JPWO2014170957A1 - バスバーおよびバスバーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
一つの面にネジ３１を固定するネジ穴２２を有する端子２１を複数備え、複数並列に配置されるパワーモジュール２０の前記端子２１間を接続するとともに、自身に設けられる貫通孔１３を前記ネジ穴２２に合わせて、前記ネジ３１を前記貫通孔１３と前記ネジ穴２２に挿入することによって前記パワーモジュール２０に固定されるバスバー１０において、前記端子２１と接触する端子接触部の第１厚さが、他の領域の第２厚さよりも薄く、前記第１厚さは、前記ネジ３１による固定によって当該バスバー１０の前記端子２１との接触面が前記端子２１と密着するように変形可能な厚さである。
Description
この発明は、バスバーに関するものである。
大電流を制御する主回路モジュールでは、小型化が進行しており、電流密度が高くなる傾向にある。そのため、主回路モジュールに設けられる隣接する端子の間隔は、絶縁距離を確保することが必要であるが、高い電流量が要求される主回路モジュールでは、端子間隔は必要な絶縁距離まで縮小されてきている。主回路モジュール１個当たりの定格には上限があり、大容量クラスとなるとモジュールを必要な電流値となるように並列に使用する。
並列に使用する場合、一般的に銅などの金属からなるバスバーによって、複数の主回路モジュールの端子間が接続される。上記したように端子間が近くなってきているので、電流値を稼ぐためにはバスバーの厚さが増大する傾向にある。バスバーが厚くなると、バスバーが硬くなり、さらに加工時の平坦度を確保できなくなる。その結果、主回路モジュールの端子との接触面積を十分に確保することができず、接触抵抗が増加し、端子部での発熱が多くなってしまう。
ところで、電気自動車またはハイブリッド自動車に用いられる電池モジュールの電池セルの電極端子間を接続するバスバーに、電池セルに設けられた雄ネジを挿通可能な貫通孔の周縁に、電池セル側に略垂直に立ち上げられた変形部を設けた構造のものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このような変形部は、絞り加工の後に挿通孔を打ち抜くことで形成され、ナットの締め付けによる小さい力で変形させることができる。その結果、高さを一致させにくい複数の電池セル間でバスバーと電極端子との間の接触を十分に保つことが可能になる。
しかし、特許文献１に記載の技術では、バスバーと電池セルの電極端子との間の接触は、バスバーに対して垂直に突出して設けられる変形部を潰した程度の面積しか確保することができない。また、十分に太いバスバーの場合には、ネジで突起部を潰すことが困難となる。すなわち、従来の技術では、バスバーと電極端子との間の接触面積を確保することができないという問題点があった。
この発明は上記に鑑みてなされたもので、複数のパワーモジュールの端子間を接続するバスバーにおいて、パワーモジュールの端子との接触面積を確保することができるバスバーを得ることを目的とする。
上記目的を達成するため、この発明にかかるバスバーは、一つの面に固定具を固定する穴を有する端子を複数備え、複数並列に配置されるパワーモジュールの前記端子間を接続するとともに、自身に設けられる貫通孔を前記穴に合わせて、前記固定具を前記貫通孔と前記穴に挿入することによって前記パワーモジュールに固定されるバスバーにおいて、前記端子と接触する端子接触部の第１厚さが、他の領域の第２厚さよりも薄く、前記第１厚さは、前記固定具による固定によって当該バスバーの前記端子との接触面が前記端子と密着するように変形可能な厚さであることを特徴とする。
この発明によれば、バスバーが厚くなって、下面（端子との接触面側）の平坦度が確保されなくても、パワーモジュールの端子との接触面積を確保することができ、パワーモジュールの端子との間の接触抵抗を下げることができるという効果を有する。また、放熱を確保するために、無駄にバスバーを厚くする必要がないという効果も有する。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるバスバーの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
図１は、実施の形態によるバスバーを備えるパワーモジュールの構成の一例を示す斜視図であり、図２は、実施の形態によるバスバーの長手方向に沿った断面図である。
大電流用のスイッチング素子がモジュール化されたパワーモジュール２０の上面には、複数の端子２１が設けられている。各端子２１にはバスバー１０を固定する際に使用するネジ穴２２が設けられている。各端子２１間は、所定の絶縁距離を置いて配置されている。
バスバー１０は、複数並列して配置されたパワーモジュール２０の端子２１間を接続するように設けられる。バスバー１０には、並列に配置されるパワーモジュール２０のネジ穴２２に対応して貫通孔１３が設けられる。貫通孔１３が設けられる領域（以下、接触領域という）１２は、第１厚さとされる。また接触領域１２以外の領域１１では、許容電流を流すことができるとともに、また放熱を行うことができる第１厚さよりも厚い第２厚さとされる。バスバー１０は、パワーモジュール２０の上面に配置された端子２１上に、端子２１のネジ穴２２とバスバー１０の貫通孔１３とが一致するように載置され、固定部材であるネジ３１によって固定される。この際、第１厚さとされる接触領域１２は、ネジ締めによって下地の端子２１の位置または形状に合わせて変形し（曲がり）、パワーモジュール２０の端子２１と密着する。
端子２１との接触部分の厚さであるバスバー１０の接触領域１２の第１厚さは、ネジ３１によって固定される際に、バスバー１０の裏面と端子２１との間で接触しない箇所が発生しないように、変形可能な厚さとされる。そのため、バスバー１０の裏面全体の加工面の平坦度が確保されていなくても、パワーモジュール２０の端子２１との間の接触面積を確保することが可能になる。
このようなバスバー１０は、バスバー１０と略同じ長さと幅を有し、全体的に第２厚さを有する帯状部材を、パワーモジュール２０の端子２１と接触する部分について第１厚さとなるようにプレスまたは切削することで得られる。バスバー１０として、たとえば銅、銅合金、ステンレス鋼などの金属材料または合金材料を用いることができる。
なお、図２のバスバー１０は、一体的に形成された構造を有しているが、一体的に形成された構造を有するものでなくてもよい。図３は、実施の形態によるバスバーの他の構造を示す断面図である。この例では、第１厚さを有する金属材料または合金材料からなる第１帯状部材１４と、パワーモジュール２０の端子２１と接触する部分以外の領域に、第１帯状部材１４と同じ幅を有し、第３厚さを有する第２帯状部材１５を溶接などの方法で固定した構造を有する。その結果、パワーモジュール２０の端子２１と接触する接触領域１２では、第１厚さを有し、それ以外の領域１１では、第１厚さと第３厚さの和である第２厚さを有することになる。このような構造のバスバー１０でもよい。
なお、第１厚さの接触領域１２のサイズは、バスバー１０に求められる許容電流に応じて調整することが可能である。たとえば、許容電流が多いパワーモジュール２０間の接続に使用される場合には、接触領域１２の面積が広くなるように調整され、許容電流がそれほど多く要求されないパワーモジュール２０間の接続に使用される場合には、接触領域１２の面積が狭くなるように調整される。
上記した実施の形態では、複数並列して配置されるパワーモジュール２０の上面の端子２１間を接続するバスバー１０において、端子２１と接触しない領域１１では、パワーモジュール２０に要求される電流を流すことができる第２厚さを有し、パワーモジュール２０の端子２１との接触領域１２では、ネジ締めの際にパワーモジュール２０の端子２１と密着するように変形することが可能な第１厚さを有するようにした。これによって、バスバー１０が厚くなって、下面（端子２１との接触面側）の平坦度が確保されなくても、パワーモジュール２０の端子２１との接触面積を確保することができ、パワーモジュール２０の端子２１との間の接触抵抗を下げることができるという効果を有する。また、放熱を確保するために、無駄にバスバー１０を厚くする必要がないという効果も有する。
以上のように、この発明にかかるバスバーは、パワーモジュールの端子間を接続する場合に有用である。
１０ バスバー、１２ 接触領域、１３ 貫通孔、１４ 第１帯状部材、１５ 第２帯状部材、２０ パワーモジュール、２１ 端子、２２ ネジ穴、３１ ネジ。
上記目的を達成するため、この発明にかかるバスバーは、一つの面に固定具を固定する穴を有する端子を複数備え、複数並列に配置されるパワーモジュールの前記端子間を接続するとともに、自身に設けられる貫通孔を前記穴に合わせて、前記固定具を前記貫通孔と前記穴に挿入することによって前記パワーモジュールに固定されるバスバーにおいて、前記端子と接触する端子接触部の第１厚さが、他の領域の第２厚さよりも薄く、前記固定具によって固定されたとき、当該バスバーの前記端子との接触面が前記端子と密着するように変形することを特徴とする。
Claims (4)
- 一つの面に固定具を固定する穴を有する端子を複数備え、複数並列に配置されるパワーモジュールの前記端子間を接続するとともに、自身に設けられる貫通孔を前記穴に合わせて、前記固定具を前記貫通孔と前記穴に挿入することによって前記パワーモジュールに固定されるバスバーにおいて、
前記端子と接触する端子接触部の第１厚さが、他の領域の第２厚さよりも薄く、
前記第１厚さは、前記固定具による固定によって当該バスバーの前記端子との接触面が前記端子と密着するように変形可能な厚さであることを特徴とするバスバー。 - 前記端子接触部と前記他の領域とは一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバスバー。
- 前記第１の厚さを有する第１帯状部材と、
前記第１帯状部材の前記端子接触部以外の領域に設けられ、前記第１帯状部材と合わせた厚さが前記第２厚さとなるように、前記第１帯状部材と溶接によって接続される第２帯状部材と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のバスバー。 - 前記第１厚さを有する前記端子接触部の面積は、バスバーに流す許容電流の大きさに応じて調整されることを特徴とする請求項１に記載のバスバー。
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