JP7039199B2 - バスバモジュール - Google Patents

Description

本発明は、バスバモジュールに関する。

例えば特許文献１，２には、それぞれが正極及び負極の電極を有する複数の単電池を備えた単電池群に取り付けられて、異なる単電池の電極同士を接続するバスバモジュールが開示されている。このバスバモジュールは、電極同士を接続する接続部を有すると共に切欠部を備えたバスバと、バスバを収容する収容部と、収容部内にバスバに重ねて収容されると共に単電池の状態を検知する検知端子と、収容部のうち切欠部に対応する位置において検知端子に向かって突出する突起部と、検知端子に形成されると共に突起部と係合することにより検知端子の位置決めをする第１係合部と、を備えている。

また、この類のバスバモジュールにおいて、電極が端子台から突出するスタッドボルトからなる場合にあっては、バスバ及び検知端子は電極に螺合されるナットによって固定される。

特開２０１３－６２２１８号公報 特開２０１３－６２２２０号公報

ところで、電極にナットを締め付けた場合、ナットと検知端子との間の摩擦力により、ナットに加えられる回転方向の力が検知端子にも作用し、検知端子が回転してしまうことがある。特許文献１，２に開示されたバスバモジュールにおいては、樹脂製の収容部の突起部と検知端子の第１係合部との係合力に、検知端子の回転を規制する力を求めることとなる。しかしながら、金属製の検知端子が回転した場合には、剛性の低い樹脂製の突起部が変形してしまい、検知端子の回転規制を適切に行うことができない可能性がある。また、突起部が変形することで、収容部の外形が変形し、バスバモジュールを覆うカバーを嵌めることができなくなる可能性がある。そのため、組み立て工程における作業性の悪化や、製品性の低下を招く可能性がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、締結手段の締め付けに伴う端子の回転を適切に規制することができるバスバモジュールを提供する。

かかる課題を解決するために、本発明のバスバモジュールは、各電池の電極同士を接続して複数の電池を電気的に接続する金属製のバスバと、バスバに重ねて配置されており、締結手段により電極に対してバスバと共締めされる金属製の端子と、バスバと端子とを収容する収容室を備える樹脂製のケースと、バスバの周縁部であってバスバにおける端子が重ねて載置されていない領域に形成される凹形状の切欠部と、ケースにおける切欠部と対応する位置に形成されて前記切欠部が嵌め込まれる爪部と、バスバ及び端子に一体に設けられて相互に係合する第１係合部及び第２係合部を備える規制手段と、を有し、第１係合部は、バスバの表面に形成された凹状の溝部から構成され、第２係合部は、端子の裏面に形成された凸状の突部から構成され、締結手段は、第２係合部が第１係合部へと嵌って押さえつけられた状態になるように、第２係合部及び第１係合部の係合部分の一部を覆っている。
なお、切欠部は、第１係合部で分けられたバスバの一方の周縁部及び他方の周縁部に設けられ、爪部は、ケースにおけるバスバの一方の周縁部に設けられた切欠部に対応する位置、及びケースにおけるバスバの他方の周縁部に設けられた切欠部に対応する位置に形成されても良い。

ここで、本発明において、第１係合部は、所定の深さで窪んでおり、バスバの幅全域に直線状に連続的に形成されており、第２係合部は、端子の幅全域に直線状に連続的に形成されていることが好ましい。

本発明によれば、バスバ及び端子に一体に設けられた第１係合部及び第２係合部が相互に係合することで、締結手段の締め付けによる端子の回転を適切に規制することができる。

電池集合体に取り付けられるバスバモジュールを示す分解斜視図 バスバモジュールの要部を拡大して示す正面図 バスバを示す説明図 端子を示す説明図

以下、図面を参照しつつ、本実施形態に係るバスバモジュール１１について説明する。ここで、図１は、電池集合体１２に取り付けられるバスバモジュール１１を示す分解斜視図である。図２は、バスバモジュール１１の要部を拡大して示す正面図である。

本実施形態に係るバスバモジュール１１は、例えばモータの駆動力によって走行する電気自動車や、エンジンとモータとの双方の駆動力で走行するハイブリッド車などに搭載されてモータに電力を供給する電源装置に適用される。

バスバモジュール１１が取り付けられる電池集合体１２は、複数の電池１３を厚さ方向に重ね合わせ、これを直列に接続して構成されている。図１において、矢印Ｘは、複数の電池１３の配列方向を示し、電池集合体１２の長手方向に相当する。本実施形態では、図１の右側を電池１３の配列方向の奥側、左側を電池１３の配列方向の手前側という。矢印Ｙは、各電池１３及び電池集合体１２の高さ方向を示す。本実施形態において、電池集合体１２は、その高さ方向が重力方向と平行となるように配置され、図１の矢印Ｙの下方向を下側、矢印Ｙの上方向を上側という。また、矢印Ｚは、各電池１３及び電池集合体１２の幅方向を示す。

各電池１３は、それぞれ直方体状に形成されている。各電池１３は、幅方向の両端に位置する面（電極面）のうち一方の面から正極（電極）１４が突出し、他方の面から負極（電極）１５が突出している。各電極は、導電性の金属により円柱状に形成され、電極面から垂直に突出している。また、各電極１４，１５は、外周にねじ溝が形成されたスタッドボルトから構成されている。なお、本実施形態では、正極１４と負極１５とが互いに反対側の電極面に設けられているが、これに限られるものではない。例えば正極１４及び負極１５が各電池１３の一方の電極面に設けられるものであってもよい。

電池集合体１２において、隣り合う電池１３の正極１４と負極１５とは交互かつ直線状に配列される。この電池集合体１２は、例えば直列に接続された偶数個の電池１３の両端に位置する電池１３のうち、一方の電池１３の正極１４が総正極（電池集合体１２における総体的な正極）となり、他方の電池１３の負極１５が総負極（電池集合体１２における総体的な負極）となる。

バスバモジュール１１は、複数のバスバ１６と、各バスバ１６とそれぞれ重ねられる複数の端子１７と、複数の端子１７にそれぞれ接続される複数の電線（図示せず）と、この複数のバスバ１６と複数の端子１７と複数の電線をそれぞれ収容するケース１９とを有している。

ケース１９は、合成樹脂等を用いた型成形により、所要の形状に形成されている。このケース１９は、それぞれにバスバ１６とこのバスバ１６と重なる端子１７とが収容される複数の第１収容室２０を有している。各第１収容室２０は、ケース１９の底板２１と、この底板２１の周縁から立ち上がる囲い壁２２とにより構成されている。複数の第１収容室２０は、電池１３の配列方向に沿って並べられ、隣り合う第１収容室２０同士は、互いに連結されている。

個々の第１収容室２０の底板２１には、隣り合う電池１３の正極１４と負極１５とが挿入される電極穴（図示せず）が設けられている。各第１収容室２０の下側には、電池１３の配列方向に延びる電線配索路２３が設けられている。電線配索路２３は、矩形状の底板２４と、底板２４の側縁から互いに略平行に立ち上がる一対の側板２５とにより構成されている。

図３は、バスバ１６を示す説明図である。同図において、（ａ）はバスバ１６の正面図を示し、（ｂ）はバスバ１６の側面図を示す。バスバ１６は、隣り合う電池１３の正極１４と負極１５を接続することにより、これらの電池１３を接続する。バスバ１６は、例えば金属板にプレス加工を施して形成されている。バスバ１６には、一対のバスバ穴２６ａ，２６ｂが設けられている。バスバ１６の周縁部には、第１収容室２０の爪部２７ａ～２７ｃと対応する位置に凹形状の切欠部１６ａ～１６ｃが設けられている。爪部２７ａ～２７ｃと切欠部１６ａ～１６ｃとが相互に係合することで、バスバ１６が第１収容室２０に係止される。また、バスバ１６は、正極１４と負極１５とのそれぞれに、締結手段、本実施形態ではナット２８が螺合されることで第１収容室２０に固定される。

図４は、端子１７を示す説明図である。同図において、（ａ）は端子１７の正面図を示し、（ｂ）は端子１７の側面図を示す。端子１７は、電池１３の電圧を検出するための端子である。端子１７は、例えば金属板にプレス加工を施して形成されている。端子１７は、バスバ接触部２９と、電線接続部３０と、一対の連結部３１ａ，３１ｂとから構成されており、これらが一体的に形成されている。この端子１７は、第１収容室２０において電池１３の配列方向の奥側に設けられている。

バスバ接触部２９は、板状に形成されており、バスバ１６と重ねられた状態において、バスバ１６と面的に接続される。バスバ接触部２９の中央部には、正極１４及び負極１５の一方が挿通される端子穴３２が設けられている。

電線接続部３０は、所定の距離を隔てて立ち上がる一対の板状に形成されている。電線接続部３０は、電線（図示せず）に対して圧接接続されることにより、電線と電気的に接続されるとともに当該電線を固定する。

連結部３１ａ，３１ｂは、電池１３の配列方向におけるバスバ接触部２９の側縁からそれぞれ略垂直に立ち上がる板状に形成されている。連結部３１ａ，３１ｂの他端は、電池１３の配列方向における電線接続部３０の両端と連結している。

この端子１７は、ナット２８により正極１４又は負極１５に対してバスバ１６とともに共締めされる。すなわち、端子１７は、バスバ１６上に重ねられた状態で、正極１４又は負極１５にナット２８が螺合されることで、第１収容室２０に固定される。

ケース１９には、囲い壁２２に沿って電線を配索する電線配索部３８が設けられている。この電線配索部３８は、電池１３の配列方向の奥側（図２の右側）の囲い壁２２とこの囲い壁２２の外側に対向して立設する外壁３９との間に形成されている。

本実施形態の特徴の一つとして、バスバモジュール１１は、バスバ１６及び端子１７に一体的に設けられて相互に係合する第１係合部１６ｅ及び第２係合部１７ａを備える規制手段１８を有している。この規制手段１８は、第１係合部１６ｅと第２係合部１７ａとの係合力を利用して、ナット２８を締め付けてバスバ１６及び端子１７を締結する場合における端子１７の回転（共廻り）を抑制するものである。

具体的には、第１係合部１６ｅは、バスバ１６の表面、すなわち、端子１７と重なり合う面に設けられている。第１係合部１６ｅは、バスバ１６の一部から構成されており、具体的には、所定の深さで窪んだ凹状の溝部から構成されている。第１係合部１６ｅは、電池１３の配列方向に沿ってバスバ１６の幅全域に直線的に設けられている。

一方、第２係合部１７ａは、端子１７の裏面、すなわち、バスバ１６と重なり合う面に設けられている。第２係合部１７ａは、端子１７（具体的には、バスバ接触部２９）の一部から構成されており、バスバ１６に端子１７を重ね合わせた状態においてバスバ１６の第１係合部１６ｅと向かい合う位置に設けられている。具体的には、第２係合部１７ａは、バスバ接触部２９の一部を押し出して裏面側に凸状に形成した突部から構成されている。第２係合部１７ａは、電池１３の配列方向に沿って端子１７の幅全域に直線的に設けられている。

以下、このようなバスバモジュール１１について、バスバ１６及び端子１７の組み付け方法を説明する。まず、バスバ１６を第１収容室２０の底板２１に載置する。この際、切欠部１６ａ～１６ｃと爪部２７ａ～２７ｃとで位置合わせが行われ、切欠部１６ａ～１６ｃに対して爪部２７ａ～２７ｃが嵌め込まれる。これにより、バスバ１６が第１収容室２０に係止される。また、底板２１の貫通穴から挿通された正極１４及び負極１５はバスバ穴２６ａ，２６ｂに挿通される。

つぎに、バスバ１６のバスバ穴２６ａ，２６ｂから突き出した正極１４（又は負極１５）を端子１７の端子穴３２に挿通させながら、端子１７をバスバ１６の上面に重ねて載置する。この状態において、バスバ１６の一部をなす第１係合部１６ｅ（溝部）に対して、端子１７の一部をなす第２係合部１７ａ（突部）が嵌まり合う。

そして、正極１４と負極１５とにそれぞれナット２８を螺合する。これにより、バスバ１６が第１収容室２０に固定される。また、正極１４（又は負極１５）側においてはバスバ１６とともに端子１７も共締めされ、端子１７も第１収容室２０に固定される。

このナット２８を締め付ける過程においては、摩擦力によって、ナット２８に加えられる回転方向の力が端子１７にも作用する。端子１７の一部には、第２係合部１７ａが設けられており、この第２係合部１７ａが、バスバ１６の一部をなす第１係合部１６ｅと嵌まり合っている（係合状態）。これにより、端子１７にナット２８から回転方向の力が加えられたとしても、第１係合部１６ｅと第２係合部１７ａとの係合力により、端子１７の回転が規制されることとなる。

このように本実施形態によれば、バスバ１６及び端子１７の一部を形状変形して規制手段１８（第１係合部１６ｅ及び第２係合部１７ａ）が構成されているため、端子１７の回転を有効に規制することができる。すなわち、第１係合部１６ｅ及び第２係合部１７ａが係合することで、剛性の高い金属同士が係合することとなる。これにより、係合する部材の一方に変形が生じ、端子１７の回転規制力が低下するといった不都合を抑制することができる。さらに、ケース１９と係合する構成ではないので、端子１７から作用する力によってケース１９が変形するといった不都合を抑制することができる。よって、組み立て時における作業性の低下や製品性の低下を抑制することができる。また、ケース１９の作成に必要な樹脂量を抑制することができる。

なお、規制手段１８の形態は、上述した溝部及び突部に限るものではく、バスバ１６の一部を形状変形してなる第１係合部１６ｅと、端子１７の一部を形状変形してなる第２係合部１７ａとが、バスバ１６に端子１７を重ね合わせた状態において相互に係合する関係のものであればよい。規制手段１８は、このような関係を満たす限り、いかなる態様で形成されるものであってもよい。例えば、第１係合部１６ｅをバスバ１６の表面側に凸状に形成した突部とし、第２係合部１７ａを端子１７の裏面に凹状に形成した溝部としてもよい。また、第１係合部１６ｅ及び第２係合部１７ａは直線状に連続的に形成されている必要はなく、所要の位置に断続的に設けられるものであってもよいし、曲線的な軌跡を備えるものであってもよい。ただし、直線状に連続的に形成することで、第１係合部１６ｅと第２係合部１７ａとの係合面積が増加するため、より確かな係合力を得ることができる。

また、本実施形態では、第１係合部１６ｅは、バスバ１６の一部を形状変形して構成され、また、第２係合部１７ａは、端子１７の一部を形状変形して構成されている。しかしながら、第１係合部１６ｅをバスバ１６に一体に設けた構成とし、第２係合部１７ａを端子１７に一体に設けた構成としてもよい。例えば、金属製の部品からなる第１係合部１６ｅをバスバ１６に一体に取り付け、同様に、金属製の部品からなる第２係合部１７ａを端子１７に一体に取り付けるといった如くである。もっとも、バスバ１６及び端子１７の一部を形状変形して規制手段１８（第１係合部１６ｅ、第２係合部１７ａ）を構成することで、バスバ１６及び端子１７の製造工程（例えばプレス加工）においては、規制手段１８（第１係合部１６ｅ、第２係合部１７ａ）を同時に形成することができ、煩雑な工程を必要とせずに規制手段１８を実現することができる。

また、本実施形態において、第１係合部１６ｅ及び第２係合部１７ａは、その一部がナット２８（或いは、締結手段の一部をなすワッシャー）によって覆われた状態となっている。第２係合部１７ａが浮き上がり第１係合部１６ｅから外れた場合には、端子１７の回転規制が無効化されてしまう。しかしながら、締結手段（ナット２８）によって第２係合部１７ａが押さえつけられた状態であれば、第２係合部１７ａが第１係合部１６ｅに対して嵌まった状態が強固に維持される。そのため、端子１７の回転を効果的に規制することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

１１ バスバモジュール
１２ 電池集合体
１３ 電池
１４ 正極（電極）
１５ 負極（電極）
１６ バスバ
１６ａ～１６ｃ 切欠部
１６ｅ 第１係合部
２６ａ，２６ｂ バスバ穴
１７ 端子
１７ａ 第２係合部
２９ バスバ接触部
３０ 電線接続部
３１ａ，３１ｂ 連結部
３２ 端子穴
１８ 規制手段
１９ ケース
２０ 第１収容室
２１ 底板
２２ 囲い壁
２８ ナット（締結手段）

Claims (3)

1. 各電池の電極同士を接続して複数の電池を電気的に接続する金属製のバスバと、
   前記バスバに重ねて配置されており、締結手段により前記電極に対して前記バスバと共締めされる金属製の端子と、
   前記バスバと前記端子とを収容する収容室を備える樹脂製のケースと、
   前記バスバの周縁部であって前記バスバにおける前記端子が重ねて載置されていない領域に形成される凹形状の切欠部と、
   前記ケースにおける前記切欠部と対応する位置に形成されて前記切欠部が嵌め込まれる爪部と、
   前記バスバ及び前記端子に一体に設けられて相互に係合する第１係合部及び第２係合部を備える規制手段と、
   を有し、
   前記第１係合部は、前記バスバの表面に形成された凹状の溝部から構成され、
   前記第２係合部は、前記端子の裏面に形成された凸状の突部から構成され、
   前記締結手段は、前記第２係合部が前記第１係合部へと嵌って押さえつけられた状態になるように、前記第２係合部及び前記第１係合部の係合部分の一部を覆っている、
   バスバモジュール。
2. 前記第１係合部は、所定の深さで窪んでおり、前記バスバの幅全域に直線状に連続的に形成されており、
   前記第２係合部は、前記端子の幅全域に直線状に連続的に形成されている、
   請求項１に記載のバスバモジュール。
3. 前記切欠部は、前記第１係合部で分けられた前記バスバの一方の周縁部及び他方の周縁部に設けられ、
   前記爪部は、前記ケースにおける前記バスバの前記一方の周縁部に設けられた前記切欠部に対応する位置、及び前記ケースにおける前記バスバの前記他方の周縁部に設けられた前記切欠部に対応する位置に形成される、
   請求項１又は請求項２に記載のバスバモジュール。

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