が車両に搭載された状態または電気接続箱２がセルスタック４に対して組み付けて固定された状態での方向として説明する。

セルスタック４は、複数の電池セル３１を積層して構成される。複数の電池セル３１は、セルスタック４に対する電気接続箱２の取り付け方向と同じ方向（ここでは奥行き方向）に積層されている。本実施形態のセルスタック４は、図１、図２に示すように、２つの電池セル群により構成される。各電池セル３１は、セル本体３２と、２つの電極（電極端子）３５とを備える。各電極３５は、外方に露出させた状態でセル本体３２の何れかの場所の外壁面に各々設けたものであって、一方が正極となり、他方が負極となる。複数の電極３５は、複数の電池セル３１が電気的に直列接続となるように、終端電極となる一対の終端電極３５Ａを残して、連結部材３６により接続されている。電池セル３１は、セル本体３２が方体を成しており、このセル本体３２の１つの外壁面に２つの電極３５を備えている。また、電極３５は、矩形の平板状に形成され且つ一方の平面がセル本体３２の外壁面に対向配置されている。セルスタック４は、複数の電極３５のうち、直列接続された複数の電池セル３１と電気接続箱２とを接続する一対の終端電極３５Ａを有する。一対の終端電極３５Ａは、セルスタック４を１つの電池と想定した場合、セルスタック４の外壁面のうち、上方向（電極側方向）の外壁面に位置する。

電気接続箱２は、例えば、コネクタ、ヒューズ、リレー、コンデンサ、及び電子制御ユニット等の電子部品１１を集約して内部に収容するものである。電気接続箱２は、ジャンクションボックス（Ｊ／Ｂ）、ヒューズボックス、リレーボックスなどとも呼ばれる場合があるが、本実施形態ではこれらを総称して電気接続箱２と呼ぶ。電気接続箱２は、モジュール本体１０と、電子部品１１と、バスバー１２とを含んで構成される。

モジュール本体１０は、複数の電子部品１１を搭載し、セルスタック４に対して組み付けて固定される部分である。モジュール本体１０は、例えば、絶縁性を有する樹脂材料等で構成される。モジュール本体１０は、電子部品１１及び複数のバスバーを収容可能であり、セルスタック４に固定可能な形状であれば、例えば、筐体であっても、樹脂モールドで電子部品等を保持するものあってもよい。電気接続箱２は、例えば、モジュール本体１０の外側に設けられた固定部５をセルスタック４の外壁面に接触させて、ボルトやナット等の締結部材で締結することによりセルスタック４側に固定される。なお、固定部５は、セルスタック４にモジュール本体１０を固定できるものであれば、どのような形態であってもよい。

バスバー１２は、モジュール本体１０に搭載され、電子部品１１と電気的に接続して電気回路の一部を構成し、かつ可撓性を有するものである。バスバー１２は、例えば、銅や銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金等の導電性を有する金属材料で形成される。バスバー１２は、母材である金属板に対してプレス加工や抜き加工、曲げ加工等を経て形成される。本実施形態におけるバスバー１２は、モジュール本体１０がセルスタック４に固定された固定状態において、セルスタック４側に向かう電池側端部４１がセルスタック４の終端電極３５Ａに直接接触するように形成される。電池側端部４１は、バスバー１２におけるモジュール本体１０の外部に露出した部分のうち、モジュール本体１０がセルスタック４に固定された固定状態において、終端電極３５Ａと電気的に接続する。電池側端部４１は、終端電極３５Ａに対して、ボルト等の締結部材により締結される。バスバー１２は、セルスタック４の一対の終端電極３５Ａに対応して２つ設けられている。２つのバスバー１２は、モジュール本体１０がセルスタック４に固定された固定状態において、電池側端部４１が同時に一対の終端電極３５Ａに接触するように形成される。バスバー１２は、バスバー本体２０と、接続部２１とを含んで構成される。

バスバー本体２０は、一部がモジュール本体１０の内部にあって、他の一部がモジュール本体１０の外部に露出しており、外部に露出している部分の一部が平板状に形成される。バスバー本体２０は、モジュール本体１０側に固定されるモジュール本体側端部４２を有する。モジュール本体側端部４２は、モジュール本体１０の外壁面１０ｂから外側に突出し、かつセルスタック４の上下方向のうち上方向（電極側方向）に向けて屈曲して延在している。この外壁面１０ｂは、モジュール本体１０がセルスタック４に固定された固定状態において、セルスタック４の外壁面と対向する外壁面の反対側に形成されたものである。バスバー本体２０は、屈曲部２２を介して接続部２１に連結されている。屈曲部２２は、モジュール本体１０を幅方向から見た場合、図３に示すように、上方向から奥行き方向の一方であるモジュール本体１０側に向けて略９０°の角度で屈曲している。バスバー本体２０は、モジュール本体側端部４２よりも接続部２１側において、可撓性を有する可撓部５１が設けられている。

可撓部５１は、モジュール本体１０がセルスタック４に固定された固定状態において、電池側端部４１と電極３５とが対向する対向方向に伸縮可能に形成される。この対向方向は、例えばセルスタック４の上下方向である（図３）。本実施形態の可撓部５１は、セルスタック４の奥行き方向において伸縮可能に形成されていてもよい。可撓部５１は、モジュール本体１０を幅方向から見た場合、図３に示すように、モジュール本体１０から外側に向けて膨らむように凸形状を有する。具体的には、可撓部５１は、モジュール本体１０を幅方向から見た場合、図３に示すように、Ｕ字状に形成される。可撓部５１は、バスバー本体２０の延在方向（上下方向）において、少なくともモジュール本体１０と接触しない位置に設けられる。

接続部２１は、モジュール本体１０がセルスタック４に固定された固定状態において、電池側端部４１からモジュール本体１０側に延在して形成され、屈曲部２２を介してバスバー本体２０に連結している。電池側端部４１は、接続部２１を幅方向から見た場合、図３に示すように、モジュール本体１０から外側に突出している部分である。接続部２１は、モジュール本体１０がセルスタック４に固定された固定状態において、電池側端部４１と電極３５とが対向する対向方向と直交する延在方向に延在する。この延在方向は、例えば、奥行き方向である。接続部２１は、モジュール本体１０の上方向側の外壁面１０ａに対して対向方向に対向する。

電気接続箱２は、セルスタック４に対して奥行き方向の一方である取付け方向に向けて、取り付けられ固定される。複数のバスバー１２の各接続部２１は、取付け方向に向けて延在しているので、セルスタック４に電気接続箱２を組み付ける際に、各電池側端部４１を同時に各終端電極３５Ａに接触させることができる。これにより、セルスタック４に対する電気接続箱２の組付け工程の一部を自動化することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態に係る電池パック１及び電気接続箱２は、バスバー１２を収容し、セルスタック４に固定される電気接続箱２を備える。バスバー１２は、電気接続箱２に収容された電子部品１１と電気的に接続して電気回路の一部を構成し、かつ可撓性を有する。バスバー１２は、さらに、電気接続箱２がセルスタック４に固定された固定状態において、セルスタック４側に向かう電池側端部４１がセルスタック４の終端電極３５Ａに直接接触するように形成される。

上記構成により、従来と比べて、端子付きのワイヤハーネス（Ｗ／Ｈ）等を用いることなく、バスバー１２のみを介して電子部品１１とセルスタック４の終端電極３５Ａとの間を電気的に接続することができ、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。また、バスバー１２と終端電極３５Ａとの間を端子付きのワイヤハーネス（Ｗ／Ｈ）等で接続する作業を削減することができ、組付け工数を減らすことができる。また、バスバー１２が可撓性を有するので、電池側端部４１と終端電極３５Ａとが対向する対向方向に収縮可能となり、セルスタック４に固定されるモジュール本体１０の組付け公差や、セルスタック４の終端電極３５Ａやバスバー本体２０の寸法ばらつきを吸収して、バスバー１２の電池側端部４１が終端電極３５Ａとの接触を確実に行うことができる。また、端子付きのワイヤハーネス（Ｗ／Ｈ）等を配索するスペースが不要となるので、電気接続箱２を配置するときの自由度を向上させることができる。

また、本実施形態に係る電池パック１及び電気接続箱２は、バスバー１２が、平板状のバスバー本体２０と、モジュール本体１０がセルスタック４に固定された固定状態にて、電池側端部４１からモジュール本体１０側に延在して形成され、かつバスバー本体２０に連結する接続部２１とを有する。接続部２１は、電池側端部４１を有し、固定状態にて、電池側端部４１と終端電極３５Ａとが対向する対向方向と直交する延在方向（奥行き方向）に延在する。バスバー本体２０は、モジュール本体１０に固定されるモジュール本体側端部４２を有し、モジュール本体側端部４２よりも接続部２１側に可撓性を有する可撓部５１が設けられる。可撓部５１は、対向方向に伸縮可能に形成される。これにより、モジュール本体１０がセルスタック４に固定された固定状態において、セルスタック４に固定されるモジュール本体１０の組付け公差や、セルスタック４の終端電極３５Ａやバスバー本体２０の寸法ばらつきを吸収し、バスバー１２の接続部２１における電池側端部４１と終端電極３５Ａとの接触をより確実に行うことが可能となる。

また、本実施形態に係る電池パック１及び電気接続箱２は、バスバー１２が、セルスタック４の各終端電極３５Ａに対応して複数設けられており、複数のバスバー１２は、モジュール本体１０がセルスタック４に固定された固定状態にて、電池側端部４１が同時に各終端電極３５Ａに接触するように形成される。これにより、モジュール本体１０がセルスタック４に固定された固定状態において、モジュール本体１０に対する終端電極３５Ａに公差があったとしても、当該公差の影響を受けることなく、各終端電極３５Ａに対して各バスバー１２を確実に接触させることができる。

なお、上記実施形態では、モジュール本体１０は、２つの電子部品１１を搭載しているが、これに限定されるものではない。モジュール本体１０は、１つの電子部品１１と搭載してもよいし、２つ以上の電子部品１１を搭載してもよい。また、複数の電子部品は、同じ種類のものであってもよいし、異なる種類のものであってもよい。

また、上記実施形態では、セルスタック４は、複数の電池セル３１を積層して構成されるが、これに限定されるものではない。例えば、単体の電池３であってもよい。

また、上記実施形態では、可撓部５１は、モジュール本体１０を幅方向から見た場合、Ｕ字状に形成されるが、これに限定されるものではない。例えば、可撓部５１は、モジュール本体１０を幅方向から見た場合、Ｖ字状に形成されていてもよいし、蛇腹状に形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、バスバー１２は、単一の部材で形成されているが、これに限定されず、複数のバスバーを板厚方向に積層して形成された積層バスバーであってもよい。また、バスバー１２全体が可撓性を有する場合、図３のバスバー１２Ａのように、例えばＵ字状の可撓部５１を有することなく形成してもよい。一方、バスバー１２が可撓部５１を有する場合には、バスバー１２全体が可撓性を有していなくともよい。

また、上記実施形態では、電池側端部４１は、終端電極３５Ａに対して、ボルト等の締結部材により締結されるが、これに限定されず、溶接等により接合されてもよい。

１ 電池パック
２ 電気接続箱
３ 電池
４ セルスタック
５ 固定部
１０ モジュール本体
１１ 電子部品
１２ バスバー
２０ バスバー本体
２１ 接続部
２２ 屈曲部
３１ 電池セル
３２ セル本体
３５ 電極
３５Ａ 終端電極
３６ 連結部材
４１ 電池側端部
４２ モジュール本体側端部
５１ 可撓部

Claims (4)

1. 少なくとも１つの電子部品を搭載し、電池に対して組み付けて固定されるモジュール本体と、
   前記モジュール本体に搭載され、前記電子部品と電気的に接続して電気回路の一部を構成し、かつ可撓性を有するバスバーと、を備え、
   前記バスバーは、
   前記モジュール本体が前記電池に固定された固定状態において、前記電池側に向かう電池側端部が前記電池の電極に直接接触するように形成される、
   ことを特徴とする電気接続箱。
2. 前記バスバーは、
   平板状のバスバー本体と、
   前記固定状態において、前記電池側端部から前記モジュール本体側に延在して形成され、かつ前記バスバー本体に連結する接続部と、を有し、
   前記接続部は、
   前記電池側端部を有し、前記固定状態において、前記電池側端部と前記電極とが対向する対向方向と直交する延在方向に延在し、
   前記バスバー本体は、
   前記モジュール本体に固定されるモジュール本体側端部を有し、
   前記モジュール本体側端部よりも前記接続部側に可撓性を有する可撓部が設けられ、
   前記可撓部は、
   少なくとも前記対向方向に伸縮可能に形成される、
   請求項１に記載の電気接続箱。
3. 前記バスバーは、
   前記電池の各電極に対応して複数設けられており、
   複数の前記バスバーは、
   前記固定状態において、前記電池側端部が同時に前記各電極に接触するように形成される、
   請求項１または２に記載の電気接続箱。
4. 複数の電池セルを積層して構成されるセルスタックと、
   少なくとも１つの電子部品を収容し、前記セルスタックに対して組み付けて固定される電気接続箱と、
   前記電気接続箱に収容され、前記電子部品と電気的に接続して電気回路の一部を構成し、かつ可撓性を有するバスバーと、を備え、
   前記バスバーは、
   前記電気接続箱が前記セルスタックに固定された固定状態において、前記セルスタック側に向かう電池側端部が複数の前記電池セルの終端電極に直接接触するように形成される、
   ことを特徴とする電池パック。

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