JP6134196B2 - バスバモジュール及び電源装置 - Google Patents

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Description

本発明は、バスバモジュール及び電源装置に係り、特に、複数の電池を直列に接続するためのバスバモジュールと、当該バスバモジュールを有する電源装置に関する。
例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリット自動車などには、前記電動モータの駆動源として上記電源装置が搭載されている。この電源装置には、特許文献1に記載されたようなバスバモジュールが用いられている。
図3に示すバスバモジュール101は、一端に正の電極、他端に負の電極を有する電池を交互に逆向きに重ね合わせて形成した電池集合体(図示しない)に取り付けられて、重ね合わせた電池同士を直列に接続するものである。バスバモジュール101は、前記電池集合体の互いに隣接する前記電池の電極同士を接続することでこれら複数の電池を直列に接続する複数のバスバ103と、各バスバ103に接続されて前記電池の電圧を検出する複数の端子104と、各端子104に接続された複数の電線105と、これらを収容した合成樹脂製のプレート106と、を有している。
プレート106は、各バスバ103と各バスバ103に重ねて接続された端子104を収容し、複数の電池の重なり方向(矢印Y方向)に沿って並べられた複数の第1収容部120と、複数の第1収容部120の並び方向と平行な直線上に並べられることで各端子104に接続された複数の電線105を収容可能な樋形状の電線収容溝140を構成する複数の第2収容部140Aと、互いに隣接する第1収容部120間の間隔を変更させることでバスバ103と電極との位置ずれを調整する複数の第1ピッチ調整ヒンジ130と、互いに隣接する第2収容部140A間の間隔を変更させる複数の第2ピッチ調整ヒンジ150と、電線収容溝140に複数の第1収容部120の並び方向に沿って間隔をあけて配置されるとともに互いの間に第2ピッチ調整ヒンジ150を位置付ける位置に対をなして配置され、複数の電線105を固定する複数対の固定部107と、を一体に有している。
このような従来のバスバモジュール101は、電線105の余長を吸収するためのピッチ調整ヒンジ130、150に加えて、電線収容溝140内で電線105を蛇行させ、固定部107で固定することで、電線105の余長部分を吸収していた。
特開2010−170884号公報
近年、バスバモジュール101は、車両の高電圧化に対応するために接続される電池の数が多くなるに伴って、累積公差(各電池毎の公差が累積して生じる公差)が大きくなる傾向にあった。このため、上述した従来のバスバモジュール101には、各バスバ103と各電極との位置ずれを調整するピッチ調整ヒンジ130、150が設けられ、電池集合体に累積公差が生じてプレート106が引き伸ばされた場合に備えて端子104に接続された電線105に予め余長、即ちたるみ、を持たせておく必要があった。
また、各電線105には、配索される際に、曲げ癖が付けられるなど引き回されることでうねりが生じることがあり、このうねりを有する電線105を複数本束ねて、電線収容溝140内に収容させる場合には、電線収容溝140の溝幅方向を、全長に亘って予め大きく設定しておく必要があった。
さらに、従来のバスバモジュール101は、電線収容溝140内で、電線105を蛇行させて、電線105の余長部分を吸収していたから、電線105を蛇行可能なように、電線収容溝140の溝幅寸法を全長に亘って予め大きく設定したり、蛇行させた電線105を固定するための固定部107を設ける必要があり、電線収容溝140の溝幅方向に大型化する傾向にあった。
本発明は、電線を配索させる配索溝の溝幅方向の小型化を図りつつ、配索溝内を配索された電線の余長部分を吸収できるバスバモジュール及び電源装置を提供することを目的とする。
請求項1記載の本発明は、各電極が直線上に並ぶように配列された複数の電池のうち隣接する電池の電極同士を接続することでこれら複数の電池を直列に接続する複数のバスバと、前記各バスバに接続される端子と、前記複数のバスバ及び、前記複数の端子を収容するケースと、を備えたバスバモジュールであって、前記ケースが、前記電池の配列方向に沿って設けられて、前記端子に接続される電線を前記配列方向に沿って配索させる配索溝と、前記配索溝に並設されて、前記各バスバ及び前記各端子を収容する複数の収容部と、前記配索溝の開口を覆うカバーと、前記カバーに係止することにより、前記配索溝の開口を覆った状態を維持する係止受け部と、を備え、前記配索溝には、一部の溝幅寸法が、他の部分の溝幅寸法よりも大きくなるように膨出して形成されて、前記電線の余長部分を吸収する吸収部が設けられ前記吸収部は、該収容部側に膨出して形成され、前記係止受け部が、前記配索溝と前記収容部を区画する壁の前記収容部側の面において、前記吸収部と前記配列方向に並ぶ位置に設けられていることを特徴とするバスバモジュールである。
請求項記載の本発明は、正極及び負極が交互に逆向きに重ね合わされた複数の電池か
ら構成された電池集合体と、請求項1に記載されたバスバモジュールと、を備えたことを特徴とする電源装置である。
請求項1、記載の本発明によれば、ケースには、電池の配列方向に沿って設けられて、端子に接続される電線を配列方向に沿って配索させる配索溝が設けられ、配索溝には、一部の溝幅寸法が、他の部分の溝幅寸法よりも大きくなるように膨出して形成されて、電線の余長部分を吸収する吸収部が設けられているから、電線の余長部分を収容する場所が規定されることとなり、従来技術のように、電線を蛇行可能なように、電線収容溝の溝幅寸法を全長に亘って予め大きく設定したり、蛇行させた電線を固定するための固定部を設ける必要がなくなって、バスバモジュールの小型化を図りつつ、配索溝内を配索された電線の余長部分を吸収することができる。
また、配索溝に並設されて、各バスバ、及び、各端子を収容する収容部を備え、吸収部は、収容部側に膨出して形成されているから、吸収部が配索溝の収容部から離れる方向に膨出されることがなくなり、よって、より一層、バスバモジュールの小型化を図りつつ、配索溝内を配索された電線の余長部分を吸収できる。
また、吸収部は、配索溝と収容部との間に設けられ、配索溝には、該配索溝の開口を覆うカバーに係止することにより、配索溝の開口を覆った状態が維持される係止受け部が設けられ、係止受け部が、吸収部と配列方向に並ぶ位置に設けられているから、バスバモジュールの小型化を図りつつ、配索溝の開口を覆った状態が維持させる構造を実現できる。
本発明の一実施の形態にかかる電源装置の分解斜視図である。 前記電源装置を構成するバスバモジュールの組み立て作業する様子を示す斜視図である。 従来のバスバモジュールを示す平面図である。
以下、本発明の一実施の形態にかかるバスバモジュール及び電源装置を図1、図2を参照して説明する。
図1に示すように、バスバモジュール1は、同図に示す電池集合体2の上面に取り付けられて電源装置10を構成するものである。この電源装置10は、電動モータを用いて走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車などに搭載され、前記電動モータに電力を供給するものである。
電池集合体2は、図1に示すように、複数の電池20と、これら複数の電池20を互いに重ねて固定する固定部材(図示しない)と、を有している。また、各電池20は、箱型の筐体内に電解液が充填された電池本体21と、この電池本体21の一方の側面及び、他方の側面からそれぞれ突出した正極22(「電極」の一例)及び負極23(「電極」の一例)と、を有している。これら正極22及び負極23は、それぞれ、導電性の金属により円柱状に形成されており、その外周面には、ナット2Aと螺合するネジ溝が形成されている。
さらに、複数の電池20には、これら電池20の重なり方向に沿って正極22及び負極23が直線上に交互に並ぶように二列に配列されている。ここで、図1中の矢印Yは、複数の電池20の配列方向、及びバスバモジュール1の長手方向を示し、矢印Xは、バスバモジュール1の幅方向、及び後述する配索溝8の溝幅方向を示し、矢印Zは、バスバモジュール1の高さ方向を示している。また、本明細書では、バスバモジュール1の高さ方向を、上下方向と記す場合がある。
バスバモジュール1は、前述した複数の電池20を直列接続するものであり、図1に示すように、互いに隣り合う電池20の正極22と負極23とを接続することで複数の電池20を直列に接続する複数のバスバ3と、各バスバ3に電気的に接続されて各電池20の電圧を検出する複数の電圧検出用端子4(「端子」の一例)と、各電圧検出用端子4に接続される複数の電圧検出線5(「電線」の一例)と、これら複数のバスバ3、複数の電圧検出用端子4、及び複数の電圧検出線5を収容するケース6と、を有している。バスバモジュール1は、複数の電池20のうち両端に位置するとともに互いに異なる極性の電極に前記電動モータが接続されて、当該電動モータに電力を供給する。
複数のバスバ3は、それぞれ、金属板にプレス加工等が施されて得られるものであり、図1に示すように、長方形板状の金属板に、互いに隣り合う電極の正極22及び負極23を挿入する一対の貫通孔3aが形成された構成である。このバスバ3は、一対の貫通孔3aに挿入した正極22及び負極23にナット2Aが螺合されることで、これら正極22及び負極23に固定されるとともに電気的に接続される。
複数の電圧検出用端子4は、それぞれ、金属板にプレス加工等が施されて得られるものであり、図1に示すように、矩形板状の端子本体41と、この端子本体41に連続して形成されて端子本体41と電圧検出線5とを接続させる図示しない電線接続部と、を備えている。端子本体41には、その中央に貫通孔4aが形成されている。各電圧検出用端子4は、その貫通孔4a内に電池20の正極22又は負極23のいずれか一方が挿入されるとともに各バスバ3に重ねられて、各バスバ3と電気的に接続されるとともに、その電線接続部で電圧検出線5と電気的に接続される。
ケース6は、電池集合体2の上面と略等しい略長方形に形成されており、電池集合体2の上面に重ねられる。ケース6は、図2にも示すように、各バスバ3とこのバスバ3に重ねられた各電圧検出用端子4とをそれぞれ収容可能な箱状に形成されかつ矢印Y方向に沿って直線上に連結された複数のバスバ収容部7「(収容部)の一例」と、複数のバスバ収容部7の並び方向と平行な直線上に並設して設けられて電圧検出用端子4に接続された電圧検出線5を矢印Y方向に配索させる樋状の配索溝8と、各バスバ収容部7の開口縁部にヒンジ90を介して回動自在に連結されて、配索溝8の開口の一部を覆う覆い位置と、配索溝8の開口全部を露出する露出位置と、に回動自在な回動部9と、を備えて構成されている。
複数のバスバ収容部7は、それぞれ、内側にバスバ3を取り囲む周壁7Aと、周壁7Aの矢印Y方向の中央部において、矢印X方向の一端から他端まで連続して設けられて表面上にバスバ3を載置させる基壁7Bと、を備えている。また、バスバ収容部7は、基壁7Bの矢印Y方向の両側が、電池20の電極22、23を挿通させるために開口している。
周壁7Aは、バスバモジュールの長手方向(矢印Y方向)に対向するとともに、配索溝8に連続された一対の側壁70、71と、一対の側壁70、71に連続された連続壁72と、を備えている。連続壁72には、内面に、基壁7B上に載置されたバスバ3を係止する係止爪73Aと、基壁7B上に載置されたバスバ3に重ねられた電圧検出用端子4を係止する係止爪73Bと、が設けられている。係止爪73Aは、矢印Y方向の一方側に設けられ、係止爪73Bは、係止爪73Aの矢印Y方向の他方側に設けられている。
配索溝8は、図2に示すように、バスバ収容部7の基壁7Bと同一平面に連続して形成されて表面上に電圧検出線5を載置する底壁80と、底壁80の幅方向(矢印X方向)の両縁から立設して形成された一対の立設壁81、82と、で構成された内部空間のことである。一対の立設壁81、82の高さ寸法は、周壁7Aの高さ寸法よりも大きく形成され、一対の立設壁81、82(配索溝8)は、その頂部が、周壁7A(バスバ収容部7)の頂部よりも高い位置に設けられている。
一対の立設壁81、82のうち、バスバモジュールの幅方向(矢印X方向)のバスバ収
容部7側の一方の立設壁81(「壁」の一例)には、バスバ収容部7から導出された電圧検出線5を配索溝8の内部に導入させる導入口83が設けられている。導入口83は、ヒンジ90の矢印X方向に延長された位置に設けられている。さらに、一方の立設壁81には、導入口83の矢印Y方向の一方側に隣接した位置に、後述する回動部9のカバーロック部94にカバーロック部94されて、回動部9のカバー91を配索溝8の開口を覆う覆い位置で維持させるためのカバーロック受け部84(「係止受け部」の一例)が設けられている。
カバーロック受け部84は、図2に示すように、一方の立設壁81の外面の上端から下方に間隔をあけた位置に設けられている。このカバーロック受け部84は、上下方向(矢印Z方向)に貫通する枠状に形成されていて、枠状のカバーロック受け部84を構成する壁部のうち、矢印X方向の立設壁81側の壁部の下端に、回動部9のカバーロック部94がロックするように構成されている。
さらに、配索溝8には、図2に示すように、導入口83の矢印Y方向の他方側に隣接した位置に、電線5の余長部分を収容する余長収容部86(「吸収部」の一例)が設けられている。余長収容部86は、配索溝8の底壁80の外縁の一部がバスバ収容部7側に延長された延長部8Aと、他方の立設壁81の一部が膨出されて形成されているとともに、延長部8Aの外縁に連続された膨出壁8Bと、を備えて構成されている。延長部8Aは、底壁80の矢印Y方向に沿う外縁に平行な辺を有する台形状に形成されている。
他方の立設壁82には、配索溝8からカバー91に向かって上方に突出して形成された突出部85が設けられている。突出部85は、配索溝8の導入口83の矢印X方向に延長された位置に設けられている。
回動部9は、図2に示すように、矢印Y方向を中心として180度回動自在にバスバ収容部7に連結されている。回動部9は、配索溝8の開口の一部を覆うカバー91と、ヒンジ90に連続されるとともにカバー91と平行に設けられた平行部92と、平行部92に連続されてカバー91に向かって立ち上がる立ち上がり部93と、平行部92に連続して設けられたカバーロック部94と、が設けられている。カバー91、平行部92、及び立ち上がり部93は、矢印X方向に沿って直線上に並んで設けられ、導入口83の開口を覆う位置に設けられている。カバーロック部94は、これらのカバー91、平行部92、及び立ち上がり部93の矢印Y方向の一方側に設けられている。カバー91、平行部92、及び立ち上がり部93の矢印Y方向の寸法は、導入口83の矢印Y方向の寸法よりも僅かに大きく形成されているとともに、バスバ3の一対の貫通孔3a間の寸法(電池20の電極22、23間の寸法)よりも小さくなるように形成されている。
ヒンジ90は、バスバ収容部7の連続壁72と平行部92との間に、連続壁72及び平行部92に一体に設けられている。このヒンジ90は、撓み易くするために、平行部92よりも幅狭に形成され、かつ、薄肉に形成されている。
カバー91は、矩形板状に形成されていて、その矢印X方向の寸法が、配索溝8の矢印X方向の寸法(他の部分の溝幅寸法)よりも大きくなるように形成されている。
平行部92は、矩形板状に形成されていて、その矢印X方向の寸法が、バスバ収容部7の矢印X方向の寸法と略等しくなるように形成されている。この平行部92には、矢印Y方向の一方側にカバーロック部94が設けられ、矢印Y方向の他方側に電圧検出用端子4に接続された電圧検出線5の移動を規制する規制片95が設けられている。
カバーロック部94は、平行部92の立ち上がり部93側(矢印X方向側)の端部の、矢印Y方向の一方側の端部から矢印Y方向の一方側に延在して形成された延在部96と、カバー91が配索溝8の開口を覆った状態で、延在部96からバスバ収容部7のカバーロック受け部84内に向かって突出し、かつ、カバーロック受け部84内に挿入される板状の挿入部97と、挿入部97から突出して設けられ、カバーロック受け部84に係止される爪部(図示しない)と、を備えている。
規制片95は、平行部92の立ち上がり部93側(矢印X方向側)の端部の、矢印Y方向の他方側の端部に設けられ、平行部92からバスバ収容部7の基壁7Bに向かって突出して基壁7Bに当接するように形成されている。また、規制片95は、カバー91が配索溝8の開口を覆った状態で、導入口83の矢印Y方向の他方側の開口縁に当接するように形成されている。
立ち上がり部93は、カバー91から平行部92までの長手寸法が、配索溝8の頂部とバスバ収容部7の頂部との寸法差に、突出部85の最も大きい出寸法(矢印Z方向の寸法)を加算した寸法と、略等しくなるように形成されている。
続いて、上記構成の電源装置10の組み立て手順を、図2を参照して説明する。まず、バスバ3、電圧検出用端子4、ケース6などを別々に製造しておく。そして、各バスバ3をケース6の各バスバ収容部7に押し込んで係止爪73Aで係止する。さらに、バスバ3に電圧検出用端子4を重ねるようにバスバ収容部7に押し込んで係止爪73Bで係止する。バスバ収容部7に設けられた基壁7B側の開口とバスバ3に設けられた一対の貫通孔3aとが重なるとともに、バスバ収容部7、及びバスバ3の一対の貫通孔3aのうち一方に電圧検出用端子4に設けられた貫通孔4aが重なる。さらに、各電圧検出用端子4に各電圧検出線5の一端部を接続する。各電圧検出線5の他端側を、導入口83内に挿入させて、配索溝8内に配索させる。
ここで、電圧検出線5の長さは、公差範囲内の最大寸法に形成された電池集合体2に対応して設けられたケース6に位置付けられた電圧検出用端子4と、電圧検出用回路と、に接続可能な長さを有して形成されているが、例えば、バスバモジュール1が、公差範囲内の最小寸法に形成された電池集合体2に接続される場合には、電圧検出線5に余長部分が生じることになる。このような場合にあっても、本発明のバスバモジュール1には、余長収容部86が設けられているから、余長収容部86に電圧検出線5の余長部分を収容することで、この余長部分を吸収させることができる。
そして、回動部9を図2(A)に示す開位置から、180度回動させて図2(B)に示す閉位置に位置付ける。すると、規制片95がバスバ収容部7の基壁7Bに当接する。また、カバーロック部94がカバーロック受け部84内に進入して、爪部がカバーロック受け部84の下端にロックされる。さらに、カバー91が、突出部85の頂部に接触されて、配索溝8の開口の一部が覆われる。こうして、バスバモジュール1の組み立てが完了する。
上述した手順で組み立てられたバスバモジュール1は、電池集合体2の上面に重ねられ、ケース6の基壁7B側の開口、バスバ3の貫通孔3a、電圧検出用端子4の貫通孔4aを挿入された正極22、及び負極23にナットが螺合され、電池20の電極22、23、バスバ3及び電圧検出線5が電気的に接続されて、電源装置10の組み立てが完了する。
上述した実施形態によれば、バスバモジュール1に、余長収容部86が設けられているから、電圧検出線5の余長部分を配索溝8の全体に亘って収容して吸収させるのではなく、電圧検出線5の余長部分を収容する場所が規定されることになるから、バスバモジュール1の配索溝8の溝幅方向(矢印X方向)の小型化を図りつつ、配索溝8内を配索された電圧検出線5の余長部分を吸収することができる。
以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではない。上述した実施形態では、余長収容部86は、配索溝8からバスバ収容部7側のみに膨出して形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。余長収容部86は、配索溝8からバスバ収容部7の反対側のみに膨出して形成されていてもよいし、配索溝8からバスバ収容部7側、及び、バスバ収容部7の反対側の両方に膨出して形成されていてもよい。
なお、前述した各実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は実施形態に実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明のバスバモジュール1の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。
1 バスバモジュール
10 電源装置
2 電池集合体
3 バスバ
4 電圧検出用端子(「端子」の一例)
5 電圧検出線(「電線」の一例)
6 ケース
8 配索溝
86 余長収容部(「吸収部」の一例)
Y 配列方向

Claims (2)

  1. 各電極が直線上に並ぶように配列された複数の電池のうち隣接する電池の電極同士を接続することでこれら複数の電池を直列に接続する複数のバスバと、
    前記各バスバに接続される端子と、
    前記複数のバスバ及び、前記複数の端子を収容するケースと、を備えたバスバモジュールであって、
    前記ケースが、
    前記電池の配列方向に沿って設けられて、前記端子に接続される電線を前記配列方向に沿って配索させる配索溝と、
    前記配索溝に並設されて、前記各バスバ及び前記各端子を収容する複数の収容部と、
    前記配索溝の開口を覆うカバーと、
    前記カバーに係止することにより、前記配索溝の開口を覆った状態を維持する係止受け部と、を備え、
    前記配索溝には、一部の溝幅寸法が、他の部分の溝幅寸法よりも大きくなるように膨出して形成されて、前記電線の余長部分を吸収する吸収部が設けられ
    前記吸収部は、該収容部側に膨出して形成され
    前記係止受け部が、前記配索溝と前記収容部を区画する壁の前記収容部側の面において、前記吸収部と前記配列方向に並ぶ位置に設けられていることを特徴とするバスバモジュール。
  2. 正極及び負極が交互に逆向きに重ね合わされた複数の電池から構成された電池集合体と、
    請求項1に記載されたバスバモジュールと、を備えたことを特徴とする電源装置。
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