JP2025110760A - 導電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】低背化が可能な導電モジュールを提供する。
【解決手段】電池モジュールにおける一対の電池セルの電極端子に対して物理的且つ電気的に接続させるバスバ１０と、バスバを電池監視ユニットに電気接続させる回路導体が設けられた回路導体部品と、バスバを室内の収容完了位置に収容するバスバ収容部３１がバスバ毎に設けられた第１ケース３０と、回路導体部品を室内に収容する回路収容部４１が設けられた第２ケース４０と、を備え、バスバ収容部は、バスバと電極端子の接続箇所を空けて設けられ、かつ、収容完了位置でバスバが載せ置かれる底壁３２を有し、第１ケースは、バスバ収容部毎に設けた第１係合部３３を有し、第２ケースは、バスバ収容部毎に設け、底壁との間で収容完了位置のバスバを挟持するバスバ保持部４２と、バスバ収容部毎に設け、第１係合部と係合することでバスバ保持部をバスバの挟持位置に保つ第２係合部４３と、を有すること。
【選択図】図２

Description

本発明は、導電モジュールに関する。

導電モジュールは、複数の電池セルが配列された電池モジュールと電池セルの電池状態を監視する電池監視ユニットとの間を電気的に接続させる配線モジュールである。この導電モジュールは、その電池モジュールの１つ又は一対の電池セルの電極端子に対して物理的且つ電気的に接続させるバスバと、バスバを電池監視ユニットに電気接続させるバスバ毎の回路導体と、バスバを回路導体に対して物理的且つ電気的に接続させる電気接続部品と、これらを収容するケースと、を備える。この種の導電モジュールについては、例えば、下記の特許文献１に開示されている。

特開２０２０－１１９６５３号公報

ところで、ケースは、バスバ毎のバスバ収容部が形成されたバスバ収容部材を有しており、そのバスバ収容部のバスバ収容室に設けたバスバ保持部によってバスバを室内に止める。例えば、従来のバスバ保持部は、バスバ収容室の深さ方向で底壁に向けて延在させた片持ち梁形状の可撓部と、この可撓部における底壁側の自由端に設けた爪部と、を有するものである。このバスバ保持部は、その可撓部を撓ませながら爪部と底壁の間にバスバを入り込ませることによって、その間でバスバをバスバ収容室の室内に保持する。よって、従来のバスバ収容部材においては、そのバスバ保持部による保持機能を確保するために、バスバ収容室の深さをバスバの肉厚方向の体格に対して大きく取る必要がある。従って、従来の導電モジュールは、バスバ収容室の深さ方向でのバスバ収容部材の体格の小型化に限度があり、低背化を図る上で改善の余地がある。

そこで、本発明は、低背化が可能な導電モジュールを提供することを、その目的とする。

本発明は、複数の電池セルが配列された電池モジュールにおける一対の前記電池セルの電極端子に対して物理的且つ電気的に接続させるバスバと、前記バスバを電池監視ユニットに電気接続させる回路導体が設けられた回路導体部品と、前記バスバを室内の収容完了位置に収容するバスバ収容部が前記バスバ毎に設けられた第１ケースと、前記回路導体部品を室内に収容する回路収容部が設けられた第２ケースと、を備え、前記バスバ収容部は、前記バスバと前記電極端子の接続箇所を空けて設けられ、かつ、前記収容完了位置で前記バスバが載せ置かれる底壁を有し、前記第１ケースは、前記バスバ収容部毎に設けた第１係合部を有し、前記第２ケースは、前記バスバ収容部毎に設け、前記底壁との間で前記収容完了位置の前記バスバを挟持するバスバ保持部と、前記バスバ収容部毎に設け、前記第１係合部と係合することで前記バスバ保持部を前記バスバの挟持位置に保つ第２係合部と、を有することを特徴とする。

本発明に係る導電モジュールは、そのバスバ保持部と第１係合部と第２係合部を備えるバスバ保持構造を採っているので、バスバ収容部における室内の深さをバスバの肉厚方向の体格と同等の大きさにまで浅くできる。よって、この導電モジュールは、室内の深さ方向でバスバ収容部を小型化できるので、その深さ方向で第１ケースの小型化が可能になる。従って、本発明に係る導電モジュールは、低背化を図ることができる。

図１は、実施形態の導電モジュールを示す斜視図である。 図２は、実施形態の導電モジュールを示す分解斜視図である。 図３は、実施形態の導電モジュールを示す分解斜視図であり、カバー部材の組付け前の状態を表している。 図４は、バスバ保持構造について説明する分解斜視図である。 図５は、電池モジュールを示す斜視図である。

以下に、本発明に係る導電モジュールの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

［実施形態］
本発明に係る導電モジュールの実施形態の１つを図１から図５に基づいて説明する。

図１から図４の符号１は、本実施形態の導電モジュールを示す。この導電モジュール１は、複数の電池セルＢＣが配列された（例えば、１列に配列された）電池モジュールＢＭ（図５）に組み付け、この電池モジュールＢＭを電池監視ユニット（図示略）に電気接続させることによって、その電池監視ユニットに電池セルＢＣの電池状態を監視させる。この導電モジュール１は、電池モジュールＢＭと共に電池パックを構成する。電池パックとは、例えば、回転機を駆動源として備える車両（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle、ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle等）に搭載されるものであり、その回転機に対する給電等に供される。

電池セルＢＣは、セル本体ＢＣａと正負それぞれの電極端子ＢＣｂとを備える（図５）。ここで示す電池セルＢＣは、セル本体ＢＣａが６つの外壁面を持つ方体状に形成されている。そして、電池モジュールＢＭを成す複数の電池セルＢＣにおいては、その配列方向で隣り合うセル本体ＢＣａが１つの外壁面同士を向かい合わせにして配置されている。この電池モジュールＢＭは、それぞれの電池セルＢＣにおける一方の電極端子ＢＣｂが配列方向に沿って並べられた一方の電極端子群ＢＣｃと、それぞれの電池セルＢＣにおける他方の電極端子ＢＣｂが配列方向に沿って並べられた他方の電極端子群ＢＣｃと、を備える。

この例示では、それぞれの電池セルＢＣがセル本体ＢＣａの６つの外壁面の内の１つに正負それぞれの電極端子ＢＣｂを備えている（図５）。よって、電池モジュールＢＭにおいては、１つの平面（以下、「電極設置面」という。）の上に２つの電極端子群ＢＣｃが設けられている（図５）。

但し、電池セルＢＣとしては、図示しないが、セル本体ＢＣａの６つの外壁面の内の１つの外壁面に正極の電極端子ＢＣｂが設けられ、かつ、その内の別の１つの外壁面に負極の電極端子ＢＣｂが設けられたものも知られている。そして、このような電池セルＢＣを具備する電池モジュールＢＭにおいては、それぞれの電極端子群ＢＣｃが各々別の平面上に設けられる。その平面とは、先の例示の電池モジュールＢＭで側壁面と称した部分である。本実施形態の導電モジュール１は、斯様な電池モジュールＢＭについても適用対象にしている。

また、ここで示す電極端子ＢＣｂは、平板状に形成され、後述するバスバ１０を溶接等で物理的且つ電気的に接続させるものとする。但し、電極端子ＢＣｂは、雄螺子部を有する極柱形状に形成されたものであってもよい。

導電モジュール１は、電池モジュールＢＭにおける一対の電池セルＢＣの電極端子ＢＣｂに対して物理的且つ電気的に接続させるバスバ１０を備える（図１から図４）。

バスバ１０は、金属製の板状の導電部品であり、例えば、金属板を母材してプレス成形される。このバスバ１０は、一方の電極端子ＢＣｂに対して物理的且つ電気的に接続させる第１電気接続部１１と、他方の電極端子ＢＣｂに対して物理的且つ電気的に接続させる第２電気接続部１２と、これらを連結させた屈曲形状の連結部１３と、を有する（図１から図４）。

第１電気接続部１１と第２電気接続部１２は、同一平面上で矩形の平板状に形成され、隣り合う一対の電極端子ＢＣｂの配列方向（つまり、複数の電池セルＢＣの配列方向）で互いの辺部の間に隙間を空けて配置される。また、連結部１３は、第１電気接続部１１及び第２電気接続部１２の配列方向と第１電気接続部１１（第２電気接続部１２）の平面に対する垂線の方向ベクトルとに直交する方向の断面形状がコの字等のＵ字形状に形成され、第１電気接続部１１と第２電気接続部１２の隙間を埋める形で辺部同士を連結させる。この連結部１３においては、その直交方向に延在する溝部がＵ字形状の内側に形成されている。

更に、導電モジュール１は、バスバ１０を電池監視ユニットに電気接続させる回路導体（図示略）が設けられた回路導体部品２０を備える（図２及び図３）。そして、この導電モジュール１は、対になるバスバ１０と回路導体に対して物理的且つ電気的に接続させ、このバスバ１０と回路導体を電気的に接続させるバスバ１０毎の電気接続部品（図示略、例えば、端子金具や電線等の導電部品）を備える。

回路導体部品２０としては、例えば、回路導体としての導体パターンがバスバ１０毎に形成されたフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）、回路導体としての導体パターンがバスバ１０毎に形成されたリジッド基板、回路導体としての芯線を備えるバスバ１０毎の電線等が用いられる。ここでは、回路導体部品２０としてフレキシブルプリント回路基板を用いている。

導電モジュール１は、バスバ１０を室内の収容完了位置に収容するバスバ収容部３１がバスバ１０毎に設けられた第１ケース３０と、回路導体部品２０を室内に収容する回路収容部４１が設けられた第２ケース４０と、を備える（図１から図４）。この第１ケース３０と第２ケース４０は、合成樹脂等の絶縁性材料で成形される。

第１ケース３０は、バスバ１０毎のバスバ収容部３１が形成されたバスバ収容部材３０Ａを有する（図１から図４）。この第１ケース３０においては、バスバ１０毎のバスバ収容部３１が複数の電池セルＢＣの配列方向に沿って配列される。この第１ケース３０は、それぞれのバスバ収容部３１の室内を収容完了位置のバスバ１０と一緒に覆うカバー部材を有するものであってもよい。

バスバ収容部３１は、複数の電池セルＢＣの配列方向で間隔を空けて対向配置された一対の第１側壁３１ａと、収容完了位置のバスバ１０における連結部１３の延在方向で間隔を空けて対向配置された一対の第２側壁３１ｂと、を有する角環形状に形成されている（図２）。

このバスバ収容部３１は、バスバ１０と電極端子ＢＣｂの接続箇所を空けて設けられ、かつ、収容完了位置でバスバ１０が載せ置かれる底壁３２を有する（図２）。この底壁３２は、一対の第２側壁３１ｂを連結させる連結壁であり、バスバ１０が収容完了位置のときに、連結部１３におけるＵ字形状の内側の溝部に入り込ませる。そして、この底壁３２には、バスバ１０が収容完了位置のときに、連結部１３の溝底が載せ置かれる。

このバスバ収容部３１においては、その角環形状の軸方向で底壁３２に向けてバスバ１０が挿入される。

第２ケース４０は、回路収容部４１が形成された回路収容部材４０Ａと、回路収容部４１における回路導体部品２０の挿入口４１ａを覆うカバー部材４０Ｂと、を有する（図１から図４）。この第２ケース４０においては、回路収容部材４０Ａとカバー部材４０Ｂを組み付けることによって、そのカバー部材４０Ｂで回路収容部４１の挿入口４１ａを覆う。

第２ケース４０は、その回路収容部材４０Ａとカバー部材４０Ｂがそれぞれに個別の部品として用意されたものであってもよく、その回路収容部材４０Ａとカバー部材４０Ｂがヒンジ等を介した１つの部品として成形されたものであってもよい。

この第２ケース４０は、複数の電池セルＢＣの配列方向とバスバ収容部３１における底壁３２に向けたバスバ１０の挿入方向とに直交する方向で、バスバ収容部材３０Ａに隣設させる（図１から図３）。

この導電モジュール１においては、第１ケース３０のバスバ収容部材３０Ａと第２ケース４０の回路収容部材４０Ａがそれぞれに個別の部品として用意されたものであってもよく、そのバスバ収容部材３０Ａと回路収容部材４０Ａが連結部等を介した１つの部品として成形されたものであってもよい。

ここで、この導電モジュール１においては、第２ケース４０のカバー部材４０Ｂを利用して、第１ケース３０のバスバ収容部材３０Ａにおける収容完了位置のバスバ１０をバスバ収容部３１の室内に保持する。

先ず、第１ケース３０は、バスバ収容部３１毎に設けた第１係合部３３を有している（図１から図４）。バスバ収容部材３０Ａには、このバスバ収容部３１毎の第１係合部３３についても形成されている。次に、第２ケース４０は、バスバ収容部３１毎に設け、バスバ収容部３１の底壁３２との間で収容完了位置のバスバ１０を挟持するバスバ保持部４２と、バスバ収容部３１毎に設け、第１係合部３３と係合することでバスバ保持部４２をバスバ１０の挟持位置に保つ第２係合部４３と、を有している（図１から図４）。このバスバ保持部４２と第２係合部４３は、カバー部材４０Ｂに設けている。

具体的に、バスバ保持部４２は、カバー部材４０Ｂからバスバ収容部３１側に向けて突出させた片持ち梁形状に形成されている（図１から図４）。このバスバ保持部４２は、収容完了位置のバスバ１０における連結部１３の延在方向で且つバスバ収容部３１の底壁３２の延在方向に沿って突出させている。

第２係合部４３は、このバスバ保持部４２の自由端と固定端に各々設けられる（図２から図４）。バスバ収容部３１は、そのバスバ保持部４２の自由端の第２係合部４３と対になる第１係合部３３と、バスバ保持部４２の固定端の第２係合部４３と対になる第１係合部３３と、を有する（図１から図４）。例えば、第２係合部４３は、バスバ保持部４２から突出させた片部４３ａと、この片部４３ａの壁面から突出させた爪部４３ｂと、を有する（図４）。第１係合部３３は、この第２係合部４３を環内に挿入させ、その環内から抜け出させた爪部４３ｂを引っ掛けて、第２係合部４３を環内に保持させる角環形状に形成されている。

この導電モジュール１においては、バスバ１０をバスバ収容部３１に収めた状態で回路収容部材４０Ａとカバー部材４０Ｂを組み付け、かつ、そのカバー部材４０Ｂにおけるバスバ保持部４２の自由端側と固定端側で第１係合部３３と第２係合部４３を係合させる。これにより、この導電モジュール１においては、バスバ１０の連結部１３がバスバ収容部３１の底壁３２とバスバ保持部４２とで挟持され、このバスバ１０がバスバ収容部３１に収容完了位置で保持される。

本実施形態の導電モジュール１は、このようなバスバ保持構造を採っているので、バスバ収容部３１における室内の深さをバスバ１０の肉厚方向の体格と同等の大きさにまで浅くできる。よって、この導電モジュール１は、室内の深さ方向でバスバ収容部３１を小型化できるので、その深さ方向で第１ケース３０の小型化が可能になる。従って、本実施形態の導電モジュール１は、低背化を図ることができる。例えば、先にも示したが、従来の導電モジュールのバスバ保持部は、バスバ収容部の室内の深さ方向に延在させた片持ち梁形状の可撓部を有しており、可撓部を撓ませながら先端の爪部と底壁の間にバスバを入り込ませる。一方、本実施形態のバスバ保持部４２は、バスバ収容部３１の室内の深さに影響を与えるものではない。よって、本実施形態の導電モジュール１は、従来の導電モジュールよりも体格の小型化を図ることができる。

また、従来のバスバ保持構造は、金属製のバスバを合成樹脂製の可撓部に摺動させながら、このバスバによって可撓部を撓ませる。よって、従来のバスバ保持部は、可撓部に対するバスバの攻撃性を緩和させるべく、可撓部を延在方向に延ばすなどして、バスバと可撓部との間に作用する荷重を軽減させている。但し、この従来バスバ保持部は、可撓部の延長に伴って、バスバに対する保持力が低下してしまう。一方、本実施形態のバスバ保持構造は、合成樹脂製の第１係合部３３と合成樹脂製の第２係合部４３とを係合させることによって、バスバ保持部４２とバスバ収容部３１の底壁３２でバスバ１０に対して挟持力を発生させる。つまり、本実施形態のバスバ保持構造は、第１係合部３３、第２係合部４３やバスバ保持部４２に対してバスバ１０を摺り動かすことなく、このバスバ１０を保持することができる。従って、本実施形態の導電モジュール１は、従来の導電モジュールと比較して、バスバ保持構造の耐久性を向上させ、かつ、バスバ１０に対する保持力を向上させることができる。

ところで、本実施形態の導電モジュール１においては、対になるバスバ１０と回路導体を電気的に接続させる電気接続部品について、これをバスバ１０とバスバ保持部４２との間に通してもよい。この場合、例えば、バスバ保持部４２は、その電気接続部品を介してバスバ１０を挟持するべく、バスバ収容部３１の底壁３２に載せ置かれたバスバ１０との間に電気接続部品を介在させる間隙を空けて配置される。そして、第２係合部４３は、バスバ保持部４２の自由端に設ける。この場合の第２係合部４３は、電気接続部品をバスバ１０とバスバ保持部４２との間に通すため、バスバ保持部４２の固定端に設けない。よって、バスバ収容部３１は、バスバ保持部４２の自由端の第２係合部４３と対になる第１係合部３３を有する一方、バスバ保持部４２の固定端の第２係合部４３と対になる第１係合部３３を有していない。

この導電モジュール１においては、例えば、バスバ１０の連結部１３に電気接続部品を溶接して、これらを物理的且つ電気的に接続させる。この導電モジュール１においては、バスバ１０をバスバ収容部３１に収め、かつ、そのバスバ１０の連結部１３に電気接続部品を溶接した状態で、回路収容部材４０Ａとカバー部材４０Ｂを組み付ける。そして、この導電モジュール１においては、カバー部材４０Ｂにおけるバスバ保持部４２の自由端側で第１係合部３３と第２係合部４３を係合させる。これにより、この導電モジュール１においては、バスバ１０の連結部１３と電気接続部品がバスバ収容部３１の底壁３２とバスバ保持部４２とで挟持される。よって、この導電モジュール１においては、バスバ１０がバスバ収容部３１に収容完了位置で保持され、かつ、バスバ１０の連結部１３と電気接続部品との溶接箇所がバスバ保持部４２で覆い隠される。従って、この導電モジュール１においては、先に示した効果だけでなく、バスバ１０の連結部１３と電気接続部品との間の溶接痕の露出を防ぐことができる。

１ 導電モジュール
１０ バスバ
２０ 回路導体部品
３０ 第１ケース
３０Ａ バスバ収容部材
３１ バスバ収容部
３２ 底壁
３３ 第１係合部
４０ 第２ケース
４０Ａ 回路収容部材
４０Ｂ カバー部材
４１ 回路収容部
４１ａ 挿入口
４２ バスバ保持部
４３ 第２係合部
ＢＣ 電池セル
ＢＣｂ 電極端子
ＢＭ 電池モジュール

Claims (4)

1. 複数の電池セルが配列された電池モジュールにおける一対の前記電池セルの電極端子に対して物理的且つ電気的に接続させるバスバと、
   前記バスバを電池監視ユニットに電気接続させる回路導体が設けられた回路導体部品と、
   前記バスバを室内の収容完了位置に収容するバスバ収容部が前記バスバ毎に設けられた第１ケースと、
   前記回路導体部品を室内に収容する回路収容部が設けられた第２ケースと、
   を備え、
   前記バスバ収容部は、前記バスバと前記電極端子の接続箇所を空けて設けられ、かつ、前記収容完了位置で前記バスバが載せ置かれる底壁を有し、
   前記第１ケースは、前記バスバ収容部毎に設けた第１係合部を有し、
   前記第２ケースは、前記バスバ収容部毎に設け、前記底壁との間で前記収容完了位置の前記バスバを挟持するバスバ保持部と、前記バスバ収容部毎に設け、前記第１係合部と係合することで前記バスバ保持部を前記バスバの挟持位置に保つ第２係合部と、を有することを特徴とした導電モジュール。
2. 前記第１ケースは、前記バスバ毎の前記バスバ収容部と前記バスバ収容部毎の前記第１係合部が形成されたバスバ収容部材を有し、
   前記第２ケースは、前記回路収容部が形成された回路収容部材と、前記回路収容部における前記回路導体部品の挿入口を覆うカバー部材と、を有し、
   前記バスバ保持部と前記第２係合部は、前記カバー部材に設けることを特徴とした請求項１に記載の導電モジュール。
3. 前記第２ケースは、複数の前記電池セルの配列方向と前記バスバ収容部における前記底壁に向けた前記バスバの挿入方向とに直交する方向で、前記バスバ収容部材に隣設させ、
   前記バスバ保持部は、前記カバー部材から前記バスバ収容部側に向けて突出させた片持ち梁形状に形成され、
   前記第２係合部は、前記バスバ保持部の自由端と固定端に各々設け、
   前記バスバ収容部は、前記バスバ保持部の自由端の前記第２係合部と対になる前記第１係合部と、前記バスバ保持部の固定端の前記第２係合部と対になる前記第１係合部と、を有することを特徴とした請求項２に記載の導電モジュール。
4. 対になる前記バスバ及び前記回路導体に対して物理的且つ電気的に接続させ、前記バスバと前記回路導体を電気的に接続させる前記バスバ毎の電気接続部品を備え、
   前記第２ケースは、複数の前記電池セルの配列方向と前記バスバ収容部における前記底壁に向けた前記バスバの挿入方向とに直交する方向で、前記バスバ収容部材に隣設させ、
   前記バスバ保持部は、前記カバー部材から前記バスバ収容部側に向けて突出させた片持ち梁形状に形成され、かつ、前記電気接続部品を介して前記バスバを挟持するべく、前記底壁に載せ置かれた前記バスバとの間に前記電気接続部品を介在させる間隙を空けて配置され、
   前記第２係合部は、前記バスバ保持部の自由端に設け、
   前記バスバ収容部は、前記バスバ保持部の自由端の前記第２係合部と対になる前記第１係合部を有することを特徴とした請求項２に記載の導電モジュール。