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JP6033019B2 - バスバーと電線の接続構造 - Google Patents

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Description

本発明は、バスバーと電線の接続構造に関し、特に電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される電源装置に用いられるバスバーと電線の接続構造に関する。
電動モータを用いて走行する電気自動車や、電動モータとエンジンとを併用して走行するハイブリッド自動車においては、円滑な走行を行うために電動モータに高電圧且つ高出力を供給する電源装置が必要となっている。このための電源装置として、複数の電池セルを直列に接続した構造の電源装置が用いられている。
特許文献１には、このような電源装置が記載されている。この電源装置は電池セルの一端に正極及び他端に負極を設け、正極と負極とが互いに隣り合う状態で複数個の電池セルが横並び状に重ね合わせられた電池モジュールと、電気モジュールの複数の電池セルの間及び電池セルと外部機器との間を接続する複数のバスバーを収容したバスバーモジュールとを備えている。
それぞれのバスバーは互いに隣り合う電池セルの正極及び負極が貫通することにより複数の電池セルを直列に接続している。バスバーには、電線（電圧検出線）の端末が接続されることにより各電池セルの電位、電池モジュールの電圧が測定されるようになっている。特許文献１においては、バスバーと、電線端末の芯線が加締め接続された電圧検出端子とを共締めすることによりバスバーと電圧検出端子とを電気的に接続した構造となっている。
バスバーと電圧検出線等の電線とを接続する従来の構造として特許文献２及び３に記載されている。
特許文献２の接続構造は、バスバーと電線端末の芯線とを溶着することによりバスバーと電線とを電気的に接続している。これによれば電線端末に電圧検出端子を接続する工程及び電圧検出端子をバスバーに共締めする工程が不要となる。
特許文献３の接続構造はバスバーとは別体の圧着端子を用いてバスバーに電線を共圧着することによりバスバーと電線とを電気的に接続している。
特開２００３−４５４０９号公報 特開２０１１−４０３３２号公報 特開２０１２−５９６５８号公報
しかしながら、特許文献２の接続構造では、電線端末の芯線をバスバーに溶着しているだけであるため、振動等による電線の振れがあると溶着部分に直接に応力が作用するため接続の信頼性に劣る問題がある。このため、溶着部分に連続して電線の被覆部に対する加締め部を設定することが考えられるが、この場合には芯線を溶着する工程及び被覆部に対する加締めの工程の２工程が必要となり、接続作業が複雑となる。
特許文献３の接続構造では、圧着端子を用いてバスバーに電線を共圧着するため、電線の振れが直接影響することが少ないが、バスバー或いは芯線の一方がアルミ材である場合には、これらの表面に酸化被膜が形成される。この酸化被膜によりバスバーと、電線の圧着面での接触抵抗が増加して発熱等の原因となる問題がある。
そこで本発明は、バスバーと電線との接続作業が簡単であり、バスバー又は電線の芯線がアルミ材によって形成されていても電気的接続性能が損なうことのないバスバーと電線の接続構造を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、複数の電池セル間又は電池セルと外部機器とを接続するアルミ材によって形成されたバスバーと、外部機器と接続された電線とを電気的に接続するバスバーと電線の接続構造であって、前記バスバーと前記電線とを接続する圧着端子を備え、前記圧着端子が、前記バスバーと圧着接続されるバスバー接続部と、連設部を介して前記バスバー接続部と接続され前記電線端末と圧着接続される電線接続部とで形成され、前記圧着端子の電線接続部が、前記バスバー接続部に隣接して設けられる芯線圧着部と、この芯線圧着部を挟んで前記バスバー接続部の反対側に設けられた被覆加締め部とで形成され、前記バスバー接続部に、前記バスバーの酸化被膜を破壊する酸化被膜破壊手段を設け、前記芯線圧着部にも、前記電線の芯線の酸化被膜を破壊する酸化被膜破壊手段を設けたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のバスバーと電線の接続構造であって、前記バスバーが、前記電池セルに接続されるバスバー本体と、このバスバー本体から板状に突設されて前記圧着端子のバスバー接続部に圧着接続されるバスバー圧着部とで形成され、前記電線が、芯線と、この芯線の外周を被覆する被覆部とで形成され、前記酸化被膜破壊手段が、セレーションであることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１記載のバスバーと電線の接続構造であって、前記バスバー接続部の酸化被膜破壊手段が、セレーションであり、前記芯線圧着部の酸化被膜破壊手段が、前記芯線の軸方向へのずれを阻止して芯線を保持する複数の突状で形成されていることを特徴とする。
請求項１記載の発明によれば、圧着端子のバスバー接続部に、アルミ材によって形成されたバスバーの酸化被膜を破壊する酸化被膜破壊手段を設けているため、アルミ材の表面に酸化被膜が形成されていても、圧着端子を圧着することにより酸化被膜を破壊することができる。このため、酸化被膜に起因した接触抵抗が増加することがなく、バスバーの電気的接続性能が損なわれることを防止できる。
又、圧着端子の圧着工程だけでバスバーと電線の芯線との接続及び電線の被覆部の固定を行うことができる。このため接続のための工程が少なくなり、接続作業が簡単となる。
請求項２記載の発明によれば、圧着端子をバスバー接続部、芯線圧着部及び被覆加締め部によって形成しているため、バスバーと電線の芯線との接続及び電線の固定を圧着端子の圧着だけ行うことができ、接続作業が簡単となる。
又、酸化被膜破壊手段を圧着端子のバスバー接続部に形成されたセレーションとしているため、セレーションのエッジ部がバスバーに食い込んで酸化被膜を破壊する。このため酸化被膜に起因した接触抵抗が増加することがなく、バスバーの電気的接続性能が損なわれることを防止できる。
請求項３記載の発明によれば、圧着端子の芯線圧着部に、芯線の軸方向へのずれを阻止して芯線を保持する複数の突状が形成されていることにより、芯線がアルミ材によって形成されていても、その酸化被膜を破壊することができ、或いは電線と圧着端子との接続を良好に行うことができる。
本発明の一実施形態の接続構造を示す斜視図である。 接続構造の分解斜視図である。 圧着端子の斜視図である。
以下、本発明を図示する実施形態により具体的に説明する。図１は本発明の一実施形態における接続構造１であり、図２はその分解斜視図、図３は圧着端子４の斜視図である。
接続構造１は、バスバー２と電線３とを圧着端子４によって接続するものである。又、図示する接続構造１は電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される電源装置に用いられる。
図示を省略するが、電源装置は横並び状に重ね合わせられた複数の電池セルを有している。それぞれの電池セルは一端に正極及び負極が突出するように設けられており、正極と負極とが互いに隣り合うように電池セルが重ね合わせられる。バスバー２は隣り合う電池セルを直列に接続する。又、バスバー２は電池セルと外部機器との間を接続する。このためバスバー２は電池セルの数及び外部機器の数に対応した複数が用いられる。
それぞれのバスバー２はバスバー本体２１と、バスバー圧着部２２とによって形成されており、全体がアルミ材、銅材等の導電性金属によって形成される。この実施形態において、バスバー２はアルミ材が用いられている。アルミ材からなるバスバー２は経時的に表面に酸化被膜が形成されるが、バスバー圧着部２２の酸化被膜は後述する圧着端子４に形成された酸化被膜破壊手段５によって破壊することができる。
バスバー本体２１は矩形等の平板状に形成されており、電池セル又は外部機器と接続される。この接続を行うため、バスバー本体２１には電池セルの正極及び負極又は外部機器の端子が貫通する２つの貫通孔２３が形成されている。バスバー圧着部２２はバスバー本体２１の一の端面から板状となって外方に突設されている。バスバー圧着部２２は圧着端子４が圧着し、この圧着により圧着端子４に接続される。
電線３は芯線３１と、芯線３１の外周を被覆する被覆部３２からなる被覆電線が用いられる。芯線３１は銅材からなる複数の素線を撚ることにより所定の太さとなるように形成されている。被覆部３２は絶縁性樹脂によって形成されている。電線３は被覆部３２を皮剥きして芯線３１を露出させた状態で圧着端子４によってバスバー２と接続される。
圧着端子４はバスバー２及び電線３を圧着することによりバスバー２及び電線３を電気的に接続するものであり、バスバー接続部４１と電線接続部４２とによって形成されている。この場合、圧着端子４はステンレス、ばね鋼等の導電性金属によって形成される。
圧着端子４のバスバー接続部４１はバスバー２のバスバー圧着部２２に圧着する。このことにより圧着端子４とバスバー２とが電気的に接続される。
電線接続部４２は連設部４５を介してバスバー接続部４１と連続するように形成されており、電線接続部４２は芯線圧着部４３及び被覆加締め部４４とによって形成されている。
芯線圧着部４３はバスバー接続部４１との隣接部分に位置しており、皮剥きされた電線３の芯線３１に圧着する。これにより圧着端子４と電線３とが電気的に接続される。被覆加締め部４４は芯線圧着部４３を挟んでバスバー接続部４１の反対側に設けられており、被覆加締め部４４は電線３の被覆部３２に加締められる。被覆加締め部４４を加締めることにより、圧着端子４が電線３に固定される。
以上の圧着端子４には、図２及び図３に示すように酸化被膜破壊手段５が形成されている。この実施形態において、酸化被膜破壊手段５はバスバー接続部４１上面の圧着面４１ａに設けられるものであり、バスバー接続部４１の圧着面４１ａのセレーション５１によって形成されている。セレーション５１はバスバー接続部４１の圧着面４１ａに対して複数の小さな矩形溝を穿つことにより形成されている。矩形溝はバスバー接続部４１の圧着面４１ａに対して規則正しい配列を有して形成される。このようにバスバー圧着部２２に対してセレーション５１を形成することにより、バスバー圧着部２２表面の酸化被膜を圧着端子４の圧着時に破壊することができる。
図２及び図３に示すように、圧着端子４の芯線圧着部４３には複数の突状５３が形成されている。突状５３は、電線３における芯線３１の軸方向と略直交する方向に沿って複数状となるように形成されている。このように複数の突状５３を芯線圧着部４３に形成することにより、芯線圧着部４３に圧着された芯線３１の軸方向のずれを阻止して芯線３１を保持することができる。
次に、この実施形態の接続構造１の組み付けを説明する。
図２に示すように、バスバー２のバスバー圧着部２２を圧着端子４のバスバー接続部４１上に設置すると共に、電線３を皮剥きして露出した芯線３１を圧着端子４の芯線圧着部４３上に設置し、被覆部を圧着端子４の被覆加締め部４４上に設置する。この状態でバスバー接続部４１、芯線圧着部４３及び被覆加締め部４４を加締めることにより、バスバー接続部４１をバスバー圧着部２２に圧着し、芯線圧着部４３を電線３の芯線３１に圧着する。これによりバスバー２と電線３とが圧着端子４を介して電気的に接続される。又、被覆加締め部４４が電線３の被覆部３２に加締められることにより、電線３が圧着端子４に保持される。
かかる圧着端子４の圧着において、バスバー接続部４１にセレーション５１が形成されていることにより、セレーション５１を形成する溝のエッジ部がバスバー２のバスバー圧着部２２に食い込む。この食い込みによりバスバー圧着部２２に酸化被膜が形成されていても酸化被膜が破壊されるため、バスバー圧着部２２の導体がバスバー接続部４１と直接に接触してバスバー２と圧着端子４とが良好に電気的に接続された状態となる。従って酸化被膜に起因した接触抵抗の増加がなく、発熱を防止することができる。
又、芯線圧着部４３に形成された複数の突状５３が電線３の芯線３１に食い込むため、芯線３１の軸方向へのずれが阻止される。従って、電線３と圧着端子４とが良好に接続された状態となる。
このような実施形態によれば、圧着端子４の圧着工程だけでバスバー２と電線３の芯線３１との接続及び電線３の被覆部３２の固定を行うことができるため、接続のための工程が少なくなり、接続作業が簡単となる。
又、圧着端子４のバスバー接続部４１にセレーション５１からなる酸化被膜破壊手段５が設けられているため、バスバー２がアルミ材によって形成されていても、圧着端子４の圧着時に酸化被膜を破壊するため電気的接続性能を損なうことのない接続を行うことができる。
又、圧着端子４の芯線圧着部４３に複数の突状５３が形成されているため、芯線３１の軸方向へのずれを阻止することができ、芯線３１を確実に保持することができる。
以上の実施形態では、バスバー２がアルミ材により形成されている場合を説明したが、電線３の芯線３１がアルミ材により形成されている場合には、圧着端子４の芯線圧着部４３に対してセレーション５１からなる酸化被膜破壊手段５を設けて対応することができる。すなわち芯線圧着部４３に酸化被膜破壊手段５を設けることにより、芯線３１に酸化被膜が形成されていても、圧着端子４の圧着によって酸化被膜を破壊できるため、電線３と圧着端子４との電気的接続性能を損なうことを防止できる。
又、バスバー２及び電線３の芯線３１の双方がアルミ材によって形成されている場合には、圧着端子４のバスバー接続部４１及び芯線圧着部４３の双方に対してセレーション５１からなる酸化被膜破壊手段５を設けることにより、同様に対応することができる。
又、セレーション５１を矩形溝としているが、複数の横長の溝によって形成しても良い。
１ 接続構造
２ バスバー
３ 電線
４ 圧着端子
５ 酸化被膜破壊手段
２１ バスバー本体
２２ バスバー圧着部
３１ 芯線
３２ 被覆部
４１ バスバー接続部
４２ 電線接続部
４３ 芯線圧着部
４４ 被覆加締め部
５１ セレーション
５３ 突状

Claims (3)

  1. 複数の電池セル間又は電池セルと外部機器とを接続するアルミ材によって形成されたバスバーと、外部機器と接続された電線とを電気的に接続するバスバーと電線の接続構造であって、
    前記バスバーと前記電線とを接続する圧着端子を備え、
    前記圧着端子が、前記バスバーと圧着接続されるバスバー接続部と、連設部を介して前記バスバー接続部と接続され前記電線端末と圧着接続される電線接続部とで形成され、
    前記圧着端子の電線接続部が、前記バスバー接続部に隣接して設けられる芯線圧着部と、この芯線圧着部を挟んで前記バスバー接続部の反対側に設けられた被覆加締め部とで形成され、
    前記バスバー接続部に、前記バスバーの酸化被膜を破壊する酸化被膜破壊手段を設け、前記芯線圧着部にも、前記電線の芯線の酸化被膜を破壊する酸化被膜破壊手段を設けたことを特徴とするバスバーと電線の接続構造。
  2. 請求項１記載のバスバーと電線の接続構造であって、
    前記バスバーが、前記電池セルに接続されるバスバー本体と、このバスバー本体から板状に突設されて前記圧着端子のバスバー接続部に圧着接続されるバスバー圧着部とで形成され、
    前記電線が、芯線と、この芯線の外周を被覆する被覆部とで形成され、
    前記酸化被膜破壊手段が、セレーションであることを特徴とするバスバーと電線の接続構造。
  3. 請求項１記載のバスバーと電線の接続構造であって、
    前記バスバー接続部の酸化被膜破壊手段が、セレーションであり、
    前記芯線圧着部の酸化被膜破壊手段が、前記芯線の軸方向へのずれを阻止して芯線を保持する複数の突状で形成されていることを特徴とするバスバーと電線の接続構造。
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