WO2014181806A1

WO2014181806A1 - バスバモジュール及び電源装置

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Publication number: WO2014181806A1
Application number: PCT/JP2014/062274
Authority: WO
Inventors: 茂之小笠原; 真一柳原
Original assignee: 矢崎総業株式会社
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2014-11-13
Also published as: JP6134196B2; JP2014220068A; US20160049631A1; CN105190943A; DE112014002310T5; US10840496B2

Abstract

　本発明の目的は、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することにある。　バスバモジュール（１）は、各電極（２２）（２３）が直線上に並ぶように配列された複数の電池（２０）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（３）と、各バスバに接続される端子（４）と、複数のバスバ及び、複数の端子を収容するケース（６）と、を備えている。ケースには、電池の配列方向Ｙに沿って設けられて、端子に接続される電線（５）を配列方向に沿って配索させる配索溝（８）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（８６）が設けられている。

Description

バスバモジュール及び電源装置

　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、前記ケースには、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が設けられ、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２記載の本発明は、請求項１記載の本発明において、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を備え、前記吸収部は、該収容部側に膨出して形成されていることを特徴とする。

　請求項３記載の本発明は、請求項２記載の本発明において、前記吸収部は、前記配索溝と前記収容部との間に設けられ、前記配索溝には、該配索溝の開口を覆うカバーに係止することにより、前記配索溝の開口を覆った状態を維持する係止受け部が設けられ、前記係止受け部が、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。

　請求項４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乃至請求項３のうちいずれか一項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、４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。

　請求項２記載の本発明によれば、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。

　請求項３記載の本発明によれば、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、を備えている。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、電圧検出線５（電線）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

　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、
　前記ケースには、
　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が設けられ、
　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ていることを特徴とするバスバモジュール。
　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を備え、
　前記吸収部は、該収容部側に膨出して形成されていることを特徴とする請求項１記載のバスバモジュール。
　前記吸収部は、前記配索溝と前記収容部との間に設けられ、
　前記配索溝には、該配索溝の開口を覆うカバーに係止することにより、前記配索溝の開口を覆った状態を維持する係止受け部が設けられ、
　前記係止受け部が、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請求項２記載のバスバモジュール。
　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乃至請求項３のうちいずれか一項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。