JP6653295B2 - バスバモジュールの電極接触構造 - Google Patents

Description

本発明は、バスバモジュールの電極接触構造に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載される電池集合体には、バスバモジュールが取り付けられる。図６に示すように、バスバモジュール５０１は、ケース５０３のバスバ収容部５０５に各単電池間を電気的に接続するバスバ５０７が収容される。バスバ５０７は、単電池の電圧を検出する電圧検出端子５０９が組み合わせられて電極ボルト５１１にナット５１３で共締めされることで、各単電池の電極５１５に取付けられる。バスバモジュール５０１は、バスバ５０７に電圧検出端子５０９を組み合わせることにより、電池セル間の通電と電池電圧の検出とを可能としている。

特開２０１１−６５８６３号公報

しかしながら、従来のバスバモジュールの電極接触構造は、図７に示すように、安定した接触面が、ナット５１３のフランジ部５１７に対応する領域（図７の斜線部５１９）のみであり、更なる接触抵抗の低下が課題となっていた。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、電池電極とバスバ間の接触抵抗を低下させることができるバスバモジュールの電極接触構造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） 並設された複数の単電池に載置され、隣接する一対の前記単電池の電極とこの電極から起立する電極ボルトを表出させるバスバ収容室が形成された絶縁樹脂製のケースと、前記バスバ収容室の一対の前記電極ボルトに一対のボルト貫通穴を挿通して一対の前記電極に渡って載置されるバスバと、前記電極ボルトに螺合して一対の前記電極とで前記バスバを締結固定するナットと、前記ナットの押圧面より半径方向外側で前記バスバの前記電極に対向する面から突出先端が略半球形状に突出した少なくとも一つの点状凸部と、前記ナットの押圧面により押圧される領域内で前記バスバの前記電極に対向する面から環状に突出した環状凸部と、を備え、前記点状凸部が前記電極に点状に接触し、前記環状凸部が前記電極に環状に密着することを特徴とするバスバモジュールの電極接触構造。

上記（１）の構成のバスバモジュールの電極接触構造によれば、ケースのバスバ収容室に、一対のボルト貫通穴を有するバスバが収容される。バスバは、一対のそれぞれのボルト貫通穴に、バスバ収容室に配置された隣接する単電池の電極ボルトが挿通される。バスバは、電極ボルトに螺合するナットが締め付けられると、先ず、凸部が電極に当接する。このとき、バスバは、凸部が電極からの反力を受け、凸部により電極に支持された状態となる。バスバは、更にナットが締め付けられると、凸部とナットの押圧面により押圧される被押圧面との間で剪断力が作用する。バスバは、この剪断力により被押圧面が電極に接近する方向に撓み（変形し）、被押圧面の背面が電極に密着する。
上記（１）の構成のバスバモジュールの電極接触構造では、ナットが電極ボルトに螺合して被押圧面の背面が電極に密着する前に、凸部が電極に接触する。凸部は、その後、ナットが締め付けられても電極に接近する方向に荷重が加わるため、電極との確実な接触状態が維持される。例えば、凸部を有しないバスバは、ナットにより締め付けられた際、被押圧面の以外の部分に反り等を生じる可能性がある。反りにより電極と接触しない間隙が生じたバスバは、接触不良を起こし、接触抵抗が増加する虞がある。これに対し、上記（１）の構成のバスバモジュールの電極接触構造では、バスバは背面を電極に密着させると共に凸部を確実に電極に接触させることができるので、凸部を設けないバスバの構造に比べ、接触抵抗の増加を抑制することができる。また、上記（１）の構成のバスバモジュールの電極接触構造では、凸部を設けないバスバの構造に比べ、電極に対するバスバの接触面積を増やすことが可能であり、安定した通電及び電圧検出、温度上昇の抑制を図ることができる。

（２） 上記（１）に記載のバスバモジュールの電極接触構造であって、前記点状凸部が、前記ボルト貫通穴を中心に円周方向に複数設けられることを特徴とするバスバモジュールの電極接触構造。

上記（２）の構成のバスバモジュールの電極接触構造によれば、バスバの凸部が複数となることにより、電極に対するバスバの接触面積が増え、更に安定した通電及び電圧検出、温度上昇の抑制を図ることができる。

本発明に係るバスバモジュールの電極接触構造によれば、電池電極とバスバ間の接触抵抗を低下させることができる。その結果、安定した通電及び電圧検出を可能にすることができる。

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の電極接触構造を備える電池パックの斜視図である。 図１に示したバスバモジュールの電極ボルト及びナットを省略した要部拡大図である。 図２に示したバスバの斜視図である。 本実施形態に係る電極接触構造の要部断面図である。 比較例に係る電極接触構造の要部断面図である。 従来のバスバ収容室の一部分を切り欠いた要部斜視図である。 従来構造におけるバスバの安定した接触面を表す要部斜視図である。

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の電極接触構造を備える電池パック１１の斜視図である。
本実施形態に係るバスバモジュール１００の電極接触構造は、複数の単電池１３を並設した組電池１５に適用される。これらバスバモジュール１００と組電池１５とは、電池パック１１を構成する。

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、電極１７である正極の電極１９及び負極の電極２１が設けられる。本実施形態において、これら正極の電極１９及び負極の電極２１のそれぞれには、電極ボルト２３（図４参照）が立設される。この電極ボルト２３には、バスバ２５を締結するためのナット２７（図４参照）が螺合される。

バスバモジュール１００は、絶縁樹脂製のケース２９と、導電金属製のバスバ２５と、電圧検出端子３１（図２参照）と、を有する。
ケース２９は、バスバモジュール１００の本体として、絶縁樹脂により一体成形される。ケース２９には、単電池１３の並び方向に長尺の底板部３３が形成される。底板部３３の長手方向の一方の側縁には、底板部３３の長手方向に沿って側壁部３５が起立して形成される。底板部３３には、側壁部３５と平行な隔壁部３７が起立して形成される。この隔壁部３７は、後述するバスバ収容室の壁ともなる。側壁部３５と隔壁部３７との間は、底板部３３の延在方向に沿う電線配索溝３９となる。

底板部３３の側壁部３５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４１が形成される。即ち、側壁部３５と、隔壁部３７と、収容室側壁部４１とは、平行となる。この内、隔壁部３７と収容室側壁部４１との延在方向の両端同士は、それぞれ終壁部４３により接続される。この隔壁部３７、収容室側壁部４１及び一対の終壁部４３に囲まれた矩形箱の部分は、バスバ収容室４５となる。本実施形態において、それぞれのバスバ収容室４５には、正極の電極１９と負極の電極２１とが交互に並ぶことにより、１２本の電極ボルト２３が配置される。１２本の電極ボルト２３は、隣接する一対ずつがバスバ２５により導通接続される。つまり、本実施形態においては、図１の奥側のケース２９のバスバ収容室４５に、６枚のバスバ２５が取り付けられている。図１の手前側のケース２９のバスバ収容室４５には、５枚のバスバ２５が取り付けられており、長手方向の両端における正極の電極１９及び負極の電極２１には、総正極及び総負極として図示しない電源ケーブルが接続される。

図２は図１に示したバスバモジュール１００の電極ボルト２３及びナット２７を省略した要部拡大図である。
バスバ２５は、組電池１５の互いに隣り合う単電池１３の正極の電極１９と負極の電極２１とに取り付けられることでこれら各単電池１３を直列に接続する。バスバ２５は、導電性の金属板にプレス加工が施されるなどして得られる。バスバ２５は、略長方形板状の金属板に、互いに隣り合う単電池１３の電極ボルト２３が通される一対のボルト貫通穴４７が設けられる。これら一対のボルト貫通穴４７は、バスバ２５の長手方向に沿って、互いに隣り合う単電池１３のそれぞれの電極ボルト２３と同じ間隔をあけて形成される。

ナット２７（図４参照）が、バスバ２５のボルト貫通穴４７に通された電極ボルト２３に螺合される。ナット２７は、電極ボルト２３が起立する電極１７（正極の電極１９、負極の電極２１）とでバスバ２５を挟んで固定する。本実施形態において、ナット２７は、バスバ２５を押圧する押圧面４９（図４参照）にフランジ部５１を有する。即ち、ナット２７は、フランジ付き六角ナットとして形成されている。なお、ナット２７は、これに限定されず、フランジ部５１を有しないナットであっても勿論よい。

それぞれのバスバ２５には、電圧検出端子３１が重ねられる。つまり、バスバ２５には、電圧検出端子３１が１つずつ重ねられる。電圧検出端子３１は、バスバ２５を貫通する電極ボルト２３と、電極ボルト２３に螺合するナット２７により共締めされる。電圧検出端子３１は、バスバ２５により導通される一対の電極ボルト２３のうち、何れか一方の電極ボルト２３に共締めされる。この電圧検出端子３１には、電圧検出線５３が電気的に接続されている。

隔壁部３７には、隔壁部３７の上端から底板部３３に向かって端子導出部５５が切り欠かれている。この端子導出部５５は、電極ボルト２３の間毎に設けられる。従って、１２本の電極ボルト２３が配置されるバスバ収容室４５では、１１個の端子導出部５５が設けられている。

端子導出部５５は、バスバ収容室４５と電線配索溝３９とを連通させている。端子導出部５５には、電圧検出端子３１に接続された電圧検出線５３が配置される。この電圧検出線５３は、電線配索溝３９に沿って配索される。電圧検出線５３は、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）が備える電圧検出回路等に接続される。ＥＣＵは、電圧検出回路によって検出された各単電池１３における一対の電極１７との電位差（電圧）に基づいて、各単電池１３の残量や充放電状態等を検出する。

図３は図２に示したバスバ２５の斜視図である。
ところで、バスバ２５は、電極１７に対向する面から突出する少なくとも一つの凸部であるインデント５７を有している。このインデント５７は、ナット２７の押圧面４９（図４参照）より半径方向外側となる位置に設けられている。

本実施形態において、インデント５７は、バスバ２５のボルト貫通穴４７を中心に、円周方向に複数設けられる。本実施形態では、一つのボルト貫通穴４７の周囲に４つのインデント５７が形成されている。従って、一枚のバスバ２５には、８つのインデント５７が設けられている。

インデント５７は、例えば張出し加工（stretch forming）により成形される。張出し加工は、孔を有するダイスにバスバ２５を載置し、板押さえでバスバ２５をダイスとで挟持する。ダイスと反対側から孔に相当する部分のバスバ２５をポンチにより押圧する。張出し加工では、ポンチの頭部に接するバスバ２５の部分並びにその近傍を伸ばして、ダイスの孔に倣った形状に成形する。本実施形態のインデント５７は、突出先端が略半球形状に成形される。なお、インデント５７の突出形状は、これに限定されない。

インデント５７は、例えばボルト貫通穴４７を中心とした円周上に、等間隔で配置することができる。また、インデント５７は、一対の対角線の交点をボルト貫通穴４７の中心に一致させる四角形の四隅に配置してもよい。また、インデント５７は、一つの電極ボルト２３の周囲に３つ以上配置することが好ましい。インデント５７は、３つ以上配置することにより、１つの場合のバスバ２５の傾斜や、２つの場合のバスバ２５の揺動をなくすことができる。なお、インデント５７の数や位置は、これに限定されない。

次に、上記した構成の作用を説明する。
図４は本実施形態に係る電極接触構造の要部断面図である。
本実施形態に係るバスバモジュール１００の電極接触構造では、ケース２９のバスバ収容室４５に、一対のボルト貫通穴４７を有するバスバ２５が収容される。バスバ２５は、一対のそれぞれのボルト貫通穴４７に、バスバ収容室４５に配置された隣接する単電池１３の電極ボルト２３が挿通される。バスバ２５は、電極ボルト２３に螺合するナット２７が締め付けられると、先ず、インデント５７が、電極１７に当接する。このとき、バスバ２５は、インデント５７が電極１７からの反力を受け、インデント５７により電極１７に支持された状態となる。

バスバ２５は、更にナット２７が締め付けられると、インデント５７とナット２７の押圧面４９により押圧される被押圧面５９との間で剪断力Ｆが作用する。バスバ２５は、この剪断力Ｆにより被押圧面５９が電極１７に接近する方向に撓み（変形し）、被押圧面５９の背面６１が電極１７に密着する。

従って、このバスバモジュール１００の電極接触構造では、ナット２７が電極ボルト２３に螺合して被押圧面５９の背面６１が電極１７に密着する前に、インデント５７が電極１７に接触する。インデント５７は、その後、ナット２７が締め付けられても電極１７に接近する方向に荷重が加わるため、電極１７との確実な接触状態が維持される。

図５は比較例に係る電極接触構造の要部断面図である。
例えば、図５に示すように、インデント５７を有しないバスバ６３は、ナット２７により締め付けられた際、被押圧面５９以外の部分に反り等を生じる可能性がある。反りにより電極１７と接触しない間隙Ｇが生じたバスバ６３は、接触不良を起こし、接触抵抗が増加する虞がある。

これに対し、本実施形態のバスバモジュール１００の電極接触構造では、図４に示したように、バスバ２５は背面６１を電極１７に密着させると共にインデント５７を確実に電極１７に接触させることができるので、インデント５７を設けないバスバ６３の構造に比べ、接触抵抗の増加を抑制することができる。また、バスバモジュール１００の電極接触構造では、インデント５７を設けないバスバ６３の構造に比べ、電極１７に対するバスバ２５の接触面積を増やすことが可能となるので、安定した通電及び電圧検出端子３１による電圧検出を可能にすることができる。また、温度上昇の抑制を図ることもできる。

また、本実施形態に係るバスバモジュール１００の電極接触構造では、バスバ２５のインデント５７が複数となることにより、電極１７に対するバスバ２５の接触面積が増え、更に安定した通電及び電圧検出端子３１による電圧検出を可能にすることができる。また、温度上昇を更に抑制することができる。

従って、本実施形態に係るバスバモジュール１００の電極接触構造によれば、電池電極（単電池１３の電極１７）とバスバ間の接触抵抗を低下させることができる。その結果、安定した通電及び電圧検出を可能にすることができる。

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。

ここで、上述した本発明に係るバスバモジュールの電極接触構造の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［２］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 並設された複数の単電池（１３）に載置され、隣接する一対の前記単電池（１３）の電極（１７）とこの電極（１７）から起立する電極ボルト（２３）を表出させるバスバ収容室（４５）が形成された絶縁樹脂製のケース（２９）と、
前記バスバ収容室（４５）の一対の前記電極ボルト（２３）に一対のボルト貫通穴（４７）を挿通して一対の前記電極（１７）に渡って載置されるバスバ（２５）と、
前記電極ボルト（２３）に螺合して一対の前記電極（１７）とで前記バスバ（２５）を締結固定するナット（２７）と、
前記ナット（２７）の押圧面（４９）より半径方向外側で前記バスバ（２５）の前記電極（１７）に対向する面から突出する少なくとも一つの凸部（インデント５７）と、
を備えることを特徴とするバスバモジュール（１００）の電極接触構造。
［２］ 上記［１］に記載のバスバモジュールの電極接触構造であって、
前記凸部（インデント５７）が、前記ボルト貫通穴（４７）を中心に円周方向に複数設けられることを特徴とするバスバモジュール（１００）の電極接触構造。

１３…単電池
１７…電極
２３…電極ボルト
２５…バスバ
２７…ナット
２９…ケース
４５…バスバ収容室
４７…ボルト貫通穴
４９…押圧面
５７…インデント（凸部）
１００…バスバモジュール

Claims (2)

1. 並設された複数の単電池に載置され、隣接する一対の前記単電池の電極とこの電極から起立する電極ボルトを表出させるバスバ収容室が形成された絶縁樹脂製のケースと、
   前記バスバ収容室の一対の前記電極ボルトに一対のボルト貫通穴を挿通して一対の前記電極に渡って載置されるバスバと、
   前記電極ボルトに螺合して一対の前記電極とで前記バスバを締結固定するナットと、
   前記ナットの押圧面より半径方向外側で前記バスバの前記電極に対向する面から突出先端が略半球形状に突出した少なくとも一つの点状凸部と、
   前記ナットの押圧面により押圧される領域内で前記バスバの前記電極に対向する面から環状に突出した環状凸部と、
   を備え、
   前記点状凸部が前記電極に点状に接触し、前記環状凸部が前記電極に環状に密着することを特徴とするバスバモジュールの電極接触構造。
2. 請求項１に記載のバスバモジュールの電極接触構造であって、
   前記点状凸部が、前記ボルト貫通穴を中心に円周方向に複数設けられることを特徴とするバスバモジュールの電極接触構造。

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